Болат ө ндіріс І кіріспе

Оттегі – 49,13% Натрий – 2,40%

Кремний – 26,00% Калий – 2,35%

Алюминий – 7,45% Магний – 2,35%

Темір – 4,20% Сутегі – 1,00%

Кальций – 3,25% Басқалары – 2,00%

Металл өндіру үшін рудалар, флюстер, отын түрлері және отқа төзімді материалдар қажет.

Руда. Табиғатта металдар жер қыртысында әртүрлі қосылыстар түрінде кездеседі. Руда құрамында металл немесе оның қоспалары мен тау жыныстарынан тұратын минералдардан құралады. Мысалы: темір рудасы мынадай темір тотықтарынан Fe₃O_4, Fe₂O_4, FeCO_3, Fe₂O₃ + H₂O және тау жыныстарынан тұратын минералдардан құралады. Тау жынысының құрамында негізінен SiO_2, AI₂O_3, MgO, CaO бар. Өндірілетін материалдардың құрамына байланысты рудалар бай және кедей болып бөлінеді. Кедей рудаларды арнайы өңдеп байытады.

Флюс - руда қорытуды оңайлату және керекті металды тазарту үшін қосылатын зат. Олар ізбесті тас, құм т.б.

Отын - металлургиялық процесстер жүру үшін және жоғары температурада өтетіндіктен металлургиялық агрегаттарда табиғи және жасанды отындардың қатты, сұйық және газ күйіндегі түрлерін пайдалану керек. Дәлірек айтсақ олар – кокс, табиғи және домналық газдар, мазут және сұйық отын түрлері. Отын түрлері өзінің жылу шығарғыштық қабілетіне қарай бөлінеді.

Негізгі темір рудаларына мыналар жатады:

2. Коксты отын ретінде домна пешінде пайдаланады. Ол жану процессін қамтамасыз етумен қатар, рудадағы металдың тотықсыздануына да әсерін тигізеді.

3. Флюс – домна пешінде шойын қорыту үшін қосылатын ізбес тасы. Оның жәрдемімен бос жыныстар және отын мен руда құрамындағы күкірт қожға айналады.
Руданы қорытуға дайындау

Домна пешінің өнімі, кокстың шығымы, алынатын шойынның сапасы шихтаның (темір рудасының, кокстың, флюстің) құрамына байланысты домна пешінің шихтасында темір 60 - 61% болуы керек.

Шын мәнінде рудалардың құрамында темір азырақ болады да, зиянды табиғи қоспалар шойын мен болаттың сапасын төмендетеді. Сондықтан темір рудалары қорытудан бұрын арнайы дайындықтан өткізіледі. Оның нәтижесінде шихта темірге баиды, көлемдері мен химиялық құрамы бірыңғай болады.

Рудаларды дайындау негізінен мыналардан тұрады:

• 
  Ұсақтау мен сорттау (іріктеу);
  
• 
  Байыту;
  
• 
  Сумен жуу;
  
• 
  Агломерат жасау;
  
• 
  Кесектеу;
  

дробилкаларда ұсақтау. Көлденең қимасы 30 – 100 мм – ге дейін ұсақталған руда домна пешінде шикізат ретінде шихта құрамына кіре алады. Ұсақ рудалар алдын ала байыту мен агломерациялауға пайдаланылады. Домна пешінде ірі және ұсақ рудаларды бірге салса, ол пештің жұмысын нашарлатады. Рудаларды ұнтақтау – сорттау фабрикаларында електе елеу арқылы сорттайды (іріктейді).

Байытуды шихтадағы темір мөлшерін арттыру үшін жасайды, Мысалы, Кривой Рогтың құрамы 20 - 45% Fе – ден тұратын рудасын байытқанда, одан 60 - 65% Fе бар концентрат алынады. Темір рудасын байыту магнитті сеперация арқылы жасалады.

Сумен жууды руда құрамында кездесетін құм – балшықтардан ажырату үшін қолданылады. Құм – балшығы бар, ылғалы мол руда домна пешінің жұмысын нашарлатады.

Агломерат жасау – құрамында 40 - 50% руда, 15 - 20% ізбес тасы, ұнтақталған агломерат пен кокстың қалдықтарын 1300 – 1500 градус температурада арнайы агломерациялық машиналарында пісіру арқылы алынады. Бұл кезде руда, құрамындағы қоспалардан тазарып, карбонаттар ыдырап кеуек материал – агломерат түзіледі. Агломератты қолдану домна пештерінің өндіріс өнімділігін 10 - 25% арттырып, кокс шығымын 10 - 20% - ға кемітеді.

Кесектеу деп өте ұсақ консентранттарды біріктіруді айтады. Ол үшін тым ұсақ руда, отын, кокс, домна шаңын ылғалдап барабанға салып айналдырады. Онда диаметрі 25 – 30мм шарик – окатыш пайда болады. Агломерат сияқты бұл шарик – окатыштарды пайдаланғанда, домна пешінің жұмысы жақсарып, өндіріс өнімділігі артып, отын шығыны азаяды.
Болат өндіру

Болат өнеркәсіптің басты материалы. Оның сұр шойыннан айырмашылығы құрамында көміртегі мен зиянды қоспалардың аз болуында. Сонымен болат дегеніміз – құрамында 2% - ға дейін көміртегі, аз мөлшерде кремний, марганец, күкірт және хром, никель, ванадий, титан сияқты легірлеуші элементтері бар күрделі қорытпа.

Болат алу үшін негізгі материалдар ақ шойын мен болат сынықтары (скрап).

Көміртегі мен қоспалар шойынға қарағанда болатта аз болатындығын кестеден көруге болады.

2

Сондықтан қайсыбір металлургиялық өңдеу жолы болсын шойынды болатқа айналдыру – ондағы көміртегі мен қоспалардың мөлшерін ерітудің кезінде тотықсыздандыру және газ бен қожға көшіру болып табылады.

Темірмен қатар Si,P,Mn,C т.б – лар тотықтанады. Пайда болған темір оксиді жоғары температурада темірмен қанығып, оттегісін шойындағы қоспаларға беріп, оларды тотықтырады:

5Fe + 2P = P₂O₅ + 5Fe + 225,94кДж

FeO + Mn = MnO + 122.59кДж

Fe + C = CO + Fe – 153.93кДж

Қоспалардың тотықтануын жылдамдату үшін болат ерітілетін пешке темір рудалары, темір қағы бар темір оксидін қосады.

. Домна пешінің құрылысы мен жұмысы. Ол негізгі бес бөліктен тұрады:

колошник, шахта, пеш күймесі (распар), пеш иіні (заплечик), және көрік. Белгілі мөлшерде берілетін шихтаны колоша деп атайды. Сондықтан, домна пешінің жоғары бөлігін колошник деп атайды. Алдын – ала дайындалған шихта материалдары – руда (агломерат), кокс пен флюс колошникке тасушы конвеерлер арқылы жеткізіледі. Екі конустан тұратын төгу аппараты да сол колошникке орналасқан. Төгу аппаратының атқаратын қызметі белгілі мөлшерде тиісті шихтаны домна пешіне түсіріп тұру. Домна пешіндегі шаң мен газды өткізетін түтікше де сол колошникке орналасқан. Сондықтан да домна процессінде алынатын газды колошник газы немесе домна газы деп атайды. Колошниктің төменгі жағында қиық конус пішінді шахта. Онда руда кебеді де және темірдің тотықсыздану прцесстері жүзеге асады. Шахтадан төменгі кеңірек, цилиндрлі бөлігі күйме металл еріп қож түзіле бастайды. Одан төмен кері конус пішіні пеш иінінде шойын қорытылып, қож бөлінеді. Домна пешінің негізгі бөліктерінің бірі – көрік. Көріктің жоғары жағында шеңбер бойымен орналасқан бөлік фурма деп аталады, оның саны пеш көлемі мен өнімділігіне байланысты 12 – ден 24 – ке дейін болатын шілтерлер жиынтығы. Түтік арқылы келетін ыстық ауа (1200–1300 градус) осы шілтерлерден өтіп пештегі болатын физика – химиялық процесстердің дұрыс жүруін қамтамасыз етеді.

Көріктің төменгі жағында қож ағатын жоғары жағында шойын ағатын төменгі науалар бар. ТМД – да пайдалы көлемі 5000 м.куб, тәулігіне шығаратын өнімі 6000 тонналық домна пештерінде шойын ағатын науалардың саны 3 – 4 – ке жетеді. Көрік ұлтаны – лещедь ірге тасқа орналасқан. Қож ағатын жоғарғы науа пештің ұлтанынан 1,5м биіктікте болса, шойын ағатын төменгі науа 0,5м биіктікте ғана орналасады. Бұл жағдайда шойынға қарағанда қождың меншікті салмағының төмен екендігі ескерілген. Пеш көрігінің диаметрі 10 метрге дейін болуы мүмкін.

1. Домна процессі. Шойын алу – күрделі химиялық процесс. Домна пешінде үздіксіз қарама – қарсы қозғалыс болады: жоғарыдан түсетін шихта материалдары және төменнен жоғары көтерілетін отынның (кокстың) жанған қалдықтары.

Отынның жануы. Фурма маңында кокстың көміртегісі оттегімен әрекеттесіп жанады. Кокстың жануы нәтижесінде домна пешінде қызу көбейеді де көміртегі газдары бар қозғалыс пайда болады. Ал, пештің фурма деңгейінен жоғарырақ аумағында температура 2000 градустан асады. Ыстық газ жоғары көтерілген сайын шихта материалдарын қыздырып колошникке жеткенде 300 – 400 градусқа дейін төмендейді.

Шихта материалдары газдың үздіксіз қозғалысы нәтижесінде қызатындықтан түрлі химиялық өзгерістер болады: ылғал буланып отыннан ұшқыш заттар бөлінеді, ал шихта температурасы 570 градусқа көтерілгенде темірдің тотықсыздануы басталады.

2. Темірдің тотықсыздануы. Темір екі түрлі жолмен тотықсызданады. Темірдің көміртегі арқылы тоықсыздануын тікелей, ал газбен тоықсыздануын жанама тотықсыздану деп атайды.

Шихта түсе келе пештің 1000 – 1100 градус температуралы аумағына келгенде рудадан тотықсызданған қатты темір көміртегі тотығымен, кокспен және күйелі көміртегімен әрекеттеседі, көміртегімен қанығуы күшейе түседі.

Көміртегімен қанықтырғанда темірдің балқу температурасы төмендеп пеш күймесі мен иіні деңгейінде ол балқиды. Сонымен темірдің көміртегімен күрделі қорытпасы шойын пайда болады. Оның құрамында марганец, кремний, күкірт және фосфор қоспалары бар. Дәлірек айтқанда шойын дегеніміз құрамында 2,14% - дан астам көміртегісі бар күрделі темір қорытпасы.

Шойынның құрамында 92% - ға дейін темір, 2,14% - дан 5% - ға дейін көміртегі, 4,3% - ға дейін кремний, 2,0% - ға дейін марганец, 0,07% - ға дейін күкірт, 1,2% - ға дейін фосфор болады.

3. Домна процессінің өнімі. Домна пештерінде екі сұйық өнім (продукт) – шойын мен қож және колошник газы алынады. Шойын домна пешінің негізгі (басты) өнімі. Қолданылуына байланысты домна пешінде шойын түрлі химиялық құрамда алынады да ақ шойын (томас, бессемер, мартен шойындары) және сұр (құйма) шойын болып екіге бөлінеді.

Ақ шойыннан конвертор және мартен пештерінде болат алынады. Оның құрамында 4,0 – 4,4% С, 0,6 – 0,8% - ға дейін Si, 0,25 – 1,0% - ға дейін Mn, 0,15 – 0,3% P және 0,03 – 0,07% S бар.

Ақ шойынның құрамында темір көміртегі химиялық қосылыс түрінде кездесетіндіктен, ол қатты болып, сынығы ақ түсті, өзі морт келеді, өңделуі өте қиын. Домна пештерінде қорытылатын шойынның 80 – 90% ақ шойын түрінде қорытылып, ол болат өндірісіне жіберіледі.

Құйма шойынның құрамында кремний мөлшері жоғары болғандықтан (2,75 – 3,25%), көміртегі графит (механикалық қоспа) түрінде кездеседі. Бұл шойынның сынығы сұр түсті, жұмсақтау болғандықтан, оны конструкциялық материал түрінде жиі қолданады.

Құйма шойын өқұю машиналары арқылы салмағы 15 – 25 кг – дық чушка – қорытпаға айналады. Домна пешінде алынатын құйма шойындардың мөлшері 8 – 18%.

Домнадан алынатын өнімнің 2 – 3% осы ферроқорытпалар. Домна пешінде қосымша өнім ретінде қож бен колошник газы алынады. Қождан қожмақта (жылу өткібейтін материал), қожблок, цемент алынады. Тазартылғаннан кейін колошник газы домна пешіне үрілетін ауаны қыздыруға және металлургиялық зауыттарда отын ретінде қолданады.

4. Домна пешінің технико – экономикалық көрсеткіштері қатарына мыналар жатады:

- домна пешінің пайдалы көлемін пайдалану коэффициенті (ПКПК) деп оның пайдалы көлемінің (V) пештің орташа тәулік өнімділігіне (P) қатынасын айтады.

P

Мұндағы V – пештің пайдалы көлемі, м.куб;

ТМД елдерінде домналардың ПКПК – і 0,5 – 0,7% - ға тең.

• 
  Кокстың меншікті шығымы (К):
  

Р

Мұндағы А – кокстың тәулік шығымы, т.

Бір кг шойын алу үшін қажетті шикізат мөлшері мынадай; орта есеппен 2 кг шамасында темір рудасы, 0,7 – 0,9 кг кокс, 0,25 – 0,4кг флюс және 5 кг ауа қажет. Ал, 1 кг қорытылған шойын алғанда 0,5 – 0,7 кг қож және 3,5 – 5,0 м.куб газ алынады.