Дәріс № Конструкторлық материалдар және оның жіктелуі. Материалдардың негізгі технологиялық, механикалық және эксплуатациялық қасиеттері

Болат өндірудің мартен әдісі

Бұл процеске қажет жоғары температураны жылуды регенерациялау /жанудан бөлінген заттардың қызуын пешке үрленетін ауа мен газды алдын ала жылытуға пайдалану/ әдісімен алуды 1856 жылы неміс инженері Ф. Сименс ұсынған болатын.

Жалыңды пештерде шойын мен болат сынықтарынан құйма болат өндіруді 1722 жылы Реомюр ұсынды.

Ресейде алғаш мартен пешін 1869-І870 жылдары Сормово зауытында әйгілі металлургтер Износков пен Кузнецовтың басшылық етуімен салынды. Тұңғыш салынған пештің сыйымдылығы 2,5 тонна болып, өндірістік пештердің сыйымдылығы 20 тоннадан аспайтын. Қазіргі кезде сыйымдылығы 900-950 тонна, жылына 1 млн. тоннаға жуық болат өндіретін мартен пештері бар.

1894 жылы орыс металлургтері ағайынды А. М. Горяинов және Ю.М. Горяинов алғаш рет мартен технологиясыне балқыған шойын қосып балқытып сапалы болат өндіруді жетілдірді.

Бұл пештердің шихта материалдары ретінде шойын, болат сынықтары, темір кені, балқыған шойын, легірлеуші элементтер, ферроқорытпалар пайдаланылады. Отын ретінде табиғи газ, мазут, кокс және домна газы пайдаланылады. Әр түрлі тотықтар /ҒеО, Ғе₂О₃ , СаО, МпО, Р₂0₅, т.б./ мен үрілген пеш қаламалары өзара әрекеттесіп қож түзеді. Қож жылу алмасу процесін реттеуге, металға ауа беруге, балқымадан бөлінетін қоспаларды байланыстыруға пайдаланылады. Отқа төзімді пеш қаламаларының құрамына сәйкес мартен процесі негіздік /пеш ұлтанының қаламалары СаО, МgО, т.б. тотықтардан жасалған/ және қышқылдық /пеш ұлтаны Sі0₂/ процесс деп екіге ажыратылады.

Шихта құрамына сәйкес мартен процесі негізінен екіге бөлінеді:

1. Скрап-рудалы процесс. Шихта құрамы 55-75 % сұйық шойыннан, қалғаны металл сынықтары мен темір рудасынан тұрады. Бұл әдіс домна пеші бар металлургиялық зауыттарда қолданылады.

2. Скрап-процесс. Мұнда шихта құрамына болат сынықтары және 25-45 қатты шойын жатады. Болат өндірудің бұл әдісі өзінде домна пеші жоқ, металл сынықтары мол, өндіріс шоғырланған жердегі зауыттарда қолданылады. Осы екі процесте де флюс ретінде әктас – СаСО₃ /металл салмағынан 8-12/ қолданылады.

Негізді мартен пешінде болат балқытатын скрап-рудалы процесс кеңінен қолданылады. Пешке алдымен темір рудасы мен әктас салып қыздырып, болат скрап /металлургия өндірісінің қалдығы, ол қайта қорытылып іске жаратылады/ қосып, сұйық шойын құяды. Балқу процесінде темір рудасы мен скрап шала тотықтарымен шойын қоспалары әрекеттесіп тотықтанады.

Күкіртті темір мен әк әрекеттесуі нәтижесінде күкірт сульфиді бөлініп шығады.

Балқу процесін күшейту және қоспаларын тотықтандыру үшін сумен салқындайтын фурмалар арқылы ваннаға оттегі үріледі. Оттегіні үрлеу нәтижесінде балқу процесінің уақыты 2-3 есе азайып, отын мен темір рудасының шығыны кемиді.

Шихта ерігінен кейін қайнау мезгілі басталады. Осы кезде металдағы көміртегінің тотықтануы күшейе түседі. Көміртегі қажетті мөлшерге жетіп, күкірт пен фосфор азайғанда, қайнату тоқтатылып болатқа ферромарганец ферросилиций және алюминий қосып қышқылсыздандырады. Болатты пештен кұйып алған соң, шөміште алюминий және ферросилициймен біржолата қышқылсыздандырады.

Негізді мартен пештерінде көміртегілі конструкциялық, аз және орташа легірленген /марганецті, хромды/ болаттар қорытылады.

Қышқылды мартен пештерінде балқытылған шихтаның құрамында фосфор мен күкірт аз болуы қажет. Негізді пешке қарағаңда қышқылды пеште балқыған болаттың құрамында сутегі мен оттегі аз болады. Сондықтан, қышқыл болаттардың жарақтылық қасиеттері жоғары болып, ірі двигательдердің иінді біліктерін, қуатты турбиналардың роторларын, шарикті подшипниктер жасауға қолданылады.