Poladın əridilməsi: texnologiya, üsullar, xammal

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 13:49

Dəmir filizi adi üsulla əldə edilir: açıq və ya yer altı mədən və ilkin hazırlıq üçün sonrakı daşınma, burada material əzilir, yuyulur və emal edilir.

Filiz yüksək sobaya tökülür və isti hava və istiliklə partladılır, bu da onu ərimiş dəmirə çevirir. Daha sonra sobanın dibindən donuz kimi tanınan qəliblərə çıxarılır, burada çuqun istehsal etmək üçün soyudulur. O, bir neçə yolla dəmirə çevrilir və ya polad işlənir.

Polad nədir?

Əvvəldə dəmir var idi. Yer qabığında ən çox yayılmış metallardan biridir. Demək olar ki, hər yerdə, bir çox başqa elementlərlə birlikdə, filiz şəklində tapıla bilər. Avropada dəmir işi eramızdan əvvəl 1700-cü ilə aiddir

1786-cı ildə fransız alimləri Berthollet, Monge və Vandermonde dəmir, çuqun və polad arasındakı fərqin müxtəlif karbon tərkibinə görə olduğunu dəqiq müəyyən etdilər. Buna baxmayaraq, dəmirdən hazırlanmış polad tez bir zamanda Sənaye İnqilabının ən vacib metalına çevrildi. 20-ci əsrin əvvəllərində dünya polad istehsalı 28 idimilyon ton - bu, 1880-ci ildəkindən altı dəfə çoxdur. Birinci Dünya Müharibəsinin əvvəlində onun istehsalı 85 milyon ton idi. Bir neçə onilliklər ərzində o, demək olar ki, dəmiri əvəz etmişdir.

Karbon tərkibi metalın xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. İki əsas polad növü var: ərintili və ərintisiz. Polad ərintisi dəmirə əlavə olunan karbondan başqa kimyəvi elementlərə aiddir. Beləliklə, paslanmayan polad yaratmaq üçün 17% xrom və 8% nikel ərintisi istifadə olunur.

Hazırda fərdi ehtiyacları ödəmək üçün yaradılanları nəzərə almasaq, 3000-dən çox kataloqlu brendlər (kimyəvi tərkiblər) mövcuddur. Onların hamısı poladın gələcəyin çətinlikləri üçün ən uyğun material olmasına töhfə verir.

Poladqayırma xammalı: ilkin və ikincil

Bir çox komponentdən istifadə edərək bu metalın əridilməsi ən çox yayılmış mədən üsuludur. Doldurma materialları həm əsas, həm də ikincil ola bilər. Yükün əsas tərkibi, bir qayda olaraq, 55% çuqun və 45% qalan metal qırıntılarıdır. Ferroərintilər, çevrilmiş çuqun və kommersiya baxımından təmiz metallar ərintinin əsas elementi kimi istifadə olunur, bir qayda olaraq, bütün növ qara metallar ikinci dərəcəli kimi təsnif edilir.

Dəmir filizi dəmir və polad sənayesində ən mühüm və əsas xammaldır. Bir ton çuqun istehsal etmək üçün bu materialdan təxminən 1,5 ton lazımdır. Bir ton çuqun istehsalı üçün təxminən 450 ton koks istifadə olunur. Çoxlu dəmir emalatxanalarıhətta kömür də istifadə olunur.

Su dəmir-polad sənayesi üçün mühüm xammaldır. Əsasən koksun söndürülməsi, yüksək sobanın soyudulması, kömür sobasının qapısı buxarının istehsalı, hidravlik avadanlıqların istismarı və tullantı sularının utilizasiyası üçün istifadə olunur. Bir ton polad istehsal etmək üçün təxminən 4 ton hava lazımdır. Flux, ərimə filizindən çirkləndiriciləri çıxarmaq üçün yüksək sobada istifadə olunur. Əhəngdaşı və dolomit çıxarılan çirklərlə birləşərək şlak əmələ gətirir.

Odadavamlı materiallarla üzlənmiş həm yüksək, həm də polad sobalar. Onlar dəmir filizi əridilməsi üçün nəzərdə tutulmuş sobaların üzlənməsi üçün istifadə olunur. Kalıplama üçün silikon dioksid və ya qum istifadə olunur. Əlvan metallardan müxtəlif dərəcəli polad istehsalı üçün istifadə olunur: alüminium, xrom, kob alt, mis, qurğuşun, manqan, molibden, nikel, qalay, volfram, sink, vanadium və s. Bütün bu ferroərintilər arasında manqan polad emalında geniş istifadə olunur..

Sökülən fabrik konstruksiyalarından, mexanizmlərdən, köhnə avtomobillərdən və s. dəmir tullantıları təkrar emal olunur və sənayedə geniş istifadə olunur.

Polad üçün dəmir

Poladın çuqunla əridilməsi digər materiallara nisbətən daha çox yayılmışdır. Çuqun adətən boz dəmirə aid olan bir termindir, lakin o, böyük bir ferroərintilər qrupu ilə də eyniləşdirilir. Karbon təxminən 2,1-4 ağırlıq% təşkil edir, silikon isə ərintidə adətən 1-3 ağırlıq% təşkil edir.

Dəmir və polad əridilməsi temperaturda baş verirərimə nöqtəsi 1150 ilə 1200 dərəcə arasındadır ki, bu da təmiz dəmirin ərimə nöqtəsindən təxminən 300 dərəcə aşağıdır. Çuqun həmçinin yaxşı axıcılıq, əla emal qabiliyyəti, deformasiyaya, oksidləşməyə və tökməyə qarşı müqavimət göstərir.

Polad həm də dəyişkən karbon tərkibli dəmir ərintisidir. Poladın karbon tərkibi 0,2-2,1% kütlə təşkil edir və bu, dəmir üçün ən qənaətcil ərinti materialıdır. Poladın çuqundan əridilməsi müxtəlif mühəndislik və konstruktiv məqsədlər üçün faydalıdır.

Polad üçün dəmir filizi

Poladın hazırlanması prosesi dəmir filizinin emalı ilə başlayır. Tərkibində dəmir filizi olan süxur əzilir. Filiz maqnit silindrlərdən istifadə etməklə hasil edilir. İncə dənəli dəmir filizi domna sobasında istifadə üçün qaba dənəli parçalara çevrilir. Kömür, karbonun demək olar ki, saf formasını istehsal etmək üçün koks sobasında təmizlənir. Dəmir filizi və kömür qarışığı daha sonra əridilmiş dəmir və ya çuqun istehsal etmək üçün qızdırılır və ondan polad hazırlanır.

Əsas oksigen sobasında ərinmiş dəmir filizi əsas xammaldır və müxtəlif dərəcəli polad istehsal etmək üçün müxtəlif miqdarda dəmir-dümür polad və ərintilərlə qarışdırılır. Elektrik qövs sobasında təkrar emal edilmiş polad qırıntıları birbaşa yeni poladda əridilir. Poladın təxminən 12%-i təkrar emal edilmiş materialdan hazırlanır.

Əritmə texnologiyası

Əritmə metalın ya element şəklində alındığı bir prosesdir,adətən hava kimi oksidləşdirici maddələrin və ya koks kimi reduksiyaedicilərin iştirakı ilə ərimə nöqtəsindən yuxarı qızdırmaqla filizindən sadə birləşmə kimi.

Poladqayırma texnologiyasında dəmir oksidi kimi oksigenlə birləşən metal yüksək temperatura qədər qızdırılır və oksid karbon monoksit və ya karbon kimi ayrılan yanacaqdakı karbonla birlikdə əmələ gəlir. dioksid. Birlikdə damarlar adlanan digər çirklər şlak əmələ gətirmək üçün birləşdikləri axın əlavə edilərək çıxarılır.

Müasir polad istehsalı reverberator sobasından istifadə edir. Konsentrasiya edilmiş filiz və axın (adətən əhəngdaşı) yuxarıdan, ərimiş tutqun (mis, dəmir, kükürd və şlak qarışığı) isə aşağıdan çəkilir. Dəmiri tutqun örtükdən çıxarmaq üçün konvertor sobasında ikinci istilik müalicəsi lazımdır.

Oksigen-konvektor metodu

BOF prosesi dünyanın aparıcı polad emalı prosesidir. 2003-cü ildə dünya konvertor polad istehsalı 964,8 milyon ton və ya ümumi istehsalın 63,3%-ni təşkil etmişdir. Konvertor istehsalı ətraf mühitin çirklənməsi mənbəyidir. Bunun əsas problemləri emissiyaların, atqıların və tullantıların azaldılmasıdır. Onların mahiyyəti ikinci dərəcəli enerji və maddi resursların istifadəsindədir.

Ekzotermik istilik partlama zamanı oksidləşmə reaksiyaları nəticəsində yaranır.

Özümüzdən istifadə edərək polad emalının əsas prosesiehtiyatlar:

• Domna sobasından ərimiş dəmir (bəzən isti metal adlanır) çömçə adlanan böyük odadavamlı astarlı qaba tökülür.
• Çömçədəki metal birbaşa əsas polad istehsalına və ya ilkin emal mərhələsinə göndərilir.
• 700-1000 kilopaskal təzyiqdə yüksək təmizlikli oksigen bir qabda asılmış və vannadan bir neçə fut hündürlükdə saxlanılan su ilə soyudulmuş nizə vasitəsilə dəmir vannanın səthinə səsdən yüksək sürətlə vurulur.

Qabaqcadan emal qərarı isti metalın keyfiyyətindən və arzu olunan son polad keyfiyyətindən asılıdır. Sökülə bilən və təmir edilə bilən ilk çıxarıla bilən alt çeviricilər hələ də istifadə olunur. Üfürmək üçün istifadə edilən nizələr dəyişdirilib. Üfürmə zamanı nizə tıxanmasının qarşısını almaq üçün uzun daralmış mis ucu olan yarıqlı yaxalardan istifadə edilmişdir. Ucunun ucları yandıqdan sonra CO_{2-a üfləndikdə əmələ gələn CO-nu yandırır və əlavə istilik təmin edir. Şlakları çıxarmaq üçün dartlar, odadavamlı toplar və şlak detektorlarından istifadə olunur.}

Oksigen-konvektor metodu: üstünlüklər və çatışmazlıqlar

Toz əmələ gəlməsi, yəni dəmirin buxarlanması 3 dəfə azaldığı üçün qaz təmizləmə avadanlığının dəyərini tələb etmir. Dəmirin məhsuldarlığının azalması ilə əlaqədar olaraq, maye poladın məhsuldarlığında 1,5 - 2,5% artım müşahidə olunur. Üstünlük ondan ibarətdir ki, bu üsulda üfürmə intensivliyi artır, bu da verirçeviricinin işini 18% artırmaq imkanı. Poladın keyfiyyəti daha yüksəkdir, çünki təmizləmə zonasında temperatur aşağıdır, bu da azotun daha az əmələ gəlməsi ilə nəticələnir.

Poladın əridilməsinin bu üsulunun çatışmazlıqları istehlaka olan tələbatın azalmasına səbəb oldu, çünki yanacağın yanmasının yüksək istehlakı səbəbindən oksigen istehlakının səviyyəsi 7% artır. Təkrar emal edilmiş metalda artan hidrogen tərkibi var, buna görə də proses başa çatdıqdan sonra oksigenlə təmizləmə aparmaq üçün bir qədər vaxt lazımdır. Bütün üsullar arasında oksigen-konvertor ən yüksək şlak əmələ gəlməsinə malikdir, buna səbəb avadanlıq daxilində oksidləşmə prosesini izləmək mümkün olmamasıdır.

Açıq ocaq metodu

20-ci əsrin böyük hissəsi üçün açıq ocaq prosesi dünyada istehsal olunan bütün poladın emalının əsas hissəsi idi. William Siemens, 1860-cı illərdə, sobanın yaratdığı tullantı istiliyindən istifadə etmək üçün köhnə bir təklifi canlandıraraq, metallurgiya sobasında temperaturu yüksəltmək üçün bir vasitə axtardı. O, kərpici yüksək temperatura qədər qızdırdı, sonra sobaya hava daxil etmək üçün eyni yolla istifadə etdi. Əvvəlcədən isidilmiş hava alovun temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə artırdı.

Yanacaq kimi təbii qaz və ya atomlaşdırılmış ağır yağlar istifadə olunur; hava və yanacaq yanmadan əvvəl qızdırılır. Ocaq maye çuqun və polad qırıntıları ilə yanaşı, dəmir filizi, əhəngdaşı, dolomit və fluxlarla yüklənir.

Soba özü hazırlanırmaqnezit ocaq kərpicləri kimi yüksək odadavamlı materiallar. Ocaq sobalarının çəkisi 600 tona qədərdir və adətən qruplar şəklində quraşdırılır, beləliklə sobaları doldurmaq və maye poladın emal edilməsi üçün lazım olan kütləvi köməkçi avadanlıqdan səmərəli istifadə oluna bilər.

Sənayeləşmiş ölkələrin əksəriyyətində açıq ocaq prosesi demək olar ki, tamamilə əsas oksigen prosesi və elektrik qövs sobası ilə əvəz edilsə də, bu, dünyada istehsal olunan bütün poladın təxminən 1/6-nı təşkil edir.

Bu metodun üstünlükləri və mənfi cəhətləri

Üstünlüklərə materiala müxtəlif ixtisaslaşdırılmış xassələr verən müxtəlif əlavələrlə aşqarlanmış poladdan istifadənin asanlığı və istehsalının asanlığı daxildir. Lazımi əlavələr və ərintilər əritmə bitməzdən dərhal əvvəl əlavə edilir.

Dezavantajlara oksigen çevirici metodu ilə müqayisədə səmərəliliyin azalması daxildir. Həmçinin, poladın keyfiyyəti digər metal əritmə üsulları ilə müqayisədə aşağıdır.

Elektrikli poladqayırma üsulu

Öz ehtiyatlarımızdan istifadə etməklə poladın əridilməsinin müasir üsulu yüklənmiş materialı elektrik qövsü ilə qızdıran sobadır. Sənaye qövs sobalarının ölçüləri təxminən bir ton tutumu olan kiçik aqreqatlardan (dəmir məmulatlarının istehsalı üçün tökmə zavodlarında istifadə olunur) ikinci dərəcəli metallurgiyada istifadə olunan 400 ton vahidə qədər dəyişir.

Qövs sobaları,tədqiqat laboratoriyalarında istifadə edilən yalnız bir neçə on qram tutumu ola bilər. Sənaye elektrik qövs sobasının temperaturu 1800 °C-yə (3,272 °F), laboratoriya qurğuları isə 3000 °C-yə (5432 °F) çata bilər.

Qövs sobaları induksiya sobalarından onunla fərqlənir ki, doldurma materialı birbaşa elektrik qövsünə məruz qalır və terminallardakı cərəyan yüklənmiş materialdan keçir. Elektrik qövs sobası polad istehsalı üçün istifadə olunur, odadavamlı astardan ibarətdir, adətən su ilə soyudulur, böyük ölçülü, açılan dam ilə örtülür.

Soba əsasən üç hissəyə bölünür:

• Yan divarlardan və aşağı polad qabdan ibarət qabıq.
• Ocaq alt qabı çıxaran odadavamlı bir hissədən ibarətdir.
• Odadavamlı astarlı və ya su ilə soyudulmuş dam top və ya kəsilmiş konus (konusvari hissə) kimi hazırlana bilər.

Metodun üstünlükləri və çatışmazlıqları

Bu üsul polad istehsalı sahəsində aparıcı mövqe tutur. Polad əritmə üsulu kükürd, fosfor və oksigen kimi ya tamamilə yox, ya da az miqdarda arzuolunmaz çirkləri ehtiva edən yüksək keyfiyyətli metal yaratmaq üçün istifadə olunur.

Metodun əsas üstünlüyü istilik üçün elektrik enerjisinin istifadəsidir, beləliklə siz ərimə temperaturunu asanlıqla idarə edə və metalın inanılmaz dərəcədə qızdırılması sürətinə nail ola bilərsiniz. Avtomatlaşdırılmış iş halına gələcəkmüxtəlif metal qırıntılarının yüksək keyfiyyətli emalı üçün əla fürsətə xoş əlavədir.

Dezavantajlara yüksək enerji sərfiyyatı daxildir.