Металлургия өндірісінің негіздері
1 Металлургия өндірісінің негіздері.
1.1 Отын.
1.2 Отқа төзімді материалдар.
1.3 Шойын қорыту өндірісінің шикізаттары.
1.4 Флюстер.
1.5 Домна процесінің отыны.
1.6 Домна пеші. Домна процесінің отыны.
1.7 Домна процесі.
1.8 Домна процесінің өнімдері. Шлак.
1.9 Болат өндірісі.
1.10 Болат өндірудің конвертерлік тәсілі.
1.11 Бессемер үдерісі.
1.12 Конвертердің құрылысы.
1.13 Томас үдерісі.
1.14 Болат өндірудің мартен әдісі.
1.15 Қышқылды мартен үдерісі.
1.16 Болатты индукциялы пештерде өндіру.
1.17 Болат балқытудың комбинациялық әдісі.
1.18 Мыс өндіру.
1.19 Титан өндіру.
1.20 Титан рудалары.
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1.1 Отын.
1.2 Отқа төзімді материалдар.
1.3 Шойын қорыту өндірісінің шикізаттары.
1.4 Флюстер.
1.5 Домна процесінің отыны.
1.6 Домна пеші. Домна процесінің отыны.
1.7 Домна процесі.
1.8 Домна процесінің өнімдері. Шлак.
1.9 Болат өндірісі.
1.10 Болат өндірудің конвертерлік тәсілі.
1.11 Бессемер үдерісі.
1.12 Конвертердің құрылысы.
1.13 Томас үдерісі.
1.14 Болат өндірудің мартен әдісі.
1.15 Қышқылды мартен үдерісі.
1.16 Болатты индукциялы пештерде өндіру.
1.17 Болат балқытудың комбинациялық әдісі.
1.18 Мыс өндіру.
1.19 Титан өндіру.
1.20 Титан рудалары.
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Рудадан металл қорыту, тазарту үдерістері жоғары температурада жүзеге асатындықтан, металлургиялық агрегаттарда табиғи және жасанды отындардың қатты, сұйық және газ күйіндегі түрлерін жағуға тура келеді.
Металлургия жағылатын отынның жылу шығарғыштығы мен беріктігі жоғары, құны арзан және зиянды қоспалар (S,P) мөлшері аз болуын талап етеді. Отын органикалық заттардың құрамына енетін С, Н2, О2, N, S сияқты т.б. бөлшектерден тұрады.
Қатты отын. Қатты отынның табиғи түріне ағаш, торф, тас көмір, антрацит және жанғыш (тақта тас) сланец жатады. Ағаш отынның химиялық құрамы: 49,4-50,4% С, 5,9-6,1% Н2; 40,1-42,7% О2; 0,7-1,0% N2. Оның жылу шығарғыштық қабілеті Q_н^р=10,5–12,6 МДж⁄кг (4550 ккал/кг), ағаш отынның құрамында күкірт сияқты зиянды қоспа жоқ, күлділігі аз болғандықтан, бұл отын бағалы металлургиялық отындар түріне жатады, бірақ ағашты металлургиялық отын ретінде пайдалану тиімсіз болғандықтан, қазіргі кезде отынның бұл түрі сирек қолданылады. Ағаш отын металлургиялық пештерде тамыздық ретінде, генератор газын алу үшін, кейде металдың ерекше бағалы түрлерін қорыту үшін пайдаланылады.
Көмір. Көмірдің қоңыр көмір, тас көмір, антрацит сияқты түрлері металлургия өндірісінің негізгі отыны болып табылады.
Көмір–ерте заманда жер бетінде болған көп клеткалы өсімдіктердің қалдығы. Тас көмірдің құрамы оның кенінің географиялық орнына байланысты өзгеріп отырады. Оның орташа құрамында 75-90% С, 2-6% Н2, 2-4% S, 10-20% күл болады. Жылу шығарыштық қабілеті: Q_н^р=30.26–31.5мдж/кг (7300-7500〖ккал/кг〗 ).
Көмірдің барлық түрлерінің ішінде металлургия үшін құндысы–кокстелетін көмір. Өйткені металлургияда көмір кокс түрінде пайдаланылады. Кокс, кокстелетін көмір 1000º-1200º С температурада кокстеу пештерінде құрғақ айдау арқылы алынады. Кокстелетін көмір бөлшектері ені 3 мм-ге жеткенше ұсақталып, 6-8% ылғалдандырылады.Осылайша дайындалған көмір арнаулы қондырғының көмегімен люк арқылы кокс пешіне салынады. Көмірді 1000 -1200º С температураға дейін қыздырғанда, оның құрамындағы ұшқыш заттар бөлініп шығады да, қуысталып кокске айналады. Үдеріс аяқталғаннан соң, есік арқылы температурасы жоғары кокс пештен бағыттаушы тор арқылы болат вагонға төгіліп, өшіргіш мұнарада судың жәрдемімен өшіріледі.
Металлургия жағылатын отынның жылу шығарғыштығы мен беріктігі жоғары, құны арзан және зиянды қоспалар (S,P) мөлшері аз болуын талап етеді. Отын органикалық заттардың құрамына енетін С, Н2, О2, N, S сияқты т.б. бөлшектерден тұрады.
Қатты отын. Қатты отынның табиғи түріне ағаш, торф, тас көмір, антрацит және жанғыш (тақта тас) сланец жатады. Ағаш отынның химиялық құрамы: 49,4-50,4% С, 5,9-6,1% Н2; 40,1-42,7% О2; 0,7-1,0% N2. Оның жылу шығарғыштық қабілеті Q_н^р=10,5–12,6 МДж⁄кг (4550 ккал/кг), ағаш отынның құрамында күкірт сияқты зиянды қоспа жоқ, күлділігі аз болғандықтан, бұл отын бағалы металлургиялық отындар түріне жатады, бірақ ағашты металлургиялық отын ретінде пайдалану тиімсіз болғандықтан, қазіргі кезде отынның бұл түрі сирек қолданылады. Ағаш отын металлургиялық пештерде тамыздық ретінде, генератор газын алу үшін, кейде металдың ерекше бағалы түрлерін қорыту үшін пайдаланылады.
Көмір. Көмірдің қоңыр көмір, тас көмір, антрацит сияқты түрлері металлургия өндірісінің негізгі отыны болып табылады.
Көмір–ерте заманда жер бетінде болған көп клеткалы өсімдіктердің қалдығы. Тас көмірдің құрамы оның кенінің географиялық орнына байланысты өзгеріп отырады. Оның орташа құрамында 75-90% С, 2-6% Н2, 2-4% S, 10-20% күл болады. Жылу шығарыштық қабілеті: Q_н^р=30.26–31.5мдж/кг (7300-7500〖ккал/кг〗 ).
Көмірдің барлық түрлерінің ішінде металлургия үшін құндысы–кокстелетін көмір. Өйткені металлургияда көмір кокс түрінде пайдаланылады. Кокс, кокстелетін көмір 1000º-1200º С температурада кокстеу пештерінде құрғақ айдау арқылы алынады. Кокстелетін көмір бөлшектері ені 3 мм-ге жеткенше ұсақталып, 6-8% ылғалдандырылады.Осылайша дайындалған көмір арнаулы қондырғының көмегімен люк арқылы кокс пешіне салынады. Көмірді 1000 -1200º С температураға дейін қыздырғанда, оның құрамындағы ұшқыш заттар бөлініп шығады да, қуысталып кокске айналады. Үдеріс аяқталғаннан соң, есік арқылы температурасы жоғары кокс пештен бағыттаушы тор арқылы болат вагонға төгіліп, өшіргіш мұнарада судың жәрдемімен өшіріледі.
1. Материалтану және металдар технологиясы — 2011 жылы Қарағанды қаласы «ҚарМТУ» баспасында басылып шыққан кітап. Кітап авторы/құрастырушысы — А. М. Ғазалиев, В. В. Егоров, А. З. Исағұлов, Д. Қ. Исин. Беттер саны — 587.
2. Материалдар кедергісі — 2011 жылы Алматы қаласы «Дәуір» баспасында басылып шыққан кітап. Кітап авторы/құрастырушысы — М. Немеребаев. Беттер саны — 272.
3. Металдарды газбен пісіру және кесу — 2011 жылы Алматы қаласы «ҚазҰТУ» баспасында басылып шыққан кітап. Кітап авторы/құрастырушысы — Ғ. Нысанбай. Беттер саны — 147.
4. Досмухамедов, Нурлан Калиевич.Физико-химические основы совершенствования технологии переработки медного иполиметаллического сырья:науч. изд. / Н. К. Досмухамедов.-М. :ИД Руда и металлы,2002.-211 с. :граф., табл.
5. Миронов, Георгий Викторович.Проектирование цехов иинвестиционно-строительный менеджмент в металлургии: учебник/под ред. С. С. Набойченко ; ГОУ ВПО УГТУ.-2-е изд., испр. и доп.-М. : Академия, 2010.-607 с. : табл.-(Высшее профессиональное образование).- (Технические специальности).
6. Протасов, Анатолий Всеволодович. Машины и агрегатыметаллургического производства. Агрегаты внепечной обработки жидкой стали : курс лекций. No 1138 / А. В. Протасов, Б. А. Сивак, Н.А. Чиченев ; Федерал. Агентство по образованию, МИСиС.-М. : ИДМИСиС, 2009.-181 с. : ил., табл.
2. Материалдар кедергісі — 2011 жылы Алматы қаласы «Дәуір» баспасында басылып шыққан кітап. Кітап авторы/құрастырушысы — М. Немеребаев. Беттер саны — 272.
3. Металдарды газбен пісіру және кесу — 2011 жылы Алматы қаласы «ҚазҰТУ» баспасында басылып шыққан кітап. Кітап авторы/құрастырушысы — Ғ. Нысанбай. Беттер саны — 147.
4. Досмухамедов, Нурлан Калиевич.Физико-химические основы совершенствования технологии переработки медного иполиметаллического сырья:науч. изд. / Н. К. Досмухамедов.-М. :ИД Руда и металлы,2002.-211 с. :граф., табл.
5. Миронов, Георгий Викторович.Проектирование цехов иинвестиционно-строительный менеджмент в металлургии: учебник/под ред. С. С. Набойченко ; ГОУ ВПО УГТУ.-2-е изд., испр. и доп.-М. : Академия, 2010.-607 с. : табл.-(Высшее профессиональное образование).- (Технические специальности).
6. Протасов, Анатолий Всеволодович. Машины и агрегатыметаллургического производства. Агрегаты внепечной обработки жидкой стали : курс лекций. No 1138 / А. В. Протасов, Б. А. Сивак, Н.А. Чиченев ; Федерал. Агентство по образованию, МИСиС.-М. : ИДМИСиС, 2009.-181 с. : ил., табл.
Жоспары
1 Металлургия өндірісінің негіздері.
1.1 Отын.
1.2 Отқа төзімді материалдар.
1.3 Шойын қорыту өндірісінің шикізаттары.
1.4 Флюстер.
1.5 Домна процесінің отыны.
1.6 Домна пеші. Домна процесінің отыны.
1.7 Домна процесі.
1.8 Домна процесінің өнімдері. Шлак.
1.9 Болат өндірісі.
1.10 Болат өндірудің конвертерлік тәсілі.
1.11 Бессемер үдерісі.
1.12 Конвертердің құрылысы.
1.13 Томас үдерісі.
1.14 Болат өндірудің мартен әдісі.
1.15 Қышқылды мартен үдерісі.
1.16 Болатты индукциялы пештерде өндіру.
1.17 Болат балқытудың комбинациялық әдісі.
1.18 Мыс өндіру.
1.19 Титан өндіру.
1.20 Титан рудалары.
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 Металлургия өндірісінің негіздері
1.1 Отын
Рудадан металл қорыту, тазарту үдерістері жоғары температурада жүзеге асатындықтан, металлургиялық агрегаттарда табиғи және жасанды отындардың қатты, сұйық және газ күйіндегі түрлерін жағуға тура келеді.
Металлургия жағылатын отынның жылу шығарғыштығы мен беріктігі жоғары, құны арзан және зиянды қоспалар (S,P) мөлшері аз болуын талап етеді. Отын органикалық заттардың құрамына енетін С, Н2, О2, N, S сияқты т.б. бөлшектерден тұрады.
Қатты отын. Қатты отынның табиғи түріне ағаш, торф, тас көмір, антрацит және жанғыш (тақта тас) сланец жатады. Ағаш отынның химиялық құрамы: 49,4-50,4% С, 5,9-6,1% Н2; 40,1-42,7% О2; 0,7-1,0% N2. Оның жылу шығарғыштық қабілеті Qнр=10,5 - 12,6 МДжкг (4550ккалкг), ағаш отынның құрамында күкірт сияқты зиянды қоспа жоқ, күлділігі аз болғандықтан, бұл отын бағалы металлургиялық отындар түріне жатады, бірақ ағашты металлургиялық отын ретінде пайдалану тиімсіз болғандықтан, қазіргі кезде отынның бұл түрі сирек қолданылады. Ағаш отын металлургиялық пештерде тамыздық ретінде, генератор газын алу үшін, кейде металдың ерекше бағалы түрлерін қорыту үшін пайдаланылады.
Көмір. Көмірдің қоңыр көмір, тас көмір, антрацит сияқты түрлері металлургия өндірісінің негізгі отыны болып табылады.
Көмір - ерте заманда жер бетінде болған көп клеткалы өсімдіктердің қалдығы. Тас көмірдің құрамы оның кенінің географиялық орнына байланысты өзгеріп отырады. Оның орташа құрамында 75-90% С, 2-6% Н2, 2-4% S, 10-20% күл болады. Жылу шығарыштық қабілеті: Qнр=30.26 - 31.5мджкг7300-7500ккалкг.
Көмірдің барлық түрлерінің ішінде металлургия үшін құндысы - кокстелетін көмір. Өйткені металлургияда көмір кокс түрінде пайдаланылады. Кокс, кокстелетін көмір 1000º-1200º С температурада кокстеу пештерінде құрғақ айдау арқылы алынады. Кокстелетін көмір бөлшектері ені 3 мм-ге жеткенше ұсақталып, 6-8% ылғалдандырылады.Осылайша дайындалған көмір арнаулы қондырғының көмегімен люк арқылы кокс пешіне салынады. Көмірді 1000 -1200º С температураға дейін қыздырғанда, оның құрамындағы ұшқыш заттар бөлініп шығады да, қуысталып кокске айналады. Үдеріс аяқталғаннан соң, есік арқылы температурасы жоғары кокс пештен бағыттаушы тор арқылы болат вагонға төгіліп, өшіргіш мұнарада судың жәрдемімен өшіріледі.
Кокстеу камерасы ұзындығы 13-13,8 м, ені 0,4-0,45 м, биіктігі 3,9-4,5 м параллелопипед тәрізді етіп жасалып, екі жағынан қыздырылады.Осындай камералар жиынтығы кокс батареясын құрайды. Әрбір камераның өнімділігі тәулігіне 29 тоннаға дейін барады. Кокстың орташа құрамы: 82-88% С, 5-2% 5, 2-6% ылғал, қуыстылығы 50%, жылу, шығарғыштық қабілеті 27,3мджкг -31,5мджкг - (6500-7500ккалкг).
Жалпы өндірілген кокстың 25мм-лік және одан ірі түйіршіктері 85% шамасында болады да, олар домна пештерінде жағылады, қалған 15%-ы басқа мақсаттар үшін пайдаланылады.
Сұйық отын. Мұнайды құрғақ айдау арқылы одан бензин, жермай, газойль сияқты заттар алынғаннан кейінгі қалдық мазут деп аталады. Құрамында 1%-дан кем күкірт бар мазут скрап үдерісімен жұмыс істейтін мартен пештерінде отын ретінде қолданылады. Мазуттың құрамы: 84-87% С, 10-12% Н2, 0,5-N2 +O2 , 1,5% 3, 0,5-1%, ылғалдығы 0-10%, жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=44.1мджкг10500ккалкг. Мазут химия өндірісінің бағалы шыкізаты болғандықтан, соңғы кезде оны отынның басқа түрімен алмастыру көзделуде.
Газ тәрізді отын. Бұл отынның табиғи түріне табиғи газ, ал жасанды түріне генераторлық кокс және домна газдары жатады. Соңғы кезде елімізде арзан және жоғары калориялы табиғи газдың көптеген кендері табылып, іске қосылды.
Табиғи газдың жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=35.7мджкг8500ккалкг. Соңғы кезде көптеген металлургиялық агрегаттарда мартен, шахталы, жалын шағылыстырғыш пештер мен қыздырғыш қондырғыларда отын ретінде табиғи газ жағылатын болды. Кокс пен домна газы, кокс пен домна өндірістерінің қосалқы өнімі ретінде осы күнге дейін металлургия өндірісінің құнды, арзан отындарының түріне жатады.
Домна газының жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=9.7 - 10.9МДжкг болатындай етіп араластырылады. Кокс газының құрамы: 58,5% Н2; 22,5% СН4; 8,2% СО; 2,2% С02; 0,5% О2; 6,3% N2.
Жылу шығарғыштық қабілеті: 15,12 - 18,9МДжкг(3600-4500ккалнм³). Домна газының құрамы: 10,5% ХО2; 29,5% СО; 0,2% СН4; 1,2% Н2; 58,5% N2. Жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=3.78 - 4.62МДжкг900-1100ккалкг. Қатты отындардың ауа жеткіліксіз ортада жағу арқылы генераторлық газ алады; Бұл газдың құрамы:5-8,5% С02; 25-30% СО; 0,5-3% СН4;13-15% Н2,қалғаны N2+О2.
Оның жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=5.46 - 6.72МДжкг1300-1600ккалкг.
1.2 Отқа төзімді материалдар
Металл өндірудің барлық үдерістері 1200-2273º К (1473-2000ºС), кейде бұдан да жоғары температурада жүреді. Сондықтан металл қорыту үшін осындай температураға шыдай алатын материалдар алу керек. Жоғары температурада бүлінбей, өзінің физикалық-химиялық қасиетін сақтай алатын заттарды отқа төзімді материал деп атайды.
Қара және түсті металлургияның балқыту агрегаттары мен қыздыру қондырғыларының ішкі жағы осындай отқа төзімді материалмен астарланады.
Технологиялық үдерістің ерекшелігі мен атқаратын қызметіне, байланысты отқа төзімді материалдарға:
Қорытылатын металл немесе қорытпаның балқу температурасынан жоғары температурада балқыту агрегаттарының жұмысын қамтамасыз ету үшін материалдың отқа төзімді болуы;
Температура кеңеттен өзгергенде өз көлемін сақтауы және жарылып, сынбауы үшін материалдың термиялық төзімді болуы;
Жоғары температурада күштің әсерінен болатын түр өзгеруге төзімділігі;
Балқыған металл немесе оның тотықтары шлак, газбен әрекеттеспеуі үшін, материалдың химиялық тұрақтылығының жоғары болуы сияқты шарттар қойылады.
Отқа төзімділік дәрежесіне қарай материалдар: төзімділігі орташа 1853-2043º К (1580-1770ºС), төзімділігі жоғары 2073-2273ºК (1770-2000ºС) және төзімділігі өте жоғары 2273ºК (2000ºС-тан астам) болып үшке бөлінеді.
Металлургия өндірісінде көп тараған материалдар химиялық және минералогиялық құрамына байланысты қышқылды, алюмосиликатты, негізді және бейтарап материалдар болып төрт топқа бөлінеді.
Отқа төзімді қышқылды материалдар тобына динас пен кварц құмы жатады. Династан жасалған бұйымдардың түріне байланысты оладың құрамында 93-97% SiO2 болады. Олай болса, династың құрамындағы негізгі зат кварц құмы болып табылады. Династың отқа төзімділігі 1983-2003º К (1710-1730ºС).
Күштің әсерінен болатын түр өзгеруінің басталуы кезіндегі температура 1923-1943º К (1650-1670ºС) және термиялық төзімділігі (жылу алмасу саны) 2-3 болады.
Динас бессемер конвертерлерін астарлау, қышқылда болатын үдерістермен жұмыс істейтін мартен пештерінің алдыңғы және артқы қабырғалары мен түптерін, жалын шағылыстырғыш пештердің тік каналдарын, қабырғаларын, күмбездерін, шлак ұстағыштары мен регенераторларын, шыны қорыту пештерін астарлау үшін қолданылады.
Отқа төзімді алюмосиликатты материалдар шала қышқылды, шамотты, молглиноземді болып үш топқа бөлінеді.
Металлургия өндірісінде шамот пен молглиноземді материалдар жиі пайдаланылады.
Шамот каолин мен отқа төзімді сазбалшық қоспасын күйдіру арқылы алынады.Бұл материалдың құрамында 30-46% А12 О болады.Түріне байланысты шамоттың отқа төзімділігі 1593-2003ºК (1320-1730ºС). Күштің әсерінен болатын түр өзгеруінің басталуы кезіндегі жоғары температурасы 1523-1673º К (1250-1400ºС), термиялық төзімділігі 20-25. Шамот, домна пештерін астарлау, оның ауа қыздырғыштары мен мартен пештері регенераторларының қабырғаларын, шлак ұстағыштарын, төменгі қабаттары мен әртүрлі қыздырғыш құрылыстарын қалау үшін қолданылады.
Молглиноземді отқа төзімді материалдар құрамында 45%-дан астам А12Оз болады. Бұл материалдардың отқа төзімділігі 2043-2273º К (1770-2000ºС). Күштің әсерінен түр өзгеруінің басталуы кезіндегі температура 1720-1878º К (1450-1600º С), оның термиялық төзімділігі 6-25.
Молглиноземді материалдар мартен пештерінің регенератор саптамаларының жоғарғы қабырғаларын қалау және әртүрлі қоспалар балқытуға арналған тигельдер жасау үшін қолданады. Негізгі отқа төзімді материалдар тобына магнезит пен домолит жатады.Магнезитті MgCO-тау жынысын өңдеу арқылы алады. Магнезит материалдарының құрамында магний тотығы MgO 45%-ға дейін болады. Магнезит материалдары кірпіш және ұнтақ күйінде жасалады. Кірпіш үгіндісінен жасалған магнезит бұйымдарының құрамында 86% MgO, ал ұнтақ күйіндегісінде 85-91%-ға дейін магний тотығы болады, отқа төзімділік температурасы 2273ºК (2000ºС)-тан жоғары. Күштің әсерінен онда болатын түр өзгеруінің басталуы кезіндегі температурасы 1813-1863ºК, термиялық төзімділігі 2-6, ұнтақ бөлшектерінің мөлшері 8-15мм. Магнезит кірпіштері мен ұнтақтары негізгі үдеріс бойынша жұмыс істейтін мартен пештерінің алдыңғы және артқы қабырғаларын қалау және мартен пеші мен электр пештерінің түптерін пісіру үшін қолданылады.
CaCOз, MgCOз доломит-құрамында 52-58%CaCO3, 35-38% MgCOз және A l2O3, SiOг, Fe2O3 т.б. қоспалары бар тау жынысы. Бұл материал металлургия өндірісінде шикі және күйдіріліп өңделген күйінде қолданылады. Мартен пештерінің шахта түсіретін тесіктерінің табалдырықтарын үстемелеу, артқы қабырғаларына құю үшін пайдаланылатын доломит 5-30 миллиметр мөлшерінде ұсақталған шикі күйінде, ал артқы қабырғаларының құламаларына қойылатын доломит 4-20 миллиметр мөлшерінде күйдірілген күйінде қолданылады. Доломит пен тас көмір қарамайының қоспасын (95% доломит, 5% қарамай) жаншу арқылы, болат қорытатын электр пештері мен негізді конвертерлердің қабырғаларына қаланатын отқа төзімді материал алынады.
Бейтарап отқа төзімді материалдар тобына магнезит-хромнан жасалған бұйымдар жатады. Бұл материалдардың құрамы: 8-15%, Cr203, 65-75% MgO күштің әсерінен өзгерудің басталуы кезіндегі жоғары температура 1773-1833ºК(1500-1560ºС), термиялық төзімділігі 25, отқа төзімділігі 2000º С-тан жоғары.
Соңғы 15 жылдың ішінде магнезит-хромит металлургиядан динас материалдарын ығыстырып келеді.Өйткені бұл материал негіздік, қышқылдық қасиеті бар ортада жұмыс істеуге тиімді және басқа материалдарға қарағанда отқа төзімділігі мен термиялық төзімділігі жоғары. Магнезит-хромит материалдары металлургия өндірісінде мартен пештерінің күмбездері мен бүркншіктерін және болат қорыту пештері мен агрегаттарының ішкі қабырғаларын қалау үшін пайдаланылады.
1.3 Шойын қорыту өндірісінің шикізаттары
Шойын қорыту өндірісінің шикізаттарына темір рудалары, флюс, кокс жатады. Темір көптеген тау жыныстарының құрамында кездеседі. Бірақ құрамында темір элементі бар тау жыныстарының бәрі бірдей темір рудасы бола бермейді. Өңдегенде құрамында елеулі мөлшерде темір элементі бар тау жынысын темір рудасы деп атайды.
Темір рудасының құндылығы:
1. Құрамындағы темірдің құндылығы:
2. Бос жыныстың құрамы (SiO2; Al2O3; 2SiO2;-Н20 т.б.);
3. Зиянды қоспалардың (P, S, As т.б.) мөлшері;
4. Физикалық күйі;
5. Тотықсызданғыштық қасиеті сияқты шарттармен анықталады.
Құрамындағы темірдің мөлшеріне байланысты темір рудалары бай (45-70%) және кедей (30-42%) рудалар болып екіге бөлінсе, химиялық және минералдық құрамына қарай мынадай түрлерге бөлінеді:
1. Магнитті рудалар (магнитті теміртас Fe3O) - құрамында 50-65% темірі бар, тығыз қара сұр түсті темірдің шала тотығы. Магнитті рудалар тотықсыздануы қиын рудалар қатарына жатады. Бұл руданың негізгі кендері Магнитогорск, Тагил-Кувшин, Қостанай, Курск және Уралда.
2. Гематит (қызыл теміртас Fe2O) - құрамында 55-65% Fe бар, түсі қара-қызғылттан қара сұрға дейін өзгеріп кездесетін темір тотығы. Гематиттің құрамында зиянды қоспалар мөлшері аз және ол оңай тотықсызданады. ТМД елінде бұл руданың маңызды кендері Курск магнит аномалиясы мен Кривой-Рог бассейінінде және т.б. жерлерде кездеседі.
3. Қоңыр теміртас (п - Fe2O3 :: mH20) - құрамында ; 37-55% Fe бар, табиғатта түсі сарыдан сары қоңырға дейін өзгеріп кездесетін темірдің сулы тотығы. Руда тез тотықсызданады және құрылымы қуыс, кейде құрамында күкірт, фосфор, күшәлә (мышьяк) сияқты зиянды қоспалар болады. Мысалы, Қазақстан темір рудаларының құрамында едәуір фосфор кездеседі. Бұл руданың негізгі кендері - Орал (Бокальск), Керчь, Аят, Лысаков, Липецк, Тула, т.б. жерлер.
4. Карбонатты рудалар (FeCO) - құрамында 30-40% Fe бар, сарғыш ақ түсті темір карбонаты. Руданың бұл түріне сидериттер мен шпатты теміртас жатады. Карбонатты рудалардың құрамындағы бос жыныстар SiO2, Al2O3, MgO түрінде кездеседі, бұл руда темірге кедей рудалар тобына жатады. Сидерит рудасының бай кендері Бокальскіде, Златоусте, Киров облысының Омутинск ауданында орналасқан.
Кешенді темір рудалары (табиғи игерілген рудалар) - құрамында Ti, Ni, V бөлшектері кездесетін тау жыныстары. Руданың мұндай түрі Оңтүстік Оралда, Орск-Халилов кенінде кездеседі. Бұл бөлшектер руданы қорыту үдерісінде балқып, шойынмен араласып кетеді. Әдетте, шойынның құрамында оның маркасына байланысты әртүрлі мөлшерде марганец элементі болады. Шойынның құрамындағы марганец элементінің мөлшерін берілген шамаға дейін жеткізу үшін балқыту үдерісінде оған құрамында 25-48% Mg элементі бар MnO, Mn3O4, Mn2O2 марганецті руда қосады. Марганец рудасының бай кені біздің елімізде және Грузияның Чиатура, Украинаның Никополь аудандарында кездеседі.
Домна өндірісінде жоғарыда аты аталған рудалардан басқа құрамында темір мен марганец бөлшектері бар металлургия өндірісінің қайталама қалдықтары да пайдаланылады. Қайталама қалдықтарға темір рудасымен қосып пісірілетін, құрамында 40-45% темір бар колошник шаңы және болат өндірісінің шлагы, прокат, соғу цехтарының қақтары мен пісіру шлактары жатады.
1.4 Флюстер
Флюстер - шихта құрамындағы бос жыныс, отын күлі мен зиянды қоспаларды шлакқа айналдыру мақсатымен домна пешінің шихтасына қосылатын заттар. Кейде флюс шихтаға белгілі құрамы мен қасиеті бар шлак алу үшін қосылады. Әдеттен, темір рудаларының құрамында бос жыныс түрінде SiO2 кездесетіндіктен, флюс ретінде тұтас CaCOз қолданылады. Шихтаға қосылатын флюстің мөлшері рудадағы бос жыныстың, кокс күлінің, руда тазалығының, алынатын шойынның түріне қарай есептеліп шығарылады.
1.5 Домна процесінің отыны
Домна процесінің отын ретінде кокс, ағаш көмірі және соңғы кезде табиғи газ сияқты отындар қатты және газ күйінде пайдаланылады. Домна процесінде қолданылатын қатты отынның: жылу шығарғыштық қасиеті жоғары; күлі мен зиянды қоспалары аз; пеште уатылып кетпеуі үшін қаттылығы жоғары; құрылымы қуыс болуы керек.
Соңғы кезде металлургия өндірісінде коксты үнемдеу үшін қатты отынның орнына табиғи газ қолданылып жүр. Домна процесін жеделдету мақсатымен үрленетін ауа оттегімен байытылады.
Домна пешінде қорытылатын руданың химиялық құрамы мен бөлшектерінің өлшемі белгілі мөлшерде болуы керек. Осы талапты қанағаттандыру үшін, руда қорытылмастан бұрын көптеген дайындықтан өтеді. Бұл дайындық мынадай: ұсақтау және қалбырлау;
байыту;
орталау;
агломерациялау (пісіру) сияқты операциялардан тұрады.
1.Ұсақтау және қалбырлау. Кеннен қазып алынған руда кесектері ірі болғандықтан, оларды жақты немесе коксты ұсақтаушы машиналардың жәрдемімен өлшемі 100-0,1 мм болғанға дейін ұсақтайды. Ұсақталған руда құрамындағы өлшемі әртүрлі түйірлерді бір-бірінен бөлу үшін оны ұсақтаушы машинаның алдына PI6 - 5PI 18 радиан (30-50º) бұрыш жасай орналасқан қалбырдан, руданың ірілігі орташа түйірлерін вибрациялық қалбырдан өткізеді.
2.Байыту. Темірге кедей рудалардың құрамындағы темірдің мөлшерін арттырып, бос жынысты айыру үшін руда сеперациялық немесе флотациялық әдіспен байытылады.
Магниттік қасиеті бар темір рудасы сеперациялық, ал магниттік қасиеті жоқ рудалар флотациялық әдіспен байытылады.
Байытудың сеперациялық тәсілінде ұсақталған руда магнитті сеперациялық машинаның (1.1-сурет) қабылдағыш шанағына салынады. Руда шанақтан, ішкі жағына электромагнит (1) орналасқан, бір-біріне қарама-қарсы бағытта белгілі жылдамдықпен айналып тұратын екі барабанның цилиндрлік бүйір бетіне түседі. Электромагнит ток тізбегімен қосылады. Руданың темір бар бөлшектері барабанға тартылып бір бөлімшеге (2), ал бос жыныс орталықтан тепкіш күштің әсерінен екінші бөлімшеге (3) түседі.
Руданың байытудың флотациялық тәсілі сұйықтың беттік керілу күшінің қасиетіне негізделген. Ұсақталған рудаға белгілі мөлшерде (100-300) флотациялық реагент деп аталатын сұйықтық қосылады. Реагенттің атқаратын қызметі - руданың темірлі түйірлерінің бетінде су жұқпайтын жұқа қабат туғызу. Осылайша дайындалған руда флотацилық машинаның (1.2-сурет) астауына (1) салынады да, түтіктер (2) арқылы ауа үрленеді.
Ауа флотациялық астаудың ішіндегі су (3) арқылы өткенде, онда ауа көпіршіктерін туғызады. Пайда болған ауа көпіршіктері руданың темірлі түйірлеріне жабысып, оларды астаудың ішіндегі су бетіне шығарады.
Астаудың бетіндегі концентрат пен көбік оқтын-оқтын сүзіліп алынып тұрады, ал бос жыныс машинаның түбіне шөгіп, арнаулы қақпақ (4) арқылы тысқа шығарылады. Машинадан алынған концентрат сүзгіден өткізіліп, құрғатылғаннан кейін келесі операцияға дайын болады. Байытылған руда концентрат деп аталады.
3.Орталау. Әдетте, концентрат пен руданың химиялық құрамы мен олардың құрамындағы темір мөлшері әртүрлі (+-15%) болып келеді. Бұл жағдай домна пешінің бір қалыпты жұмыс істеп белгілі құрамдағы шойын қорытып шығаруын қиындатады. Сондықтан қорытылатын руда мен концентраттың құраушыларының мөлшері мен химиялық құрамын біркелкі ету үшін руда орталанады. Орталау үшін руданы құрамындағы темірдің мөлшері 2% төңірегінде ғана ауытқып тұратындай етіп бес топқа бөледі. Әрбір топтың рудасын жұқа қабат жасай отырып үймеге төгеді. Осылайша руда орталанады.
4.Агломерация. Руданың майда түйірлерін біріктіру мақсатымен оны пісіру үдерісі агломерация, ал пісірілген руданың өзі агломерат деп аталады.
Агломерациялау үшін руданың майда түйірлерін кокспен (4-6%), қайталама материалдармен (25-30%) қосып ылғалдайды. Бұл қоспаны агломерациялық машинаның белгілі жылдамдықпен бірқалыпты қозғалып тұратын лентасына қалыңдығы 250-350 миллиметр болатындай бір тегіс қабат етіп төгіп, машинаның астыңғы жағына орналастырылған газ шілтерінің жәрдемімен 750-850º-қа дейін қыздырады. Лентаның үстіңгі жағында шамалы вакуум туғызылады. От пен ауаның құрамындағы оттегінің кокспен қосылып, шихтаның төменгі қабатынан жоғарғы қабатына қарай жануының әсерінен шихтаның жану қабаттарының температурасы 1573-1823º К (1300-1550º С)-қа жетеді. Осы температурада шихтадан ылғал бөлініп, күкірт буға айналып ұшып кетеді де, темір тотығы және руданың майда түйірлері бірігіп, содан агломерат түзіледі. Дайындалған агломерат машинаның арт жағына орналастырылған колошникті қалбырға түсіп, одан вагонға тиеледі.
Агломерациялық машинаның жұмыс өнімділігі оның лентасының ауданына байланысты. Мысалы, лентасының ауданы 50 м2 агломерациялық машина тәулігіне 2300 m агломерат шығара алады.
1.6 Домна пеші
Домна пеші қарама-қарсы ағынмен жұмыс істейтін пештер тобына жатады. Пеште бөлшектердің тотықсыздану үдерісі үздіксіз, бір-біріне қарама-қарсы бағытта жүретін екі ағынның: төменнен жоғары қарай көтерілетін ауа мен тотықсыздандырғыш газдардың, сондай-ақ жоғарыдан төмен қарай түсетін шихта материалдарының (руда, кокс, флюс) өзара әрекеттесуі арқылы жүзеге асады. Домна пешінің құрылысы (1.3-сурет) онда жүретін үдерістердің техникалық-экономикалық көрсеткіштеріне сәйкес жасалған. Пештің жоғарғы жағы колошник (1) деп аталады. Шихтаны домнаға төгу және колошник ішіндегі газ бен шаңды тысқа шығармау қызметін атқаратын, екі конустан жасалған төгу аспаптары осы колошникке орнатылған. Пештің колошник маңайындағы температурасы 513-623 К (240-350º С). Колошниктің төменгі жағынан шихтаның төмен қарай жылжуын жеңілдету мақсатымен қиық конус формалы етіп жасалған шахта (2) орналасқан. Бұл аралықта темірдің тотықсыздану үдерістенуі жүзеге асырылады. Шахтаның жоғарғы жағының температурасы 673-773º К (400-500º С), ал пештің төменгі жағында температура 1973-2173º К (1700-1900º С)-қа дейін жетеді. Шахтаның төменгі жағы цилиндр формалы пеш күймесімен (распар) (1) ұштастырылған. Пеш күймесінде руданың онан әрі тотықсыздану үдерісі мен шлак түзілу үдерісі жүреді. Пеш күймесінің төменгі жағында қиық конус формалы етіп жасалған пеш иіні (3) (заплечики) орналасқан. Мұнда негізінен шлак түзілу үдерісі жүреді. Пеш иіні шихтаның төмен қарай қозғалысын тежеп және оны ұстап тұру үшін, диаметрі жоғары қарай өсіп отыратын, қиық конус формалы етіп жасалынады. Пештің төменгі жағында көрік (горн) (4) бар, ол ұлтанмен (лещадь) (5) келіп бітеді. Пеш көрігіне шойын жиналады.
Көріктің жоғарғы жағындағы шеңбер бойымен орналасқан бөлік фурма (6) деп аталады. Ол - саны 12-ден 18-ге дейін болатын шілтерлер жиынтығы.
Осы фурмалар арқылы пешке 98-141Кнм3(1-1,5 атм) қысымда, 1123 - 1223º К (850-950ºС) температурада ауа үрленеді. Ауа үрлеуші фурмалардың төменгі жағына шлак (7), ал пеш түбінің деңгейінде шойын (8) шығаруға арналған науалар орналасқан. Пештің іргетасы (9) (фундаменті) темір бетоннан жасалған.
Домна пеші қалыңдығы 16-20 мм болатпен құрсауланған, ішкі жағы отқа төзімді шамот кірпіштерімен өрілген болады да, оның пайдалы көлемі 1386-2286 м3,биіктігі (пештің керігі мен шихта төгу корпустарының аралығы) 32м,
ал көрігінің диаметрі 8,6 м-ге дейін баратын болады.
Домна процесінің отыны
Домна пешінің негізгі көмекші құрылыстарына скип, төгу аппараттары, ауа қыздырғыштар (каупер) мен фурмалар жатады. Кокс, флюс, руда қоспасы, шихта скип аспаптарының жәрдемімен көлбеу орнатылған эстакада арқылы, пештің төгу аспаптарына жеткізіледі (1.4-сурет).
Төгу аспаптары шихтаны пешке біркелкі етіп төгу және колошник ішіндегі газ бен шаңды атмосфераға жібермей ұстап қалуға арналып, үлкен (1) және кіші (2) конустардан жасалады. Скип аспаптары шихтаны кіші конусқа төгісімен, кіші конус 60º-қа бұрылады, оыслайша 6 рет төккенде ол толық бір айналады, яғни 360º-қа бұрылады. Кіші конус бір айналым жасағанда төмен қарай жылжып, үстіндегі шихта үлкен конусқа, одан пешке төгіледі. Скип аспаптарының қозғалысы, конустардың айналуымен төмен түсу үдерістері толық автоматтандырылған. Пештің температурасын жоғарылату және ондағы үдерістерді тездету мақсатымен пешке үрленетін ауа қыздырғыштардың (каупердің) жәрдемімен 123-1223º К (850-950ºС)-қа дейін қыздырылады. Каупер (1.5-сурет)-бүйір беті болатпен қапталып, ішкі жағы жартылай қышқылды шамотпен астарланып, төбесі күмбезделіп жасалған цилиндр. Каупердің ішкі жағы жану камерасы (1) мен кірпіштен жасалған саптамадан (насадка) (2) тұрады.
Жану камерасындағы жану өнімдері каупердің күмбезіне дейін көтеріліп, бағытын саптамаға қарай өзгертеді. Жоғары температурадағы газ (түтін) саптама қабаттарымен жанасып, оларды қыздырады, Каупер 2 сағат қыздырылған соң, оның температурасы 1213 К (1000ºС) - қа дейін көтеріледі. Бұдан соң қыздыру тоқтатылып, кауперге кері бағытта ауа үрленеді. Қыздырудың нәтижесінде суық ауа температурасы 1123-I223СК (850-950ºС)-қа дейін көтеріліп, ауа құбырлары арқылы фурмаларға барады. Домна пешін қыздырылған ауамен үздіксіз қамтамасыз етіп отыру үшін әрбір пештің жанында 2-3 каупер болуы керек.
1.7 Домна процесі
Домна процесі пештің түрлі бөліктерінде жүретін: кокстың жануы, шихтаның ыдырауы мен ұшқыш газдардың бөлінуі, темірдің тотықсыздануынан басқа тотықсыздану реакциялары, тотықсызданған темірдің көміртектенуі, шлактың түзілуі мен балқуы сияқты химиялық реакциялардан тұрады.
1.Кокстың жануы. Фурма саласында ауа мен шихтаның құрамындағы оттегі көміртегімен қосылып, мынадай реакция жүреді, яғни кокс жанады:
С+О2=СО2
Фурма саласында қашық жерлерде ауаның құрамындағы оттегі азайғандықтан, кокстың жануы (8) мына реакция бойынша да жүреді:
2С+О2=2СО.
(I)реакция нәтижесінде түзілген көміртегінің қос тотығы жоғары қарай көтерілу жолында шихтаның құрамындағы кокспен әрекеттесіп, мынадай реакция жүреді:
СО2+С=2СО.
Бұл реакциямен бір мезгілде үрленген ауаның құрамындағы ылғал кокспен мына реакция бойынша әрекеттесіп, реакция нәтижесінде сутегі түзіледі:
Н2О+С=Н2+СО.
2.Шихтаның ыдырауы мен ұшқыш заттардың бөлінуі. (1), (2), (3), (4) реакциялардың нәтижесінде түзілген газдар (СО, Н2) шихтамен әрекеттесіп, оны ыдыратады. Шихтаның I ыдырауы колошник аймағында 423-723ºК (150-450ºС) температурада басталып, алдымен 373-473º К (100-200ºС) температурада ылғал бөлініп, 573-673ºК (300-400ºС) температурада кристалды су бөлініп, мынадай карбонаттар ыдырайды: СО3-390-400ºС-та, MnCO3-525ºC-та; MnCO3-570ºC-та; MnCa (CO3)2-730ºС-895ºС-та; CaCO3 895ºC-та.
3.Темірдің тотықсыздануы. Темір екі түрлі жолмен: жанама және тура тотықсыздану реакциялары бойынша тотықсызданады. Темірдің көміртегі мен сутегі арқылы тотықсыздануын тікелей тотықсыздану дейді. Темірдің жанама тотықсыздануы 673-1223ºК (400-950ºС)-та мына реакциялар бойынша жүреді:
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO2
6FeO+6CO=6Fe+6CO2
3Fe2O3+9CO=6Fe+9CO2.
Температура 1223ºК (950ºС)-тан асқанда жанама тотықсыздану реакцияларының жүруі нашарлап, темір тікелей тотықсыздану реакциялары бойынша түзіледі. Жанама тотықсыздану реакциялары бойынша түзіледі. Жанама тотықсыздану реакциялары бойынша темір FeO кейде Fe-ге дейін тотықсызданады. Темір тотығының таза темірге дейін тотықсыздануы негізінен тікелей тотықсыздану реакциясы бойынша жүзеге асады:
FeO+CO=Fe+CO2
CO2+С=2CO
FeO+C=CO+Fe.
Тікелей және жанама тотықсыздану реакциялары қатар жүріп, шихтадағы темірдің 60%-ы жанама тотықсыздану, ал қалғаны тікелей тотықсыздану реакциясы бойынша тотықсызданады. Темірдің кремний қосылыстарынан тотықсыздануы мына реакциялар бойынша жүзеге асады:
Fe2SiO4+2CaO=Ca2SiO42FeO
2FeO+2C=2Fe+2CO
FeSiO4+2CaO+2C=2Fe+CaSiO4+2CO.
Марганец элементі темір рудасының құрамындағы MnO2, Mn3O4 тотықтарынан 773-1173ºК (500-900ºС) температурада СО арқылы, ал MnO-дан 1373ºК (110ºС) температурада көміртегі арқылы мына реакциялар бойынша тотықсызданады:
2MnO2+CO= Mn2O3+CO2
3Mn2О3+CO=2Mn3О4+CO2
Mn3О4+ CO=MnO+CO2
1100ºС (1373ºК) температурада мынадай реакция жүреді:
MnO+C=Mn+ CO.
Шихтадағы тотықсызданған марганец элементінің 75-80%-ы шойынға өтіп, қалғаны шлаққа ауысып және ұшып кетеді. 1450ºС (1723ºК)-та кремний элементі көміртегінің жәрдемімен тотығынан мына реакция бойынша тотықсызданады: SiO2+2С=Si+2CO.
Бұл реакция эндотермиялық реакция болғандықтан, отын шығыны мен температураны жоғарылатып, флюсты азайтуды талап етеді.
Фосфор элементі шойын үшін (құю шойыны мен томас шойынынан басқасы үшін) зиянды элемент болып табылады. Фосфор өзінің кальций тұздарынан мына реакциялар бойынша тотықсызданып, шойынға өтеді:
(СаО3)Р2О5+3SiO2=3CaO SiO2+Р2О5
Р2О5+5С=5СО+2Р.
Фосформен қатар шихтаның құрамындағы күкірттің бір бөлігі мына реакция бойынша шойынға өтіп, қалғаны ұшып кетеді FeS2 --FeS+S. Күкірттің-80-90%-ы мына реакция бойынша шлаққа өтеді:
FeS+СаО=FeO+СаS
FeO+С=Fe+СаО
FeS+СаО+С=2Fe+СО2+СаS.
Реакция нәтижесінде түзілген СаS шойында ерімейтін берік қосылыс болғандықтан, ол шлаққа өтеді. Шойынның құрамындағы күкірт мөлшерін азайту үшін, шихтаға салынатын ізбес тасының мөлшерін көбейту керек.
Темірдің көміртектенуі. Әдетте, сұр шойын мен ақ шойынның құрамында көміртегінің мөлшері 3,5%-тен 4,5%-ке дейін болады. Ақ шойынның көміртектенуі 400-500ºС температурада 3FeO+5СО=Fe3С+4СО2 реакциясы бойынша жүреді. Пештің орта шамасында 2СО=СО2+С реакциясы бойынша түзілген қара күйе (С) шихтаның қуысына еніп, темірді көміртектендіреді:
-3Fe+С=Fe3С. (1), (2) реакцияларды біріктіріп былай жазуға болады:
2СО+СО2+С
Fe+С=Fe3С
3Fe+С=Fe3С.
Құрамында 4,3% С бар шойын балқу температурасы 1403ºК (1130ºС) эвтектика құрайды (эвтектика туралы келесі тарауда айтылады).
Көміртектенген шойын пеш күймесінде 1423-1523ºК (1150-1250ºС) температурада балқып, кокс түйіршіктерінің арасымен ағып пештің түбіне жиналады. Көміртектенген шойынның балқу температурасы 1423-1523ºК (1150-1250ºС).
4.Шлактың түзілуі. Жоғары температурада руданың құрамындағы бос жыныс отын күлі және флюспен (балқытқыш) қосылып шлак түзеді. Шлак түзілу үдерісі шихтаның төменгі жағынан басталады. Шлактың құрамында алғашқы кезде 20%-ға дейін темір тотығы мен қоспа бөлшектер болады. Шлактың құрамындағы темір мен қоспа бөлшектердің тотықсыздануынан шлак ағып пештің түбіне түскенде, оның құрамындағы бөлшектер мөлшері азайып, ізбес тасы көбейеді.
Домна пешінің үдерістері қалыпты жүрген жағдайда шлактың түзілуі темірдің тотықсыздану, көміртектену және шойынның балқу үдерістерінен кейін жүріп, пештің күймесінде немесе иінінің жоғары жағында аяқталуы тиіс.
1.8 Домна процесінің өнімдері
Домна процесінің өнімдеріне әртүрлі маркалы шойындар, ферроқорытпалар, шлак, домна газы мен домна шаңы жатады.
Шойын. Домна пешінде өндірілген шойын қолданылуына байланысты ақ шойын (мартен, томас бессемер шойындары) және сұр (құйма) шойын болып екіге бөлінеді.
Ақ шойынның құрамындағы темір мен көміртегі химиялық қосылыс түрінде (Fe3С-цементит) кездесетіндіктен, ақ шойын қатты келеді, сынығы ақ түсті, өзі морт, өңдеуге келмейді. Ақ шойын болат қорыту өндірісінің негізгі шикізаты болып табылады. Қазіргі кезде домна пештерінде қорытылатын шойынның 80-85%-ы ақ шойын түрінде қорытылып, ол болат қорыту өндірісінде жіберіледі. Ақ шойынның маркалары мен құрамы 1.1-кестеде келтірілген.
1.1-кесте.Ақ шойынның маркалары мен құрамы (пайыз есебімен).
Маркасы
Si
Mn
P
S
Mi
0,91-1,50
1,5-2,2
0,15
0,03
M2
0,30-0,90
1,5-2
0,15
0,03
Бi
0,90-1,60
0,60-1
0,07
-
Б2
1,60-2,00
0,66-1
0,07
-
T1
0,20-0,60
0,80-1
1,60-2,16
-
Құйма шойынның құрамында кремний элементінің мөлшері жоғары болғандықтан, көміртегі механикалық қоспа (графит) түрінде кездеседі. Құйма шойынның сынығы сұр түсті, шамалы жұмсақ болғандықтан, ол шаруашылық нысандарында конструкциялық материал ретінде қолданылады. Құйма шойын құрамындағы кремний элементінің мөлшеріне байланысты 6 маркаға бөлінеді.
Құйма кокс шойынның құрамы мен маркалары 1.2, 1.3-кестелерде көрсетілген.
Ферроқорытпалар деп құрамында белгілі бір элементінің мөлшері шектен тыс көп болып келетін шойындарды айтады. Ферроқорытпалар болат өндірісінде шикізат ретінде қолданылады. Ферроқорытпалардың маркасы мен құрамы 4-кестеде келтірілген.
1.2-кестеде 1-категориядағы 5-сыныптың екінші тобына жататын
Құйма шойынның құрамы берілген.
1.3-кестеде 1-категориядағы А сыныптың 1-тобына жататын шойындардың құрамы берілген.
1.2-кесте.Құйма, кокс шойынның құрамы мен маркалары (процент есебімен).
Маркалары
Si
Mn
P
S
ЛКОО
ЛКО
ЛК1
ЛК2
ЛК3
ЛК4
3,76-4,25
3,26 3,75
2,76-3,25 2,26 2,75
1,76-2,25 1,25 1,75
0,50 0,90
0,11-0,3
0,03
0,04
0,02-0,05
1.3-кесте.Ферроқорытпалардың маркасы мен құрамы.
Маркалары
Si
Mn
P
S
ФСI
ферросилициялар
0,15
0,04
13,1 одан жоғары
9,0-13,0
3,0
ЛШ5
ДН4
2,0
2,0
ферромарганец
0,35-0,45
0,03
75,1
70- 75
3Ч1
3Ч2
3Ч3
2,0 кем
айна шойын
0,22
0,20
0,18
1,03
20,1-25,0 15,1-
20,6 10,0-15,0
Шлак.
Домна пеші шлагының құрамы: 30-40% SiO2, 10-20% Al2O3, 40-50% СаО. Домна өндірісінің 1-3% мөлшеріндегі FeO+MnO шлагы өңделгеннен кейін, ол құрылыс материалдары мен жылу өткізбейтін материалдар жасау үшін пайдаланылады.
Домна пешінің техникалық-экономикалық көрсеткіштері.
Домна пешінің өнімділігін оның пайдалы көлемін пайдалану коэффициенті (КИПО орыс тілінде айтылуының қысқарған түрі) сипаттайды.
Пештің пайдалы көлемін пайдалану коэффициенті деп оның пайдалы көлемінің тәуліктік өнімділігіне қатынасын айтады.
Қазіргі кездегі домна пештерінің өнімділігі 0,70-0,85 mм3 - тәулік, пайдалы көлемі - 1719-2000 м3, тәуліктік өнімділігі - 2500-3600т; кокстың шығыны 1m шойынға 0,6-0,9 г-дан келеді.Домна пеші үздіксіз 5-7 жыл бойына жұмыс істей алады.
1.9 Болат өндірісі
Болат дегеніміз - құрамында 2%-ға дейін көміртегі, аз мөлшерде Si, Mn, S, P және Cr, Ni, V, Ti сияқты қоспалаушы бөлшектері бар күрделі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
1 Металлургия өндірісінің негіздері.
1.1 Отын.
1.2 Отқа төзімді материалдар.
1.3 Шойын қорыту өндірісінің шикізаттары.
1.4 Флюстер.
1.5 Домна процесінің отыны.
1.6 Домна пеші. Домна процесінің отыны.
1.7 Домна процесі.
1.8 Домна процесінің өнімдері. Шлак.
1.9 Болат өндірісі.
1.10 Болат өндірудің конвертерлік тәсілі.
1.11 Бессемер үдерісі.
1.12 Конвертердің құрылысы.
1.13 Томас үдерісі.
1.14 Болат өндірудің мартен әдісі.
1.15 Қышқылды мартен үдерісі.
1.16 Болатты индукциялы пештерде өндіру.
1.17 Болат балқытудың комбинациялық әдісі.
1.18 Мыс өндіру.
1.19 Титан өндіру.
1.20 Титан рудалары.
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 Металлургия өндірісінің негіздері
1.1 Отын
Рудадан металл қорыту, тазарту үдерістері жоғары температурада жүзеге асатындықтан, металлургиялық агрегаттарда табиғи және жасанды отындардың қатты, сұйық және газ күйіндегі түрлерін жағуға тура келеді.
Металлургия жағылатын отынның жылу шығарғыштығы мен беріктігі жоғары, құны арзан және зиянды қоспалар (S,P) мөлшері аз болуын талап етеді. Отын органикалық заттардың құрамына енетін С, Н2, О2, N, S сияқты т.б. бөлшектерден тұрады.
Қатты отын. Қатты отынның табиғи түріне ағаш, торф, тас көмір, антрацит және жанғыш (тақта тас) сланец жатады. Ағаш отынның химиялық құрамы: 49,4-50,4% С, 5,9-6,1% Н2; 40,1-42,7% О2; 0,7-1,0% N2. Оның жылу шығарғыштық қабілеті Qнр=10,5 - 12,6 МДжкг (4550ккалкг), ағаш отынның құрамында күкірт сияқты зиянды қоспа жоқ, күлділігі аз болғандықтан, бұл отын бағалы металлургиялық отындар түріне жатады, бірақ ағашты металлургиялық отын ретінде пайдалану тиімсіз болғандықтан, қазіргі кезде отынның бұл түрі сирек қолданылады. Ағаш отын металлургиялық пештерде тамыздық ретінде, генератор газын алу үшін, кейде металдың ерекше бағалы түрлерін қорыту үшін пайдаланылады.
Көмір. Көмірдің қоңыр көмір, тас көмір, антрацит сияқты түрлері металлургия өндірісінің негізгі отыны болып табылады.
Көмір - ерте заманда жер бетінде болған көп клеткалы өсімдіктердің қалдығы. Тас көмірдің құрамы оның кенінің географиялық орнына байланысты өзгеріп отырады. Оның орташа құрамында 75-90% С, 2-6% Н2, 2-4% S, 10-20% күл болады. Жылу шығарыштық қабілеті: Qнр=30.26 - 31.5мджкг7300-7500ккалкг.
Көмірдің барлық түрлерінің ішінде металлургия үшін құндысы - кокстелетін көмір. Өйткені металлургияда көмір кокс түрінде пайдаланылады. Кокс, кокстелетін көмір 1000º-1200º С температурада кокстеу пештерінде құрғақ айдау арқылы алынады. Кокстелетін көмір бөлшектері ені 3 мм-ге жеткенше ұсақталып, 6-8% ылғалдандырылады.Осылайша дайындалған көмір арнаулы қондырғының көмегімен люк арқылы кокс пешіне салынады. Көмірді 1000 -1200º С температураға дейін қыздырғанда, оның құрамындағы ұшқыш заттар бөлініп шығады да, қуысталып кокске айналады. Үдеріс аяқталғаннан соң, есік арқылы температурасы жоғары кокс пештен бағыттаушы тор арқылы болат вагонға төгіліп, өшіргіш мұнарада судың жәрдемімен өшіріледі.
Кокстеу камерасы ұзындығы 13-13,8 м, ені 0,4-0,45 м, биіктігі 3,9-4,5 м параллелопипед тәрізді етіп жасалып, екі жағынан қыздырылады.Осындай камералар жиынтығы кокс батареясын құрайды. Әрбір камераның өнімділігі тәулігіне 29 тоннаға дейін барады. Кокстың орташа құрамы: 82-88% С, 5-2% 5, 2-6% ылғал, қуыстылығы 50%, жылу, шығарғыштық қабілеті 27,3мджкг -31,5мджкг - (6500-7500ккалкг).
Жалпы өндірілген кокстың 25мм-лік және одан ірі түйіршіктері 85% шамасында болады да, олар домна пештерінде жағылады, қалған 15%-ы басқа мақсаттар үшін пайдаланылады.
Сұйық отын. Мұнайды құрғақ айдау арқылы одан бензин, жермай, газойль сияқты заттар алынғаннан кейінгі қалдық мазут деп аталады. Құрамында 1%-дан кем күкірт бар мазут скрап үдерісімен жұмыс істейтін мартен пештерінде отын ретінде қолданылады. Мазуттың құрамы: 84-87% С, 10-12% Н2, 0,5-N2 +O2 , 1,5% 3, 0,5-1%, ылғалдығы 0-10%, жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=44.1мджкг10500ккалкг. Мазут химия өндірісінің бағалы шыкізаты болғандықтан, соңғы кезде оны отынның басқа түрімен алмастыру көзделуде.
Газ тәрізді отын. Бұл отынның табиғи түріне табиғи газ, ал жасанды түріне генераторлық кокс және домна газдары жатады. Соңғы кезде елімізде арзан және жоғары калориялы табиғи газдың көптеген кендері табылып, іске қосылды.
Табиғи газдың жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=35.7мджкг8500ккалкг. Соңғы кезде көптеген металлургиялық агрегаттарда мартен, шахталы, жалын шағылыстырғыш пештер мен қыздырғыш қондырғыларда отын ретінде табиғи газ жағылатын болды. Кокс пен домна газы, кокс пен домна өндірістерінің қосалқы өнімі ретінде осы күнге дейін металлургия өндірісінің құнды, арзан отындарының түріне жатады.
Домна газының жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=9.7 - 10.9МДжкг болатындай етіп араластырылады. Кокс газының құрамы: 58,5% Н2; 22,5% СН4; 8,2% СО; 2,2% С02; 0,5% О2; 6,3% N2.
Жылу шығарғыштық қабілеті: 15,12 - 18,9МДжкг(3600-4500ккалнм³). Домна газының құрамы: 10,5% ХО2; 29,5% СО; 0,2% СН4; 1,2% Н2; 58,5% N2. Жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=3.78 - 4.62МДжкг900-1100ккалкг. Қатты отындардың ауа жеткіліксіз ортада жағу арқылы генераторлық газ алады; Бұл газдың құрамы:5-8,5% С02; 25-30% СО; 0,5-3% СН4;13-15% Н2,қалғаны N2+О2.
Оның жылу шығарғыштық қабілеті: Qнр=5.46 - 6.72МДжкг1300-1600ккалкг.
1.2 Отқа төзімді материалдар
Металл өндірудің барлық үдерістері 1200-2273º К (1473-2000ºС), кейде бұдан да жоғары температурада жүреді. Сондықтан металл қорыту үшін осындай температураға шыдай алатын материалдар алу керек. Жоғары температурада бүлінбей, өзінің физикалық-химиялық қасиетін сақтай алатын заттарды отқа төзімді материал деп атайды.
Қара және түсті металлургияның балқыту агрегаттары мен қыздыру қондырғыларының ішкі жағы осындай отқа төзімді материалмен астарланады.
Технологиялық үдерістің ерекшелігі мен атқаратын қызметіне, байланысты отқа төзімді материалдарға:
Қорытылатын металл немесе қорытпаның балқу температурасынан жоғары температурада балқыту агрегаттарының жұмысын қамтамасыз ету үшін материалдың отқа төзімді болуы;
Температура кеңеттен өзгергенде өз көлемін сақтауы және жарылып, сынбауы үшін материалдың термиялық төзімді болуы;
Жоғары температурада күштің әсерінен болатын түр өзгеруге төзімділігі;
Балқыған металл немесе оның тотықтары шлак, газбен әрекеттеспеуі үшін, материалдың химиялық тұрақтылығының жоғары болуы сияқты шарттар қойылады.
Отқа төзімділік дәрежесіне қарай материалдар: төзімділігі орташа 1853-2043º К (1580-1770ºС), төзімділігі жоғары 2073-2273ºК (1770-2000ºС) және төзімділігі өте жоғары 2273ºК (2000ºС-тан астам) болып үшке бөлінеді.
Металлургия өндірісінде көп тараған материалдар химиялық және минералогиялық құрамына байланысты қышқылды, алюмосиликатты, негізді және бейтарап материалдар болып төрт топқа бөлінеді.
Отқа төзімді қышқылды материалдар тобына динас пен кварц құмы жатады. Династан жасалған бұйымдардың түріне байланысты оладың құрамында 93-97% SiO2 болады. Олай болса, династың құрамындағы негізгі зат кварц құмы болып табылады. Династың отқа төзімділігі 1983-2003º К (1710-1730ºС).
Күштің әсерінен болатын түр өзгеруінің басталуы кезіндегі температура 1923-1943º К (1650-1670ºС) және термиялық төзімділігі (жылу алмасу саны) 2-3 болады.
Динас бессемер конвертерлерін астарлау, қышқылда болатын үдерістермен жұмыс істейтін мартен пештерінің алдыңғы және артқы қабырғалары мен түптерін, жалын шағылыстырғыш пештердің тік каналдарын, қабырғаларын, күмбездерін, шлак ұстағыштары мен регенераторларын, шыны қорыту пештерін астарлау үшін қолданылады.
Отқа төзімді алюмосиликатты материалдар шала қышқылды, шамотты, молглиноземді болып үш топқа бөлінеді.
Металлургия өндірісінде шамот пен молглиноземді материалдар жиі пайдаланылады.
Шамот каолин мен отқа төзімді сазбалшық қоспасын күйдіру арқылы алынады.Бұл материалдың құрамында 30-46% А12 О болады.Түріне байланысты шамоттың отқа төзімділігі 1593-2003ºК (1320-1730ºС). Күштің әсерінен болатын түр өзгеруінің басталуы кезіндегі жоғары температурасы 1523-1673º К (1250-1400ºС), термиялық төзімділігі 20-25. Шамот, домна пештерін астарлау, оның ауа қыздырғыштары мен мартен пештері регенераторларының қабырғаларын, шлак ұстағыштарын, төменгі қабаттары мен әртүрлі қыздырғыш құрылыстарын қалау үшін қолданылады.
Молглиноземді отқа төзімді материалдар құрамында 45%-дан астам А12Оз болады. Бұл материалдардың отқа төзімділігі 2043-2273º К (1770-2000ºС). Күштің әсерінен түр өзгеруінің басталуы кезіндегі температура 1720-1878º К (1450-1600º С), оның термиялық төзімділігі 6-25.
Молглиноземді материалдар мартен пештерінің регенератор саптамаларының жоғарғы қабырғаларын қалау және әртүрлі қоспалар балқытуға арналған тигельдер жасау үшін қолданады. Негізгі отқа төзімді материалдар тобына магнезит пен домолит жатады.Магнезитті MgCO-тау жынысын өңдеу арқылы алады. Магнезит материалдарының құрамында магний тотығы MgO 45%-ға дейін болады. Магнезит материалдары кірпіш және ұнтақ күйінде жасалады. Кірпіш үгіндісінен жасалған магнезит бұйымдарының құрамында 86% MgO, ал ұнтақ күйіндегісінде 85-91%-ға дейін магний тотығы болады, отқа төзімділік температурасы 2273ºК (2000ºС)-тан жоғары. Күштің әсерінен онда болатын түр өзгеруінің басталуы кезіндегі температурасы 1813-1863ºК, термиялық төзімділігі 2-6, ұнтақ бөлшектерінің мөлшері 8-15мм. Магнезит кірпіштері мен ұнтақтары негізгі үдеріс бойынша жұмыс істейтін мартен пештерінің алдыңғы және артқы қабырғаларын қалау және мартен пеші мен электр пештерінің түптерін пісіру үшін қолданылады.
CaCOз, MgCOз доломит-құрамында 52-58%CaCO3, 35-38% MgCOз және A l2O3, SiOг, Fe2O3 т.б. қоспалары бар тау жынысы. Бұл материал металлургия өндірісінде шикі және күйдіріліп өңделген күйінде қолданылады. Мартен пештерінің шахта түсіретін тесіктерінің табалдырықтарын үстемелеу, артқы қабырғаларына құю үшін пайдаланылатын доломит 5-30 миллиметр мөлшерінде ұсақталған шикі күйінде, ал артқы қабырғаларының құламаларына қойылатын доломит 4-20 миллиметр мөлшерінде күйдірілген күйінде қолданылады. Доломит пен тас көмір қарамайының қоспасын (95% доломит, 5% қарамай) жаншу арқылы, болат қорытатын электр пештері мен негізді конвертерлердің қабырғаларына қаланатын отқа төзімді материал алынады.
Бейтарап отқа төзімді материалдар тобына магнезит-хромнан жасалған бұйымдар жатады. Бұл материалдардың құрамы: 8-15%, Cr203, 65-75% MgO күштің әсерінен өзгерудің басталуы кезіндегі жоғары температура 1773-1833ºК(1500-1560ºС), термиялық төзімділігі 25, отқа төзімділігі 2000º С-тан жоғары.
Соңғы 15 жылдың ішінде магнезит-хромит металлургиядан динас материалдарын ығыстырып келеді.Өйткені бұл материал негіздік, қышқылдық қасиеті бар ортада жұмыс істеуге тиімді және басқа материалдарға қарағанда отқа төзімділігі мен термиялық төзімділігі жоғары. Магнезит-хромит материалдары металлургия өндірісінде мартен пештерінің күмбездері мен бүркншіктерін және болат қорыту пештері мен агрегаттарының ішкі қабырғаларын қалау үшін пайдаланылады.
1.3 Шойын қорыту өндірісінің шикізаттары
Шойын қорыту өндірісінің шикізаттарына темір рудалары, флюс, кокс жатады. Темір көптеген тау жыныстарының құрамында кездеседі. Бірақ құрамында темір элементі бар тау жыныстарының бәрі бірдей темір рудасы бола бермейді. Өңдегенде құрамында елеулі мөлшерде темір элементі бар тау жынысын темір рудасы деп атайды.
Темір рудасының құндылығы:
1. Құрамындағы темірдің құндылығы:
2. Бос жыныстың құрамы (SiO2; Al2O3; 2SiO2;-Н20 т.б.);
3. Зиянды қоспалардың (P, S, As т.б.) мөлшері;
4. Физикалық күйі;
5. Тотықсызданғыштық қасиеті сияқты шарттармен анықталады.
Құрамындағы темірдің мөлшеріне байланысты темір рудалары бай (45-70%) және кедей (30-42%) рудалар болып екіге бөлінсе, химиялық және минералдық құрамына қарай мынадай түрлерге бөлінеді:
1. Магнитті рудалар (магнитті теміртас Fe3O) - құрамында 50-65% темірі бар, тығыз қара сұр түсті темірдің шала тотығы. Магнитті рудалар тотықсыздануы қиын рудалар қатарына жатады. Бұл руданың негізгі кендері Магнитогорск, Тагил-Кувшин, Қостанай, Курск және Уралда.
2. Гематит (қызыл теміртас Fe2O) - құрамында 55-65% Fe бар, түсі қара-қызғылттан қара сұрға дейін өзгеріп кездесетін темір тотығы. Гематиттің құрамында зиянды қоспалар мөлшері аз және ол оңай тотықсызданады. ТМД елінде бұл руданың маңызды кендері Курск магнит аномалиясы мен Кривой-Рог бассейінінде және т.б. жерлерде кездеседі.
3. Қоңыр теміртас (п - Fe2O3 :: mH20) - құрамында ; 37-55% Fe бар, табиғатта түсі сарыдан сары қоңырға дейін өзгеріп кездесетін темірдің сулы тотығы. Руда тез тотықсызданады және құрылымы қуыс, кейде құрамында күкірт, фосфор, күшәлә (мышьяк) сияқты зиянды қоспалар болады. Мысалы, Қазақстан темір рудаларының құрамында едәуір фосфор кездеседі. Бұл руданың негізгі кендері - Орал (Бокальск), Керчь, Аят, Лысаков, Липецк, Тула, т.б. жерлер.
4. Карбонатты рудалар (FeCO) - құрамында 30-40% Fe бар, сарғыш ақ түсті темір карбонаты. Руданың бұл түріне сидериттер мен шпатты теміртас жатады. Карбонатты рудалардың құрамындағы бос жыныстар SiO2, Al2O3, MgO түрінде кездеседі, бұл руда темірге кедей рудалар тобына жатады. Сидерит рудасының бай кендері Бокальскіде, Златоусте, Киров облысының Омутинск ауданында орналасқан.
Кешенді темір рудалары (табиғи игерілген рудалар) - құрамында Ti, Ni, V бөлшектері кездесетін тау жыныстары. Руданың мұндай түрі Оңтүстік Оралда, Орск-Халилов кенінде кездеседі. Бұл бөлшектер руданы қорыту үдерісінде балқып, шойынмен араласып кетеді. Әдетте, шойынның құрамында оның маркасына байланысты әртүрлі мөлшерде марганец элементі болады. Шойынның құрамындағы марганец элементінің мөлшерін берілген шамаға дейін жеткізу үшін балқыту үдерісінде оған құрамында 25-48% Mg элементі бар MnO, Mn3O4, Mn2O2 марганецті руда қосады. Марганец рудасының бай кені біздің елімізде және Грузияның Чиатура, Украинаның Никополь аудандарында кездеседі.
Домна өндірісінде жоғарыда аты аталған рудалардан басқа құрамында темір мен марганец бөлшектері бар металлургия өндірісінің қайталама қалдықтары да пайдаланылады. Қайталама қалдықтарға темір рудасымен қосып пісірілетін, құрамында 40-45% темір бар колошник шаңы және болат өндірісінің шлагы, прокат, соғу цехтарының қақтары мен пісіру шлактары жатады.
1.4 Флюстер
Флюстер - шихта құрамындағы бос жыныс, отын күлі мен зиянды қоспаларды шлакқа айналдыру мақсатымен домна пешінің шихтасына қосылатын заттар. Кейде флюс шихтаға белгілі құрамы мен қасиеті бар шлак алу үшін қосылады. Әдеттен, темір рудаларының құрамында бос жыныс түрінде SiO2 кездесетіндіктен, флюс ретінде тұтас CaCOз қолданылады. Шихтаға қосылатын флюстің мөлшері рудадағы бос жыныстың, кокс күлінің, руда тазалығының, алынатын шойынның түріне қарай есептеліп шығарылады.
1.5 Домна процесінің отыны
Домна процесінің отын ретінде кокс, ағаш көмірі және соңғы кезде табиғи газ сияқты отындар қатты және газ күйінде пайдаланылады. Домна процесінде қолданылатын қатты отынның: жылу шығарғыштық қасиеті жоғары; күлі мен зиянды қоспалары аз; пеште уатылып кетпеуі үшін қаттылығы жоғары; құрылымы қуыс болуы керек.
Соңғы кезде металлургия өндірісінде коксты үнемдеу үшін қатты отынның орнына табиғи газ қолданылып жүр. Домна процесін жеделдету мақсатымен үрленетін ауа оттегімен байытылады.
Домна пешінде қорытылатын руданың химиялық құрамы мен бөлшектерінің өлшемі белгілі мөлшерде болуы керек. Осы талапты қанағаттандыру үшін, руда қорытылмастан бұрын көптеген дайындықтан өтеді. Бұл дайындық мынадай: ұсақтау және қалбырлау;
байыту;
орталау;
агломерациялау (пісіру) сияқты операциялардан тұрады.
1.Ұсақтау және қалбырлау. Кеннен қазып алынған руда кесектері ірі болғандықтан, оларды жақты немесе коксты ұсақтаушы машиналардың жәрдемімен өлшемі 100-0,1 мм болғанға дейін ұсақтайды. Ұсақталған руда құрамындағы өлшемі әртүрлі түйірлерді бір-бірінен бөлу үшін оны ұсақтаушы машинаның алдына PI6 - 5PI 18 радиан (30-50º) бұрыш жасай орналасқан қалбырдан, руданың ірілігі орташа түйірлерін вибрациялық қалбырдан өткізеді.
2.Байыту. Темірге кедей рудалардың құрамындағы темірдің мөлшерін арттырып, бос жынысты айыру үшін руда сеперациялық немесе флотациялық әдіспен байытылады.
Магниттік қасиеті бар темір рудасы сеперациялық, ал магниттік қасиеті жоқ рудалар флотациялық әдіспен байытылады.
Байытудың сеперациялық тәсілінде ұсақталған руда магнитті сеперациялық машинаның (1.1-сурет) қабылдағыш шанағына салынады. Руда шанақтан, ішкі жағына электромагнит (1) орналасқан, бір-біріне қарама-қарсы бағытта белгілі жылдамдықпен айналып тұратын екі барабанның цилиндрлік бүйір бетіне түседі. Электромагнит ток тізбегімен қосылады. Руданың темір бар бөлшектері барабанға тартылып бір бөлімшеге (2), ал бос жыныс орталықтан тепкіш күштің әсерінен екінші бөлімшеге (3) түседі.
Руданың байытудың флотациялық тәсілі сұйықтың беттік керілу күшінің қасиетіне негізделген. Ұсақталған рудаға белгілі мөлшерде (100-300) флотациялық реагент деп аталатын сұйықтық қосылады. Реагенттің атқаратын қызметі - руданың темірлі түйірлерінің бетінде су жұқпайтын жұқа қабат туғызу. Осылайша дайындалған руда флотацилық машинаның (1.2-сурет) астауына (1) салынады да, түтіктер (2) арқылы ауа үрленеді.
Ауа флотациялық астаудың ішіндегі су (3) арқылы өткенде, онда ауа көпіршіктерін туғызады. Пайда болған ауа көпіршіктері руданың темірлі түйірлеріне жабысып, оларды астаудың ішіндегі су бетіне шығарады.
Астаудың бетіндегі концентрат пен көбік оқтын-оқтын сүзіліп алынып тұрады, ал бос жыныс машинаның түбіне шөгіп, арнаулы қақпақ (4) арқылы тысқа шығарылады. Машинадан алынған концентрат сүзгіден өткізіліп, құрғатылғаннан кейін келесі операцияға дайын болады. Байытылған руда концентрат деп аталады.
3.Орталау. Әдетте, концентрат пен руданың химиялық құрамы мен олардың құрамындағы темір мөлшері әртүрлі (+-15%) болып келеді. Бұл жағдай домна пешінің бір қалыпты жұмыс істеп белгілі құрамдағы шойын қорытып шығаруын қиындатады. Сондықтан қорытылатын руда мен концентраттың құраушыларының мөлшері мен химиялық құрамын біркелкі ету үшін руда орталанады. Орталау үшін руданы құрамындағы темірдің мөлшері 2% төңірегінде ғана ауытқып тұратындай етіп бес топқа бөледі. Әрбір топтың рудасын жұқа қабат жасай отырып үймеге төгеді. Осылайша руда орталанады.
4.Агломерация. Руданың майда түйірлерін біріктіру мақсатымен оны пісіру үдерісі агломерация, ал пісірілген руданың өзі агломерат деп аталады.
Агломерациялау үшін руданың майда түйірлерін кокспен (4-6%), қайталама материалдармен (25-30%) қосып ылғалдайды. Бұл қоспаны агломерациялық машинаның белгілі жылдамдықпен бірқалыпты қозғалып тұратын лентасына қалыңдығы 250-350 миллиметр болатындай бір тегіс қабат етіп төгіп, машинаның астыңғы жағына орналастырылған газ шілтерінің жәрдемімен 750-850º-қа дейін қыздырады. Лентаның үстіңгі жағында шамалы вакуум туғызылады. От пен ауаның құрамындағы оттегінің кокспен қосылып, шихтаның төменгі қабатынан жоғарғы қабатына қарай жануының әсерінен шихтаның жану қабаттарының температурасы 1573-1823º К (1300-1550º С)-қа жетеді. Осы температурада шихтадан ылғал бөлініп, күкірт буға айналып ұшып кетеді де, темір тотығы және руданың майда түйірлері бірігіп, содан агломерат түзіледі. Дайындалған агломерат машинаның арт жағына орналастырылған колошникті қалбырға түсіп, одан вагонға тиеледі.
Агломерациялық машинаның жұмыс өнімділігі оның лентасының ауданына байланысты. Мысалы, лентасының ауданы 50 м2 агломерациялық машина тәулігіне 2300 m агломерат шығара алады.
1.6 Домна пеші
Домна пеші қарама-қарсы ағынмен жұмыс істейтін пештер тобына жатады. Пеште бөлшектердің тотықсыздану үдерісі үздіксіз, бір-біріне қарама-қарсы бағытта жүретін екі ағынның: төменнен жоғары қарай көтерілетін ауа мен тотықсыздандырғыш газдардың, сондай-ақ жоғарыдан төмен қарай түсетін шихта материалдарының (руда, кокс, флюс) өзара әрекеттесуі арқылы жүзеге асады. Домна пешінің құрылысы (1.3-сурет) онда жүретін үдерістердің техникалық-экономикалық көрсеткіштеріне сәйкес жасалған. Пештің жоғарғы жағы колошник (1) деп аталады. Шихтаны домнаға төгу және колошник ішіндегі газ бен шаңды тысқа шығармау қызметін атқаратын, екі конустан жасалған төгу аспаптары осы колошникке орнатылған. Пештің колошник маңайындағы температурасы 513-623 К (240-350º С). Колошниктің төменгі жағынан шихтаның төмен қарай жылжуын жеңілдету мақсатымен қиық конус формалы етіп жасалған шахта (2) орналасқан. Бұл аралықта темірдің тотықсыздану үдерістенуі жүзеге асырылады. Шахтаның жоғарғы жағының температурасы 673-773º К (400-500º С), ал пештің төменгі жағында температура 1973-2173º К (1700-1900º С)-қа дейін жетеді. Шахтаның төменгі жағы цилиндр формалы пеш күймесімен (распар) (1) ұштастырылған. Пеш күймесінде руданың онан әрі тотықсыздану үдерісі мен шлак түзілу үдерісі жүреді. Пеш күймесінің төменгі жағында қиық конус формалы етіп жасалған пеш иіні (3) (заплечики) орналасқан. Мұнда негізінен шлак түзілу үдерісі жүреді. Пеш иіні шихтаның төмен қарай қозғалысын тежеп және оны ұстап тұру үшін, диаметрі жоғары қарай өсіп отыратын, қиық конус формалы етіп жасалынады. Пештің төменгі жағында көрік (горн) (4) бар, ол ұлтанмен (лещадь) (5) келіп бітеді. Пеш көрігіне шойын жиналады.
Көріктің жоғарғы жағындағы шеңбер бойымен орналасқан бөлік фурма (6) деп аталады. Ол - саны 12-ден 18-ге дейін болатын шілтерлер жиынтығы.
Осы фурмалар арқылы пешке 98-141Кнм3(1-1,5 атм) қысымда, 1123 - 1223º К (850-950ºС) температурада ауа үрленеді. Ауа үрлеуші фурмалардың төменгі жағына шлак (7), ал пеш түбінің деңгейінде шойын (8) шығаруға арналған науалар орналасқан. Пештің іргетасы (9) (фундаменті) темір бетоннан жасалған.
Домна пеші қалыңдығы 16-20 мм болатпен құрсауланған, ішкі жағы отқа төзімді шамот кірпіштерімен өрілген болады да, оның пайдалы көлемі 1386-2286 м3,биіктігі (пештің керігі мен шихта төгу корпустарының аралығы) 32м,
ал көрігінің диаметрі 8,6 м-ге дейін баратын болады.
Домна процесінің отыны
Домна пешінің негізгі көмекші құрылыстарына скип, төгу аппараттары, ауа қыздырғыштар (каупер) мен фурмалар жатады. Кокс, флюс, руда қоспасы, шихта скип аспаптарының жәрдемімен көлбеу орнатылған эстакада арқылы, пештің төгу аспаптарына жеткізіледі (1.4-сурет).
Төгу аспаптары шихтаны пешке біркелкі етіп төгу және колошник ішіндегі газ бен шаңды атмосфераға жібермей ұстап қалуға арналып, үлкен (1) және кіші (2) конустардан жасалады. Скип аспаптары шихтаны кіші конусқа төгісімен, кіші конус 60º-қа бұрылады, оыслайша 6 рет төккенде ол толық бір айналады, яғни 360º-қа бұрылады. Кіші конус бір айналым жасағанда төмен қарай жылжып, үстіндегі шихта үлкен конусқа, одан пешке төгіледі. Скип аспаптарының қозғалысы, конустардың айналуымен төмен түсу үдерістері толық автоматтандырылған. Пештің температурасын жоғарылату және ондағы үдерістерді тездету мақсатымен пешке үрленетін ауа қыздырғыштардың (каупердің) жәрдемімен 123-1223º К (850-950ºС)-қа дейін қыздырылады. Каупер (1.5-сурет)-бүйір беті болатпен қапталып, ішкі жағы жартылай қышқылды шамотпен астарланып, төбесі күмбезделіп жасалған цилиндр. Каупердің ішкі жағы жану камерасы (1) мен кірпіштен жасалған саптамадан (насадка) (2) тұрады.
Жану камерасындағы жану өнімдері каупердің күмбезіне дейін көтеріліп, бағытын саптамаға қарай өзгертеді. Жоғары температурадағы газ (түтін) саптама қабаттарымен жанасып, оларды қыздырады, Каупер 2 сағат қыздырылған соң, оның температурасы 1213 К (1000ºС) - қа дейін көтеріледі. Бұдан соң қыздыру тоқтатылып, кауперге кері бағытта ауа үрленеді. Қыздырудың нәтижесінде суық ауа температурасы 1123-I223СК (850-950ºС)-қа дейін көтеріліп, ауа құбырлары арқылы фурмаларға барады. Домна пешін қыздырылған ауамен үздіксіз қамтамасыз етіп отыру үшін әрбір пештің жанында 2-3 каупер болуы керек.
1.7 Домна процесі
Домна процесі пештің түрлі бөліктерінде жүретін: кокстың жануы, шихтаның ыдырауы мен ұшқыш газдардың бөлінуі, темірдің тотықсыздануынан басқа тотықсыздану реакциялары, тотықсызданған темірдің көміртектенуі, шлактың түзілуі мен балқуы сияқты химиялық реакциялардан тұрады.
1.Кокстың жануы. Фурма саласында ауа мен шихтаның құрамындағы оттегі көміртегімен қосылып, мынадай реакция жүреді, яғни кокс жанады:
С+О2=СО2
Фурма саласында қашық жерлерде ауаның құрамындағы оттегі азайғандықтан, кокстың жануы (8) мына реакция бойынша да жүреді:
2С+О2=2СО.
(I)реакция нәтижесінде түзілген көміртегінің қос тотығы жоғары қарай көтерілу жолында шихтаның құрамындағы кокспен әрекеттесіп, мынадай реакция жүреді:
СО2+С=2СО.
Бұл реакциямен бір мезгілде үрленген ауаның құрамындағы ылғал кокспен мына реакция бойынша әрекеттесіп, реакция нәтижесінде сутегі түзіледі:
Н2О+С=Н2+СО.
2.Шихтаның ыдырауы мен ұшқыш заттардың бөлінуі. (1), (2), (3), (4) реакциялардың нәтижесінде түзілген газдар (СО, Н2) шихтамен әрекеттесіп, оны ыдыратады. Шихтаның I ыдырауы колошник аймағында 423-723ºК (150-450ºС) температурада басталып, алдымен 373-473º К (100-200ºС) температурада ылғал бөлініп, 573-673ºК (300-400ºС) температурада кристалды су бөлініп, мынадай карбонаттар ыдырайды: СО3-390-400ºС-та, MnCO3-525ºC-та; MnCO3-570ºC-та; MnCa (CO3)2-730ºС-895ºС-та; CaCO3 895ºC-та.
3.Темірдің тотықсыздануы. Темір екі түрлі жолмен: жанама және тура тотықсыздану реакциялары бойынша тотықсызданады. Темірдің көміртегі мен сутегі арқылы тотықсыздануын тікелей тотықсыздану дейді. Темірдің жанама тотықсыздануы 673-1223ºК (400-950ºС)-та мына реакциялар бойынша жүреді:
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO2
6FeO+6CO=6Fe+6CO2
3Fe2O3+9CO=6Fe+9CO2.
Температура 1223ºК (950ºС)-тан асқанда жанама тотықсыздану реакцияларының жүруі нашарлап, темір тікелей тотықсыздану реакциялары бойынша түзіледі. Жанама тотықсыздану реакциялары бойынша түзіледі. Жанама тотықсыздану реакциялары бойынша темір FeO кейде Fe-ге дейін тотықсызданады. Темір тотығының таза темірге дейін тотықсыздануы негізінен тікелей тотықсыздану реакциясы бойынша жүзеге асады:
FeO+CO=Fe+CO2
CO2+С=2CO
FeO+C=CO+Fe.
Тікелей және жанама тотықсыздану реакциялары қатар жүріп, шихтадағы темірдің 60%-ы жанама тотықсыздану, ал қалғаны тікелей тотықсыздану реакциясы бойынша тотықсызданады. Темірдің кремний қосылыстарынан тотықсыздануы мына реакциялар бойынша жүзеге асады:
Fe2SiO4+2CaO=Ca2SiO42FeO
2FeO+2C=2Fe+2CO
FeSiO4+2CaO+2C=2Fe+CaSiO4+2CO.
Марганец элементі темір рудасының құрамындағы MnO2, Mn3O4 тотықтарынан 773-1173ºК (500-900ºС) температурада СО арқылы, ал MnO-дан 1373ºК (110ºС) температурада көміртегі арқылы мына реакциялар бойынша тотықсызданады:
2MnO2+CO= Mn2O3+CO2
3Mn2О3+CO=2Mn3О4+CO2
Mn3О4+ CO=MnO+CO2
1100ºС (1373ºК) температурада мынадай реакция жүреді:
MnO+C=Mn+ CO.
Шихтадағы тотықсызданған марганец элементінің 75-80%-ы шойынға өтіп, қалғаны шлаққа ауысып және ұшып кетеді. 1450ºС (1723ºК)-та кремний элементі көміртегінің жәрдемімен тотығынан мына реакция бойынша тотықсызданады: SiO2+2С=Si+2CO.
Бұл реакция эндотермиялық реакция болғандықтан, отын шығыны мен температураны жоғарылатып, флюсты азайтуды талап етеді.
Фосфор элементі шойын үшін (құю шойыны мен томас шойынынан басқасы үшін) зиянды элемент болып табылады. Фосфор өзінің кальций тұздарынан мына реакциялар бойынша тотықсызданып, шойынға өтеді:
(СаО3)Р2О5+3SiO2=3CaO SiO2+Р2О5
Р2О5+5С=5СО+2Р.
Фосформен қатар шихтаның құрамындағы күкірттің бір бөлігі мына реакция бойынша шойынға өтіп, қалғаны ұшып кетеді FeS2 --FeS+S. Күкірттің-80-90%-ы мына реакция бойынша шлаққа өтеді:
FeS+СаО=FeO+СаS
FeO+С=Fe+СаО
FeS+СаО+С=2Fe+СО2+СаS.
Реакция нәтижесінде түзілген СаS шойында ерімейтін берік қосылыс болғандықтан, ол шлаққа өтеді. Шойынның құрамындағы күкірт мөлшерін азайту үшін, шихтаға салынатын ізбес тасының мөлшерін көбейту керек.
Темірдің көміртектенуі. Әдетте, сұр шойын мен ақ шойынның құрамында көміртегінің мөлшері 3,5%-тен 4,5%-ке дейін болады. Ақ шойынның көміртектенуі 400-500ºС температурада 3FeO+5СО=Fe3С+4СО2 реакциясы бойынша жүреді. Пештің орта шамасында 2СО=СО2+С реакциясы бойынша түзілген қара күйе (С) шихтаның қуысына еніп, темірді көміртектендіреді:
-3Fe+С=Fe3С. (1), (2) реакцияларды біріктіріп былай жазуға болады:
2СО+СО2+С
Fe+С=Fe3С
3Fe+С=Fe3С.
Құрамында 4,3% С бар шойын балқу температурасы 1403ºК (1130ºС) эвтектика құрайды (эвтектика туралы келесі тарауда айтылады).
Көміртектенген шойын пеш күймесінде 1423-1523ºК (1150-1250ºС) температурада балқып, кокс түйіршіктерінің арасымен ағып пештің түбіне жиналады. Көміртектенген шойынның балқу температурасы 1423-1523ºК (1150-1250ºС).
4.Шлактың түзілуі. Жоғары температурада руданың құрамындағы бос жыныс отын күлі және флюспен (балқытқыш) қосылып шлак түзеді. Шлак түзілу үдерісі шихтаның төменгі жағынан басталады. Шлактың құрамында алғашқы кезде 20%-ға дейін темір тотығы мен қоспа бөлшектер болады. Шлактың құрамындағы темір мен қоспа бөлшектердің тотықсыздануынан шлак ағып пештің түбіне түскенде, оның құрамындағы бөлшектер мөлшері азайып, ізбес тасы көбейеді.
Домна пешінің үдерістері қалыпты жүрген жағдайда шлактың түзілуі темірдің тотықсыздану, көміртектену және шойынның балқу үдерістерінен кейін жүріп, пештің күймесінде немесе иінінің жоғары жағында аяқталуы тиіс.
1.8 Домна процесінің өнімдері
Домна процесінің өнімдеріне әртүрлі маркалы шойындар, ферроқорытпалар, шлак, домна газы мен домна шаңы жатады.
Шойын. Домна пешінде өндірілген шойын қолданылуына байланысты ақ шойын (мартен, томас бессемер шойындары) және сұр (құйма) шойын болып екіге бөлінеді.
Ақ шойынның құрамындағы темір мен көміртегі химиялық қосылыс түрінде (Fe3С-цементит) кездесетіндіктен, ақ шойын қатты келеді, сынығы ақ түсті, өзі морт, өңдеуге келмейді. Ақ шойын болат қорыту өндірісінің негізгі шикізаты болып табылады. Қазіргі кезде домна пештерінде қорытылатын шойынның 80-85%-ы ақ шойын түрінде қорытылып, ол болат қорыту өндірісінде жіберіледі. Ақ шойынның маркалары мен құрамы 1.1-кестеде келтірілген.
1.1-кесте.Ақ шойынның маркалары мен құрамы (пайыз есебімен).
Маркасы
Si
Mn
P
S
Mi
0,91-1,50
1,5-2,2
0,15
0,03
M2
0,30-0,90
1,5-2
0,15
0,03
Бi
0,90-1,60
0,60-1
0,07
-
Б2
1,60-2,00
0,66-1
0,07
-
T1
0,20-0,60
0,80-1
1,60-2,16
-
Құйма шойынның құрамында кремний элементінің мөлшері жоғары болғандықтан, көміртегі механикалық қоспа (графит) түрінде кездеседі. Құйма шойынның сынығы сұр түсті, шамалы жұмсақ болғандықтан, ол шаруашылық нысандарында конструкциялық материал ретінде қолданылады. Құйма шойын құрамындағы кремний элементінің мөлшеріне байланысты 6 маркаға бөлінеді.
Құйма кокс шойынның құрамы мен маркалары 1.2, 1.3-кестелерде көрсетілген.
Ферроқорытпалар деп құрамында белгілі бір элементінің мөлшері шектен тыс көп болып келетін шойындарды айтады. Ферроқорытпалар болат өндірісінде шикізат ретінде қолданылады. Ферроқорытпалардың маркасы мен құрамы 4-кестеде келтірілген.
1.2-кестеде 1-категориядағы 5-сыныптың екінші тобына жататын
Құйма шойынның құрамы берілген.
1.3-кестеде 1-категориядағы А сыныптың 1-тобына жататын шойындардың құрамы берілген.
1.2-кесте.Құйма, кокс шойынның құрамы мен маркалары (процент есебімен).
Маркалары
Si
Mn
P
S
ЛКОО
ЛКО
ЛК1
ЛК2
ЛК3
ЛК4
3,76-4,25
3,26 3,75
2,76-3,25 2,26 2,75
1,76-2,25 1,25 1,75
0,50 0,90
0,11-0,3
0,03
0,04
0,02-0,05
1.3-кесте.Ферроқорытпалардың маркасы мен құрамы.
Маркалары
Si
Mn
P
S
ФСI
ферросилициялар
0,15
0,04
13,1 одан жоғары
9,0-13,0
3,0
ЛШ5
ДН4
2,0
2,0
ферромарганец
0,35-0,45
0,03
75,1
70- 75
3Ч1
3Ч2
3Ч3
2,0 кем
айна шойын
0,22
0,20
0,18
1,03
20,1-25,0 15,1-
20,6 10,0-15,0
Шлак.
Домна пеші шлагының құрамы: 30-40% SiO2, 10-20% Al2O3, 40-50% СаО. Домна өндірісінің 1-3% мөлшеріндегі FeO+MnO шлагы өңделгеннен кейін, ол құрылыс материалдары мен жылу өткізбейтін материалдар жасау үшін пайдаланылады.
Домна пешінің техникалық-экономикалық көрсеткіштері.
Домна пешінің өнімділігін оның пайдалы көлемін пайдалану коэффициенті (КИПО орыс тілінде айтылуының қысқарған түрі) сипаттайды.
Пештің пайдалы көлемін пайдалану коэффициенті деп оның пайдалы көлемінің тәуліктік өнімділігіне қатынасын айтады.
Қазіргі кездегі домна пештерінің өнімділігі 0,70-0,85 mм3 - тәулік, пайдалы көлемі - 1719-2000 м3, тәуліктік өнімділігі - 2500-3600т; кокстың шығыны 1m шойынға 0,6-0,9 г-дан келеді.Домна пеші үздіксіз 5-7 жыл бойына жұмыс істей алады.
1.9 Болат өндірісі
Болат дегеніміз - құрамында 2%-ға дейін көміртегі, аз мөлшерде Si, Mn, S, P және Cr, Ni, V, Ti сияқты қоспалаушы бөлшектері бар күрделі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz