Конструкциялық материалдар және термоөңдеу Конструкционные материалы и термообработка Constructional materials and heat treatment Учебное пособие для специальности: 5В071200– «Машиностроение»

12 
Конвертер деп іші отқа тӛзімді кірпішпен астарланған болат ретортаны 
айтады. Конвертерде болат алу әдісін 1854 – 1856 жылдары ағылшын 
Г.Бессемер бірінші болып қолданған. Бастапқыда бұл әдіс бойынша болат 
алғанда, конвертерге құйылған сұйық шойынды астынан ауамен үрлеген. 
Ауадағы оттегімен әрекеттесіп, шойындағы кӛміртегі кремний, марганец 
т.б. қоспалар тотығып, бӛлініп шығып, шойын болатқа айналады. 
Кӛміртегі, кремний, марганец т.б. қоспалар тотыққанда, қосымша кӛп 
жылу бӛлініп шығады. Сондықтан бұл әдіс отынды қажет етпейді. Қазіргі 
заманда ауаның орнына техникалық оттегі қолданылады. Бұл әдіс оттегі-
конвертерлік әдіс деп аталады. Зауыттардың кӛбінде түбі жабық (үрлейтін 
тесіктер жоқ) доломит немесе хром – магнезит кірпішімен астарланған 
кӛлемі 250...400 тонналық конвертерлер қолданылады. Оттегі конвертерге 
сумен суытылатын вертикаль фурма арқылы беріледі. Фурма сұйық шойын 
деңгеінен 1200...2000 мм жоғары орналасқан. Яғни оттегі ескі әдістегідей 
шойын қабатынан ӛтпей, тек қана үстіңгі бетіне беріледі.
Оттегі конвертерінің құрылысы мен жұмысы 3.1. – суретте кӛрсетілген. 
Конвертердің жұмыс циклі оның ішіне металл сынықтарын, кейде темір 
рудасын салудан басталады. Сонан соң сұйық шойын құйылады. Металл 
конвертер кӛлемінің 1/5 бӛлігін толтырғанда, фосфорлы байланыстыру 
үшін әк тас қосылады. Сонан соң конвертерге оттегі үрленеді. Оттегі 
ағысының механикалық әсерінен металл ваннасы араласады.
Шойын қоспаларының тотығуы күшейе түсуі нәтижесінде фурманың 
тӛменгі жағында температура 2400С – қа жетеді. Балқыған металдағы 
шойын қоспаларының оттегімен тотығуы мына реакциялар арқылы жүреді:
Si + 2O = SiO, 
Mn + O = MnO, 
C + O = CO. 
Тотықтанудың бұл ӛнімдері қожға қосылып ӛтеді. Қоспалардың кейбір 
бӛлігі металмен қож шекараларында қождағы темір тотықтарымен 
тотықтанады: 
Si + 2FeO = SO + 2Fe, 
Mn + FeO = MnO + Fe, 
C + FeO = CO + Fe. 
Болаттың құрамындағы кӛміртегі тиісті мӛлшерге жеткен кезде ӛттегімен 
үрлеу тоқтатылады. 
Конверторлық тәсілдің артықшылықтары : 
1. Ӛнімділігі жоғары. 
2. Отынның керек болмауы. 
3. Конверторлық құрылысы қарапайым. 
Кемшіліктері: 
1. Мартен және электрлік болаттарға қарағанда конвертор болатының 
сапасы тӛмен. 

13 
2. Процестің жүру жылдамдығы жоғары болғандықтан процестің ӛтуін 
реттеуге келмейтіндігі. 
3.1-сурет. Болатты конвертерде алу: І – метал сынықтарын салу; ІІ- 
шойын құю; ІІІ- әк тас салу; ІV- оттегімен үрлеу; V – болатты құйып алу; 
VІ- қож құйып алу. 1- тірек, 2- конвертор корпусы, 3- конверторді бұру 
механизмі, 4- болатты шығаратын тесік, 5- сумен суытылатын фурма, а- 
су арнасы, в- оттегі арнасы. 
Ол ушн электрондыесептеу машинасын пайдаланып, автоматты бақылау 
жасайды. Одан кейін конвертерді бұрып, дайын болатты шӛмішке құйып 
алады. Оттегі конвертерінде жылдам тотығатын легірлеуші элементтері 
бар болаттарды алу қиын. Сондықтан бұл конвертерлерді легірлеуші 
элементтердің шамасы 2...3% аспайтын болаттар қорытылады. Легірлеуші 
элементтерді бӛлек электр пештерінде ерітіп, шӛмішке құйып қосады. 

14 
Оттегі конвертерінде қоспалардың тотықтануы ӛте жылдам жүретіндіктен, 
болат алу технологиялық циклі 50...60мин жүреді. Оның ішінде оттегімен 
үрлеу уақыты 18...30мин. Бір тонна болат ӛндіру үшін 50...60м оттегі 
жұмсалады.
2. Болат ӛндірудің мартен әдісі. 
Мартен үдерісін 1865жылы француз металлургтары Э.Мартен мен оның 
ұлы П.Мартен ұсынған. Мартен пеші жалынды және регенеративті пеш 
болып табылады. Оның балқыту кеңістігінде газ тәрізді отын немесе мазут 
жағылады. Болат ӛндіруге қажетті жоғарғы температураны пештен шыққан 
газдардың жылуын қайта қолдану (регенерациялау) қамтамасыз етеді. 
Мартен пештерінде болатты қатқан немесе сұйыӛ шойыннан, болат және 
шойын сынықтарынан, темір рудасын, флюстер, ферроқорытпалар қосып 
ӛндіреді. Мартен пешінің құрылысының нобайы 3.2. – суретте кӛрсетілген. 
Оның балқыту кеңістігі (4) тӛменгі жағынан ұлтанымен (7), ал жоғары 
жағынан күнбезімен (3) шектелген. Балқыту кеңістігінің екі жағында газ, 
ауа және жану ӛнімдері жүретін арналар орналасқан. Оларға отқа тӛзімді 
кірпішпен астарланған регенераторлармен (6,9) қосылған, Регенераторлар 
отын газы мен жануға қажетті ауаны қыздыруға арналған. Газбен жқмыс 
істейтін пештерде табиғи газ немесе домна газының, кокс газының 
қоспасы қолданады. Суретте кӛрсетілгендей оң жақтағы арналармен (2) 
жеткізілген газ бен ауа балқыту кеңістігінде ұзын жалын болып жанады. 
Жану ӛнімдері сол жақтағы арналармен (2) регенератормен (9) қыздырады. 
10...15минуттан кейін газдардың бағытын қарама – қарсыға ӛзгертеді. 
Оның нәтижесінде газ бен ауа қызған регенератордан ӛтіп қызады, ал жану 
ӛнімдері оң жақтағы регенераторды (6) қыздырады. Мұндай жұмыс 
нобайы балқыту кеңістігіне баратын газдардың температурасын жоғары 
деңгейде (11000...1200С) ұстап тұруды қамтамасыз етеді. 
 
3.2. сурет. Мартен пешінің нобайы 

15 
Пешінің алдыңғы қабыргасында терезелер (8) орналаскан. Олар арқылы
пешке шихта салынады, құрамын тексеруге метал алынады және бакылау 
жүргізіледі. 
Пеш ұлтаны арткы қабырғасына қарай кӛлбеу жасалған, ол жақта метал 
ағызатын летка (тесік) орналасқан. Балқыту кезінде ол ол отқа тӛзімді 
массамен бекітіледі, ал болатты құйып алу үшін оны ұрып теседі. 
Мазутпен жұмыс істейтін мартен пештерінде мазутты қыздырмай 
форсункалар арқылы береді. Сондықтан мұндай пештерде ауаны 
қыздыратын регенераторлар ғана болады. 
Мартен үдерісі метал, қож, газ орталығы және пеш астары арасындағы 
ӛзара физика – химиялық әсерлесуге негізделген. Үдерістің мақсаты 
болаттағы кӛміртегінің, марганецтің, кремнийдің шамасын қажетті шамаға 
жеткізу және зиянды қоспалардан арылу. 
Мартен үдерісінің негізгі түрлеріне скрап – рудалық үдеріс және скрап – 
үдеріс жатады. 
Скрап – рудалық үдеріс домна пештері бар металлургиялық зауыттарда 
қолданылады. Бұл үдерісте метал шихтасы 60...80% сұйық шойыннан және 
20...40% скраптан тұрады. 
Металдағы қоспалардың (кремний, марганец, фосфор, күкірт, коміртегі) 
тотығу жылдамдығы оның құрамындағы оттегінің шамасымен 
анықталады. Мартен пешінде болат ӛндірудің негізгі химия – физикалық 
үдерістер конвертерде ӛтетін үдерістерге ұқсас. Балқыту уақыты пештің 
сыйымдылығына, отын түріне, шихта құрамына байланысты 5...12 сағатты 
құрайды. Пештердің сыйымдылығы 100 ден 1000т дейін.
Скрап – үдеріс метал қалдықтары (жаңқа, кесінді, сынық метал) 
жиналатын машина жасау зауыттарының мартен пештерінде қолданылады. 
Скрап – үдерісте метал шихтасы 65...80% скраптан және шойын 
құймаларынан (чушкалардан) тұрады. Скрап – үдеріс реакциялары скрап - 
рудалық үдерісінде жүретін реакциялармен бірдей. 
Мартен пештерінде кӛміртекті конструкциялық және легірленген болаттар 
ӛндіріледі. 
4. Электр пештерінде болат ӛндіру. 
Балқытудың басқа агрегаттарымен салыстырғанда, электр пештерінде 
балқытудың артықшылықтарына мыналар жатады: 
1. Жылдам қызып, 2000С- қа дейін жылудың тұрақты болуы. 
2. Тотықтанатын, бұрынғы қалпына келетін немесе бейтарап атмосфера 
және вакуум жасау мүмкіншілігі. Соның арқасында электр пештерінде 
сапасы жоғары және арнайы қасиеттері бар, зиянды қоспалары аз 
болаттар қорытуға болады. Металлургиялық электр пештері доғалы 
және ииндукциялы болып бӛлінеді. 

16 
Электр доғалы болат ӛндіру пеші 3.3. – суретте кӛрсетілген. Болат 
цилиндр тәрізді (4) пешінің астары отқа тӛзімді кірпіштен қаланған. 
Корпус қабырғасында шихта салатын терезе (3) мен дайын болат ағатын 
науа (6) бар. Тӛбесіндегі кумбез (2) тесігінен графиттелген электроттар 
(1) ӛтеді. Механизм (5) жәрдемімен шихта материалдарын салу және 
дайын болган сұйық болат пен қожды құйып алу үшін еңкейтіледі. 
Диаметрі 350...500 мм электродтар мен шихта (3) арасында пайда болатын 
электр доғасы жылу кӛзі болып табылады. Электродтарға берілетін тоқ 
кернеуі 200-600 В, күші 1-10 кА. Электр доғалы пештердің сыйымдылығы 
0,5-300 т аралығында. 
Болатты 
кӛбінесе 
негіздік 
электр 
пештерінде 
қоспаларын 
тотықтандырып және тотықтандырмай балқытады. 
Тотықтандырып балқыту кӛп жағдайда мартендік скрап үдерісіне ұқсас. 
Әдетте, оны кӛміртекті болат алу үшін қолданады. Бұл жағдайда шихта 
құрамына болат сынықтары, домна шойыны, кокс және 2-3 әк тас кіреді. 
Балқыту тотықтандыру және бұрынғы қалпына келтіру кезеңдерінен 
тұрады. 
 
3.3- сурет. Электр доғалы пеш құрылысының нобайы 
Тотықтандыру кезеңдерінде кремний, марганец, кӛміртегі, темір ауадан 
келетін оттегімен тотықтанады. Пайда болған тотықтар әк тасымен қож 
түзеді. Кальций тотығы бар болғандықтан, қож фосфорды біріктіреді. 

17 
Қалпына келтіру кезеңіне болатты қышқылдандыру күкірттен тазарту 
және басқа құраушыларының мӛлшерін реттеп жатады. 
Ол үшін пешке әк тасынан, плавик қожынан CaF; ұнтақталған кокстан 
және ферросилицийден тұратын флюс қосылады. Кокс пен ферросилиций, 
қож қабатынан баяу ӛтіп, темірді тазартады: 
FeO + C = Fe + CO, 
2FeO + Si = Fe + SiO. 
Қалпына келу қожда және қож бен металл шекарасында да болады. 
Сондықтан металл бӛгде (SiO, MnO, Al) О қоспаларынан таза келеді. 
Қажда кальций тотығы мол болғандықтан, металдан күкірттің бӛлінуі 
күшейе түседі. Сондықтан Мартен болаттарында күкірттің ең аз мӛлшері 
0,020% болса, электр болаттарында оның мӛлшері 0,015% - дан аспайды. 
Тотықсыздандырмай балқытуды легірленген болат алу үшін қолданады. 
Ол үшін легірленген болаттарды ӛндіргенде және ӛңдегенде қалатын 
қалдықтар қолданылады. Шын мәнінде, бұл жағдайда болат ӛндіру 
шихтаны балқыту болып табылады. Балқыту барысында керек болған 
жағдайда түрлі қоспалар қосылуы мүмкін. 
Электр индукциялық пеш (3.4.– сурет ) корпус (5) ішіндегі тигель (4), 
оның қақпағы (1) және сумен салқындайтын индуктордан (2) тұрады. 
Индуктор арқылы жиелігі 500 – 2000 кГц ток ӛткенде индукция арқылы 
электромагниттік энергия беріліп, шихта (3) балқуға дейін қыздырылады. 

18 
3.4 – сурет. Электр индукциялық пештің нобай 
Индукциялық пештер сыйымдылығы бірнеше келіден 5 тоннаға дейін, 
кейбір жағдайда 25 – 30 т етіп салынады. 
Доғалы пештермен салыстырғанда, индукциялық пештердің біраз 
артықшылықтары бар:
а) доғаның болмауы, құрамында кӛміртегі мен газдар аз мӛлшерде 
болатын металл балқытуға мүмкіншілік туғызады;
ә) пайда болған электродинамикалық күштер сұйық металды 
араластырып, химиялық құрамын реттеп, бӛгде қоспалардың қалқып 
шығуына әсер етеді; 
б) индукциялық пештердің шағын болуына байланысты, оларды арнайы 
камераларға койып, әр түрлі атмосфера немесе вакуум жасауға болады. 
Индукциялық 
пештерде легірлеген болаттарды алуға болады.
Индукциялық пештерде легірленген болаттардың қалдықтарын немесе 
күкірті мен фосфоры жоқ кӛміртекті скрапты және ферроқорытпаларды 
балқытады. 
Шихта балқыған соң, металл айдынына қож тӛгіледі: негіздік пештерге 
әк тас пен плавик шпаты, қышқылдық пештерде шыны сынықтары мен 
SiO кремнеземі мол басқа материалдар. Қож металды тотығудан және 
атмосфера газдарымен қанығудан қорғайды, легірлеуші элементтердің 
жануы мен жылу шығының азайтады. 
Вакуумда балқыту арқылы құрамында газдары мен бӛгде элементтері 
ӛте аз қорытпалар алуға және оларды түрлі элементтер мен легірлеуге 
болады. 
Сыйымдылығы 1т индукциялы пештің балқыту уақыты 45мин 
шамасында, 1т болат алу үшін 600 – 700 кВт сағат эектр қуаты 
жұмсалады.

жүктеу/скачать 1,99 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: