БОЛАТ ӨНДІРУ

 

 

Е.Б. Сүлеймен

 

КОНВЕРТЕРЛІК

БОЛАТ ӨНДІРУ

ТӘСІЛІ

 

Қазақстан Республикасының Aуыл шаруашылығы министрлігі

С. Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті

 

Е.Б. Сүлеймен

 

КОНВЕРТЕРЛІК

БОЛАТ ӨНДІРУ

ТӘСІЛІ

Астана   ӘОЖ 669.184

Алғы сөз

Металдар мен қорытпалар өндіруді қарастыратын ғылым мен техника және өндіріс саласын металлургия деп атайды.… Металлургияның, оның ішінде әсіресе болат… Болат – көп компонентті негізі темір қорытпа. Болатты көптеген сипаттамалары бойынша жіктейді.…

Балқыма фазаларының беттік құбылысы

Меншікті бос беттік энергия.Конвертерлік болат қорыту үрдісінің жылдамдығы негізінен реакциялық зонаға… Кез келген жаңа фазаның өскіні термодинамикалық… Бос энергия ұлғаюынан түзілген бөліну бетінің бірлік ауданына қатынасын меншікті…

Ождың құрылысы мен қасиеті

Сонымен болат қорыту барысында қож құрылады: 1) шойын мен скрап элементтерінің тотығу өнімдерінен (SiO2,… 2) әк, боксит және т.б. қожтүзгіш материалдардан (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaF2 және…

Болат қорыту үрдісінің негізгі реакциялары

  [Fe]+1/2{O2}=FeOc (1.39)  

Болаттағы газ

1) шикіқұрамдық материалдардан; 2) агрегат атмосферасы мен үрлемеден (ауа, оттегі); 3) ферроқорытпа мен қосымша материалдардан;

Болаттағы металл емес кірінділер

Металл емес кірінділер эндогендік және экзогендік болып бөлінеді. Сұйық және қатты күйдегі болатта орын… 1) оксидтер (FeO, SiO2, MnO, Al2O3 және т.б.); 2) сульфидтер (FeS, MnS және т.б.);

Балқыманы оттегісіздендіру және қосындылау

Оттегінің еруі.Оттегінің таза темірдегі ерігіштігі температураға байланысты. Балқу температурасында таза темірде…  

Балқыманы оттегісіздендіру

Болаттағы оттегі активтілігін керекті мөлшерге дейін төмендету технологиялық операциясын оттегісіздендіру деп атайды. Оттегі… 1) оттегі мөлшерін төмендету; 2) оттегінің берік қосылысын түзу.

Балқыманы қосындылау

Темірде еру дәрежесіне байланысты элементтер мына топтарға бөлінеді: 1) темірде толымды еритін металдар (Al, Ce, Mn, Cr, Ni, V, Cu, Co, Si, Ti, Sb,… 2) темірде жарым-жартылай еритін металдар (W,Mo, Zr);

Түптік ауа үрлеме конвертерінде болат қорыту үрдісі

  2.1 кесте – Конвертерлік шойынның құрамы   № Шойын түрі Шойын элементтері, % C Si Mn P …

Болат қорытудың бессемерлік үрдісі

Конвертерлік болат қорыту тәсілін алғаш 1855-жылы ұсынған Г. Бессемер. Болат қорыту агрегатын ол конвертер деп… Сонымен химиялық құрамы (2.1 кесте) мен температурасы… Бессемерлік үрдіс бұрынғы болат қорыту тәсілдерімен салыстырғанда өте…

Болат қорытудың томастық үрдісі

Батыс Европа елдерінде (Англия, Франция, Бельгия, Люксенбург, Германия, Швеция және т.б.) фосфорлы темір кенінің мол қоры болуы,… Томастық үрдіс бүгінгі күнгі негізді конвертерлік… Томас үрдісінің ерекшеліктері.Конструкциясы бойынша томас конвертерінің бессемер конвертерінен…

Болат өңдірудің оттегі конвертерлік тәсілі

Бессемерлік және томастық үрдістердің өнімділігі жоғары болғанмен, болат сапасы төмендеу болды.…

Болат қорытудың LD үрдісі

1952-жылы Австрияның Линц, 1953-жылы Донавиц қалалары металлургиялық зауыттарының алғашқы өндірістік… Жаңа конвертерлік болат қорыту тәсілі LD (ЛД) үрдісі… Алғашқы өндірістік ЛД конвертерлерінің сыйымдылығы 25-35 т болса, қазіргі кездегі…

Конвертер құрылысы

ЛД конвертерінің шегені оттөзімді негізді материалдан, қаптамасы қалың болат қаңылтырдан жасалған,… Конвертердің орталық цилиндрлік бөлігіне сфералы түп… Скрапты салу және шойынды құю, қожтүзгіш және қосымша материалдарды салу,…

Конвертер пішіні

  3.3 сурет – ЛД конвертері кескінінің сұлбасы

Конвертер қаптамасы

Конвертертер қаптамасын қалың болат қаңылтырдан негізінен пісіру әдісімен тұтас немесе түбін… Сыйымдылығы үлкен конвертерлердің қаптамасы… Алынбалы түпті конвертер шегенінің жөндеу жұмыстары жеңілдеп әрі тездейді,…

Конвертердің тыянақ белдігі

Конвертердің металконструкциясы қаптама мен цапфалы (2) тыянақ белдіктен (4) тұрады (3.6 сурет). Тыянақ…  

Конвертер жетегі

Конвертердің айналдыру механизмі бір және екі жақты болады. Сыйымдылығы 160 тоннаға дейінгі конвертерлердің… Аспалы көп қозғалтқышты жетектің өз…  

Конвертер шегені

1) жоғары оттөзімділік; 2) жоғары термиялық төзімділік; 3) жүктемеден деформациялануға тұрақтылық;

Шикіқұрамдық материал

ЛД үрдісінің шикіқұрамдық материалдарын металдық және металл еместік деп екі топқа бөледі.… Шойын.ЛД үрдісі ашылғанда, онда мартен пешіне арналған шойын… Шойын құрамындағы фосфор мөлшері, бір қождық үрдіспен болат қорыту…

Балқыманың үрлеме режімі

Балқыманың үрлеу режимі оңтайлы деп есептелінеді, егер мына шарттар орындалса [10]: 1) көміртегінің тотығу жылдамдығы жоғары; 2) қождың керекті құрамының түзілуі тез;

Оттегілік фурма

Оттегілік фурма бір-біріне енгізілген үш болат құбырдан және мыстан жасалған ұштан тұрады. Бір… Оттегілік фурманың екі типі бар: 1) оттегіні орталық құбырдан беретін;

Оттегілік үрлеменің аэродинамикасы және гидродинамикасы

Оттегі фурма соплосынан өте тез өтетіндіктен, сыртқы ортамен жылу алмасу орын алмайды деп есептелінеді. Лаваль типті соплодан…   (3.4)

ЛД үрдісінің кезеңдері

ЛД үрдісі, бессемерлік және томастық конвертерлік үрдістермен салыстырғанда, әмбебап үрдіс.… ЛД үрдісімен мартендік шойыннан болат қорытудың негізгі… 1) скрапты салу (3.11, а сурет);

Балқыманың салқындатқышы

Конвертер балқымасын аса қыздырып алмау үшін (1600-16500 С), шикіқұрамға салқындатқыш материал… Балқыманы негізінен скраппен салқындатады. Шойынның… Скраптың бірлік массасын балқытуға және қыздыруға керек жылу есептеледі

Балқыманың шойыны және қожтүзгіш материалы

Миксер (3.13 сурет) арқылы жұмыс істеу көзделгенде, шойынды миксер бөлімшесіне әкелген соң, қож… Сыйымдылығы 1300; 2500 т миксердің қабырғасы мен… Миксерді жылытуға жандырма (газ, мазут) қолданылғанымен, шойынның температурасы 30-50…

Конвертер балқымасын жоғарыдан оттегімен үрлеу

Сұйық шойынды үрлеу үшін жоғарыдан фурманы (12) конвертер кеңістігіне түсіріп (3.12 сурет),… Элементтердің тотығуы.Оттегі ағыны жоғары… Кремнийдің оттегіге бейімділігі жоғарылықтан, үрдістің басынан бастап, металл фазасы мен…

Балқыманы берілген құрамға жеткізу

ЭЕМ-да анықталған керекті оттегі мөлшері біткен соң, балқыманы үрлеуді тоқтатып, оны берілген болат… Металдың химиялық құрамы анықталған… Оттегісіздендіру және қосындылау операциялары, ферроқорытпа-лардың шығынын азайту…

Балқыманың жылулық сипаттамалары

ЛД үрдісі балқымасының температуралық режімі сұйық шойынның температурасы мен химиялық…   3.4 кесте – ЛД үрдісі балқымасының жылу балансы* [6]

Балқыманы үрлеу кезіндегі металл жоғалтымы

Конвертерлік балқыманы оттегімен үрлеу барысында металл жоғалтымы орын алады. Элементтердің жануы. Үрлеме (оттегі) әсерінен… Қожбен жоғалтым.Темір оксидтері түрінде конвертерлік қожбен кететін темір жоғалтымы…

Болат сапасы

Болат сапасы негізінен химиялық құрамымен, зиянды элементтердің (Р, S), газдардың (оттегі, азот, сутегі) және… Көптеген жылдардан бергі практика негізінде, сапасы жағынан ЛД… Конвертерлік болатты қорытуда газдардың, әсіресе азоттың мөлшері, аз болуына…

Конвертерлік газды тазалау

Жоғарыдан оттегімен үрлеп болат қорыту барысында, 70-80 м3/т шойынға конвертерлік газ түзіледі. Конвертерлік газ… Конвертер реакциялық зонасы температурасының… Конвертерлік газды әкету және тазалау жүйесі қазан-утилизатор мен газды тазалау…

Конвертерлік үрдісті автоматтандыру

Конвертерлік болаттың сапасы және оның техника-экономикалық көрсеткіштері үрдістің автоматтандырылу…  

Болатты құю тәсілдері

Қорытылған болатты құйып, сапалы құйылма алу болат өндірудің маңызды бір кезеңі. Болатты құюдың үш тәсілі бар: 1) жоғарыдан құю;

Рдістің техника-экономикалық көрсеткіштері

Конвертерлік цехтың неғұрлым өнімділігі мен шеген төзімділігі жоғары, 1 т жарамды болатқа шойын мен… Цехтың жылдық өнімділігі (құйылма, т)…  

Жоғарыдан оттегі үрлеме конвертерінде болат қорыту варианттары

 

Табиғи қоспаланған темір кендерінде темір тотықтарымен бірге ванадий, титан, марганец, хром, фосфор және т.б. элементтердің қосылыстары кездеседі. Домна пешіндегі тотықсыздандыру үрдісінде элемент түгелдей дерлік немесе оның бір бөлігі шойын құрамына –өтетіндіктен, элементті пайдалану көзделеді. Сондықтан шойыннан болат қорыту барысында элементті тотық түрінде қожға шығарып, содан кейін қожды шикізат ретінде пайдаланады.

Томас үрдісімен жоғары фосфорлы шойыннан алынған болаттың сапасы ойдағыдай болмағаны белгілі. Сондықтан ЛД үрдісі ашылғаннан кейін конвертерде жоғары фосфорлы шойыннан болат қорыту мүмкіншілігі зерттеле бастады. Өйткені Германия, Франция, Бельгия, Люксембург және т.б. елдерде фосфорлы темір қорының мол қоры бар еді.

Алғашқы зерттеу жұмыстары оттегілі конвертерде фосфордың негізгі бөлігінің тотығуы, томас үрдісіндегідей, балқыманың соңына қалмауы керек екенін көрсетті. Үрлемені көміртегінің берілген концентрациясында тоқтатқанда, балқыманың фосфорсыздану дәрежесі ойдағыдай болмаса, онда фосфорды азайту үшін үрлеу үрдісін әрі қарай жалғастыра беру экономикалық тұрғыдан тиімді болмады. Өйткені балқыманы аса үрлеуде темірдің тотығуы өте қарқынды болып, жарамды металл шығымы азайып, конвертердің өнімділігі төмендеді.

Оттегілі конвертерде жоғары фосфорлы шойыннан болат алу технологиясы фосфордың тотығу жылдамдығының көміртегінің тотығу жылдамдығына тең немесе одан жоғары болуын қамтамасыз етуі керек болды. Ол үшін активті қождың түзілуі неғұрлым ертерек, негізділігі тез көтеріліп және FеО мөлшері жоғары болуы керек.

Қожында 20-25% Р₂О₅ бар болаттың фосфоры 0,05-0,07%-дан төмен бола қоймайтыны белгілі, сондықтан төмен фосфорлы болат қорыту үшін қожды ағызып алып, жаңадан қож түзуге тура келеді. Ағызылып алынған қож фосфатты (16-24% Р₂О₅) болғандықтан, оны топырақты тыңайту үшін пайдаланады. Сондықтан жоғары фосфорлы (2,5%-ға дейін) шойыннан болат қорыту үрдістері өзіндік технологиялық өзгешеліктерімен ерекшеленеді:

1) аралық қожды ағызып алу, яғни болат қорытуды екі кезеңге бөлу;

2) алдыңғы балқыма қожының бір бөлігін конвертерде қалдыру арқылы қож түзілу үрдісін тездету, әк шығынын азайту, темір жоғалтымын кеміту, аралық қождағы Р₂О₅ мөлшерін жоғарылату;

3) оттегі ағынымен бірге ұнтақ әкті үрлеу арқылы балқыманың фосфорсыздану үрдісінің қарқындылығын арттыру, реакциялық зонаның температурасын төмендету арқылы темірдің булануын азайту;

4) балқыма қожын шөмішке ағызбау арқылы фосфордың қождан металға өтуін болдырмау;

5) конвертерді өз өсінің бойымен айналдырып, (Кал-До, Ротоверт конвертерлері), қож түзілу үрдісін жеделдету.

Конвертерлік цехтің түрі мен жергілікті шикізаттарға байланысты жоғарыда келтірілген технологиялық амалдармен (біреуі немесе бірнешеуі) фосфорлы шойыннан болат қорытудың төменгі түрлері қолданыс тапты:

1) жоғарыдан оттегі үрлеме конвертерінде кесек әкті қолдану арқылы;

2) жоғарыдан немесе түптік оттегі үрлеме конвертерінде ұнтақ әкті үрлемемен бірге үрлеу арқылы;

3) екі өстің бойымен айнала алатын конвертерлерді (Кал-До, Ротоверт) қолдану арқылы.

 

Кесек әкті қолданып фосфорлы шойыннан болат қорыту

Қазіргі кезде оттегілі конвертерлерде, жоғары фосфорлы шойыннан, сұрыпталған кесек әкті қолдану арқылы… ЛДП үрдісі. 1956 жылы Помпе (Франция) және Рейнхаузен (Германия)… Балқыма екі кезеңге бөлінеді:

Нтақ тәрізді әкті қолданып жоғарғы фосфорлы шойыннан болат қорыту

Батыс Европа елдерінде ұнтақ әкті пайдаланып, фосфорлы шойыннан оттегілі конвертерде болат қорытудың бірнеше варианты… ОЛП үрдісі.Францияның металлургия зерттеу институтінде,… ОЛП үрдісінде қолданылатын жоғары фосфорлы шойынның құрамы: 1,8-2,0% P; 0,2-0,6%…

Екі өстің бойымен айналатын конвертерде болат қорыту

   

Ванадийлі шойынды ЛД конвертерінде үрлеу үрдісі

Ванадиймен табиғи қоспаланған темір кендерінен алынған шойыннан болат қорытуда ванадийді де алу көзделеді.… Ванадийлі шойынды ЛД конвертерінде оттегімен үрлеу үрдісінде…  

Жоғары марганецті шойынды ЛД конвертерінде үрлеу үрдісі

Атасу (Қазақстан), Кремик (Болгария) және т.б. кен орындарының табиғи қоспаланған темір кендерінен… 1) сапалы болат қорыту; 2) марганецті қож алу.

Түптік оттегі үрлеме конвертерінде болат қорыту

20-ғасырдың 40-жылдарында бессемер конвертерінде ауа орнына оттегі үрлемесін қолданғанда, конвертер… Осы мәселені шешу жолында жүргізілген жұмыстар…  

Комбинациялық үрлеу конвертерлік үрдісі

Жоғарыдан және түптік оттегі үрлеме конвертерлерінде болат қорыту үрдістерінің артықшылықтары… Жоғарыдан оттегімен үрлеу активті… Қазіргі кезде комбинациялық үрлеу үрдісі, конвертерлік үрдістердің ішінде, болат…

Балқыманы конвертерден тыс өндеу

Дүниежүзілік конвертерлік болат өндіру практикасы химиялық құрамы және мөлшері әр түрлі… Болат сапасына қойылатын талаптардың жоғарылауынан,… Қазіргі кезде шойынды кешенді рафинирлеуде екі негізгі бағыт айқындала бастады [16]:

Пайдаланылған әдебиет

1. Борнацкий И.И. Основы физической химии.- М.: Металлургия, 1989.- 320 с. 2. Толымбеков М.Ж. Болат балқыту өндірісінің негіздері. 1… 3. Ойкс Г.Н. Производство стали.- М.: Металлургия, 1974.- 440 с.

Сүлеймен Ермек Бейсекұлы

Конвертерлік

Болат өндіру тәсілі

Оқу құралы