Dəmir filizindən dəmirin çıxarılması iki mərhələdə aparılır. Bu, filizin hazırlanması ilə başlayır - üyüdülməsi və qızdırılması. Filiz diametri 10 sm-dən çox olmayan parçalara bölünür, sonra su və uçucu çirkləri çıxarmaq üçün əzilir.

İkinci mərhələdə, dəmir filizi domna sobasında karbonmonoksitdən istifadə edərək dəmirə çevrilir. Azaltma təxminən 700 ° C temperaturda aparılır:

Dəmir məhsuldarlığını artırmaq üçün bu proses karbon qazı CO 2-nin artıqlığı şəraitində həyata keçirilir.

Karbonmonoksit CO yüksək sobada koks və havadan əmələ gəlir. Hava əvvəlcə təxminən 600 °C-ə qədər qızdırılır və lans adlı xüsusi bir boru vasitəsilə sobaya məcbur edilir. Koks isti sıxılmış havada yanar və karbon qazı əmələ gətirir. Bu reaksiya ekzotermikdir və temperaturun 1700°C-dən yuxarı qalxmasına səbəb olur:

Karbon qazı sobada qalxır və daha çox koksla reaksiyaya girərək karbonmonoksit əmələ gətirir. Bu reaksiya endotermikdir:

Filizin azaldılması zamanı əmələ gələn dəmir qum və alüminium oksidinin çirkləri ilə çirklənir (yuxarıya bax). Onları çıxarmaq üçün sobaya əhəngdaşı əlavə edilir. Sobada mövcud olan temperaturda əhəngdaşı kalsium oksidi və karbon qazının əmələ gəlməsi ilə termal parçalanmaya məruz qalır:

Kalsium oksidi çirkləri ilə birləşərək şlak əmələ gətirir. Şlakın tərkibində kalsium silikat və kalsium alüminat var:

Dəmir 1540 °C-də əriyir. Ərinmiş dəmir ərimiş şlakla birlikdə sobanın aşağı hissəsinə axır. Ərinmiş şlak ərimiş dəmirin səthində üzür. Bu təbəqələrin hər biri lazımi səviyyədə vaxtaşırı sobadan buraxılır.

Domna sobası fasiləsiz rejimdə gecə-gündüz işləyir. Domna prosesi üçün xammal dəmir filizi, koks və əhəngdaşıdır. Onlar daim yuxarıdan sobaya verilir. Dəmir gündə dörd dəfə, müəyyən fasilələrlə sobadan buraxılır. Ocaqdan təxminən 1500 ° C temperaturda alovlu bir axınla tökülür. Domna sobaları müxtəlif ölçülərdə və məhsuldarlıqda olur (gündə 1000-3000 ton). ABŞ-da dörd çıxışı və ərimiş dəmirin davamlı boşaldılması ilə bir neçə yeni soba dizaynı var. Belə sobalar sutkada 10 min tona qədər məhsuldarlığa malikdir.

Domna sobasında əridilmiş dəmir qum qəliblərinə tökülür. Bu cür dəmirə çuqun deyilir. Çuqundakı dəmir miqdarı təxminən 95% -dir. Çuqun, ərimə nöqtəsi təxminən 1200 ° C olan sərt, lakin kövrək bir maddədir.

Çuqun, çuqun, metal qırıntıları və poladın koks ilə qarışığını əritməklə hazırlanır. Ərinmiş dəmir qəliblərə tökülür və soyudulur.

Dəmir sənaye dəmirinin ən təmiz formasıdır. Xam dəmirin hematit və əhəngdaşı ilə ərimə sobasında qızdırılması ilə istehsal olunur. Bu, dəmirin təmizliyini təxminən 99,5%-ə qədər artırır. Onun ərimə nöqtəsi 1400 °C-ə qədər yüksəlir. Ferforje yüksək gücə, elastikliyə və çevikliyə malikdir. Bununla belə, bir çox tətbiqlər üçün yumşaq poladla əvəz olunur (aşağıya bax).

Dəmir filizindən çuqun əridilməsi zamanı kimyəvi reaksiyalar

Çuqun istehsalı dəmirin oksidlərindən dəm qazı ilə reduksiya prosesinə əsaslanır.

Məlumdur ki, dəm qazını havada olan oksigenin isti koksa təsirindən əldə etmək olar. Bu vəziyyətdə əvvəlcə karbon qazı əmələ gəlir, yüksək temperaturda koks karbonu ilə karbonmonoksitə çevrilir:

Dəmir oksidindən dəmirin azaldılması tədricən baş verir. Əvvəlcə dəmir oksidi qara oksidə çevrilir:

və nəhayət, dəmir dəmir oksiddən azaldılır:

Bu reaksiyaların sürəti temperaturun artması, filizdə dəmir miqdarının artması və filiz parçalarının ölçülərinin azalması ilə artır. Buna görə də proses yüksək temperaturda aparılır və filiz əvvəlcədən zənginləşdirilir, əzilir və parçalar ölçülərinə görə çeşidlənir: eyni ölçülü parçalarda dəmirin azalması eyni vaxtda baş verir. Filiz və koks parçalarının optimal ölçüləri 4-dən 8-10-a qədərdir santimetr.İncə filiz yüksək temperatura qədər qızdırılaraq əvvəlcədən sinterlənir (aqlomerasiya olunur). Bu, kükürdün çox hissəsini filizdən çıxarır.

Dəmir demək olar ki, tamamilə karbon monoksitlə azalır. Eyni zamanda, silikon və manqan qismən azalır. Azaldılmış dəmir koksun karbonu ilə bir ərinti əmələ gətirir. silisium, manqan və birləşmələr, kükürd və fosfor. Bu ərinti maye çuqundur. Çuqun ərimə nöqtəsi təmiz dəmirin ərimə nöqtəsindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır.

Qanq və yanacaq külü də əridilməlidir. Ərimə temperaturunu azaltmaq üçün filiz və koksdan əlavə, "əritmə" materiallarının tərkibinə axınlar (flukslar) daxil edilir - əsasən əhəngdaşı CaCO 3 və dolomit CaCO 3 × MgCO 3. Qızdırıldıqda, tullantı süxuruna və koks külünə daxil olan maddələrlə, daha az ərimə nöqtəsi olan birləşmələr, əsasən kalsium və maqneziumun silikatları və alüminosilikatları, məsələn, 2CaO × Al 2 O 3 × SiO 2, axınların parçalanma məhsulları əmələ gəlir. 2CaO×Mg0×2Si0 2.

Emal üçün verilən xammalın kimyəvi tərkibi bəzən geniş şəkildə dəyişir. Prosesi sabit və ən yaxşı şəraitdə aparmaq üçün xammalın kimyəvi tərkibinə görə “ortalaması” aparılır, yəni müxtəlif kimyəvi tərkibli filizlər müəyyən çəki nisbətlərində qarışdırılır və sabit tərkibli qarışıqlar alınır. İncə filizlər "fluxed aqlomerat" istehsal etmək üçün fluxlarla birlikdə sinterlənir. Fluxed aglomeratın istifadəsi prosesi əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirməyə imkan verir.

Polad istehsalı

Poladlar iki növə bölünür. Karbon poladları 1,5%-ə qədər karbon ehtiva edir. Alaşımlı poladlar tərkibində yalnız az miqdarda karbon deyil, həm də digər metalların xüsusi olaraq daxil edilmiş çirkləri (aşqarları) var. Çeliklərin müxtəlif növləri, onların xüsusiyyətləri və tətbiqləri aşağıda ətraflı müzakirə olunur.

Oksigen çevirici prosesi. Son onilliklərdə polad istehsalı əsas oksigen prosesinin inkişafı ilə (həmçinin Linz-Donawitz prosesi kimi tanınır) inqilab etdi. Bu proses 1953-cü ildə Avstriyanın iki metallurgiya mərkəzində Linz və Donavitsdə polad zavodlarında istifadə olunmağa başladı.

Oksigen çevirici prosesində əsas astarlı (hörgü) oksigen çeviricisi istifadə olunur. Konvertor maili vəziyyətdə əritmə sobasından və metal qırıntılarından ərimiş çuqunla yüklənir, sonra şaquli vəziyyətə qaytarılır. Bundan sonra, konvertora yuxarıdan su ilə soyudulmuş mis boru daxil edilir və onun vasitəsilə toz əhəng (CaO) ilə qarışdırılmış oksigen axını ərimiş dəmirin səthinə yönəldilir. 20 dəqiqə davam edən bu "oksigen təmizlənməsi" dəmir çirklərinin intensiv oksidləşməsinə səbəb olur və oksidləşmə reaksiyası zamanı enerjinin ayrılması səbəbindən konvertorun tərkibi maye qalır. Nəticədə yaranan oksidlər əhənglə birləşərək şlaklara çevrilir. Daha sonra mis boru çıxarılır və şlakın boşaldılması üçün konvertor əyilir. Təkrar üfürmədən sonra ərimiş polad konvertordan (maili vəziyyətdə) çömçəyə tökülür.

Oksigen çevirici prosesi əsasən karbon poladlarının istehsalı üçün istifadə olunur. Yüksək məhsuldarlığı ilə xarakterizə olunur. 40-45 dəqiqə ərzində bir konvertorda 300-350 ton polad istehsal etmək olar.

Hal-hazırda Böyük Britaniyada bütün polad və dünya üzrə əksər polad bu prosesdən istifadə etməklə istehsal olunur.

Elektrik poladqayırma prosesi. Elektrik sobaları əsasən dəmir-dümür polad və çuqunu paslanmayan polad kimi yüksək keyfiyyətli alaşımlı poladlara çevirmək üçün istifadə olunur. Elektrik sobası odadavamlı kərpiclərlə örtülmüş yuvarlaq bir dərin tankdır. Soba açıq qapaq vasitəsilə metal qırıntıları ilə yüklənir, sonra qapaq bağlanır və elektrodlar metal qırıntıları ilə təmasda olana qədər içindəki deliklərdən sobaya endirilir. Bundan sonra cərəyan açılır. Elektrodlar arasında 3000 ° C-dən yuxarı bir temperaturun inkişaf etdiyi bir qövs meydana gəlir. Bu temperaturda metal əriyir və yeni polad əmələ gəlir. Hər soba yükü 25-50 ton polad istehsal edir.

Polad karbon, silikon, manqan, fosfor və kükürdün çox hissəsini çıxararaq çuqundan hazırlanır. Bunun üçün çuqun oksidləşdirici əritməyə məruz qalır. Oksidləşmə məhsulları qaz halında və şlak şəklində buraxılır.

Çuqundakı dəmirin konsentrasiyası digər maddələrdən qat-qat yüksək olduğu üçün əvvəlcə dəmir intensiv oksidləşir. Dəmirin bir hissəsi dəmir oksidinə çevrilir:

Reaksiya istiliyin sərbəst buraxılması ilə baş verir.

Dəmir oksidi, ərimə ilə qarışaraq, silikon, manqan və karbonu oksidləşdirir:

Si+2FeO=SiO 2 +2Fe

İlk iki reaksiya ekzotermikdir. Xüsusilə silisiumun oksidləşməsi zamanı çoxlu istilik ayrılır.

Fosfor, şlakda həll olunan metal oksidləri ilə birləşmələr əmələ gətirən fosfor anhidridinə oksidləşir. Lakin kükürdün miqdarı bir qədər azalır və buna görə də başlanğıc materialların az kükürd ehtiva etməsi vacibdir.

Oksidləşdirici reaksiyalar başa çatdıqdan sonra maye ərintisi hələ də dəmir oksidi ehtiva edir, ondan azad edilməlidir. Bundan əlavə, poladda karbon, silisium və manqanın tərkibini müəyyən edilmiş standartlara çatdırmaq lazımdır. Buna görə də, ərimənin sonuna azaldıcı maddələr əlavə olunur, məsələn, ferromanqan (dəmir və manqan ərintisi) və digər sözdə "deoksidləşdiricilər". Manqan dəmir oksidi ilə reaksiya verir və poladı "deoksidləşdirir":

Mn+FeO=MnO+Fe

Hazırda çuqun poladın çevrilməsi müxtəlif üsullarla həyata keçirilir. Köhnə, ilk dəfə 19-cu əsrin ortalarında istifadə edilmişdir. Bessemer üsuludur.

Bessemer üsulu . Bu üsula əsasən, çuqunun polada çevrilməsi ərimiş isti çuqundan hava üfürməklə həyata keçirilir. Silisium, manqan və digər elementlərin ekzotermik oksidləşmə reaksiyaları zamanı ayrılan istilik hesabına proses yanacaq sərfiyyatı olmadan davam edir.

Proses ixtiraçının adı ilə adlandırılan cihazda həyata keçirilir. Bessemer çeviricisi. İçərisində odadavamlı materialla örtülmüş armud formalı polad qabdır. Konvertorun dibində havanın cihaza verildiyi deliklər var. Cihaz vaxtaşırı işləyir. Aparatı üfüqi vəziyyətə çevirərək, çuqun tökün və hava verin. Sonra cihazı şaquli vəziyyətə çevirin. Prosesin əvvəlində dəmir, silisium və manqan oksidləşir, sonra karbon. Yaranan karbonmonoksit konvertorun üstündə 8 litr uzunluğa qədər göz qamaşdıracaq dərəcədə parlaq alovla yanır. Alov tədricən yerini qəhvəyi tüstüyə verir. Dəmir yanmağa başlayır. Bu, intensiv karbon oksidləşmə dövrünün başa çatdığını göstərir. Sonra hava təchizatı dayandırılır, konvertor üfüqi vəziyyətə gətirilir və deoksidləşdiricilər əlavə edilir.

Bessemer prosesinin bir sıra üstünlükləri var. Çox tez (15 dəqiqə ərzində) davam edir, buna görə də cihazın məhsuldarlığı yüksəkdir. Proses yanacaq və ya elektrik enerjisi istehlakını tələb etmir. Ancaq bu üsul hər şeyi polad halına gətirə bilməz, ancaq müəyyən növ çuqunlar. Bundan əlavə, Bessemer prosesində əhəmiyyətli miqdarda dəmir oksidləşir və itirilir (dəmir tullantıları böyükdür).

Bessemer çeviricilərində polad istehsalında əhəmiyyətli irəliləyiş üfürmək üçün hava əvəzinə təmiz oksigen qarışığının (“zənginləşdirilmiş hava”) istifadəsidir ki, bu da daha yüksək keyfiyyətli polad əldə etməyə imkan verir.

Açıq ocaq üsulu. Çuqunun polada çevrilməsinin əsas üsulu hazırda açıq ocaqdır. Prosesi həyata keçirmək üçün tələb olunan istilik qaz və ya maye yanacağın yandırılması ilə əldə edilir. Polad istehsal prosesi odlu sobada - açıq ocaq sobasında həyata keçirilir.

Ocaq sobasının ərimə sahəsi odadavamlı kərpic tonozu ilə örtülmüş bir hamamdır. Ocağın ön divarında doldurma maşınları yükü sobaya yükləyən yükləmə pəncərələri var. Arxa divarda poladın sərbəst buraxılması üçün bir deşik var. Hamamın hər iki tərəfində yanacaq və havanın verilməsi və yanma məhsullarının çıxarılması üçün kanalları olan başlıqlar var. 350 ton tutumu olan sobanın uzunluğu 25 m, eni isə 7 m-dir.

Ocaq sobası vaxtaşırı işləyir. Polad istehsal edildikdən sonra qırıntılar, dəmir filizi, çuqun və əhəngdaşı və ya əhəng axını müəyyən edilmiş ardıcıllıqla isti sobaya yüklənir. Şarj əriyir. Bu zaman dəmir, silisium və manqanın bir hissəsi intensiv oksidləşir. Sonra "qaynama" dövrü adlanan karbonun sürətli oksidləşməsi dövrü başlayır - ərimiş metal təbəqəsi vasitəsilə karbonmonoksit baloncuklarının hərəkəti onun qaynadığı təəssüratını yaradır.

Prosesin sonunda deoksidləşdiricilər əlavə edilir. Alaşımın tərkibindəki dəyişikliklər, bir neçə dəqiqə ərzində poladın tərkibi haqqında cavab verməyə imkan verən sürətli analiz məlumatları rəhbər tutaraq diqqətlə izlənilir. Hazır polad çömçələrə tökülür. Alovun temperaturunu artırmaq üçün regeneratorlarda qazlı yanacaq və hava əvvəlcədən qızdırılır. Regeneratorların iş prinsipi domna sobalarının hava qızdırıcıları ilə eynidir. Regenerator ucluğu sobadan çıxan qazlarla qızdırılır və kifayət qədər isti olduqda regenerator vasitəsilə sobaya hava verilir. Bu zaman başqa bir regenerator qızdırılır. İstilik rejimini tənzimləmək üçün soba avtomatik cihazlarla təchiz edilmişdir.

Ocaq sobasında, Bessemer konvertorundan fərqli olaraq, təkcə maye çuqun deyil, həm də bərk dəmir, eləcə də metal emalı sənayesinin tullantıları və polad qırıntılarını emal etmək mümkündür. Dəmir filizi də yükə əlavə olunur. Yükün tərkibi geniş hüdudlarda dəyişə bilər və müxtəlif tərkibli poladlar həm karbon, həm də ərintilər əridilə bilər.

Rus alimləri və polad istehsalçıları sobaların məhsuldarlığını artıran yüksək sürətli poladqayırma üsullarını işləyib hazırlamışlar. Ocağın məhsuldarlığı sobanın döşəmə sahəsinin kvadrat metri üçün vaxt vahidi üçün istehsal olunan poladın miqdarı ilə ifadə edilir.

Elektrik sobalarında polad istehsalı. Polad istehsalında elektrik enerjisindən istifadə daha yüksək temperaturlara çatmağa və onları daha dəqiq tənzimləməyə imkan verir. Buna görə də elektrik sobalarında, o cümlədən odadavamlı metallar - volfram, molibden və s. tərkibində poladın istənilən növü əridilir. Elektrik sobalarında ərinti elementlərinin itkiləri digər sobalara nisbətən daha azdır. Oksigenlə ərimə zamanı yükün əriməsi və xüsusilə maye yükündəki karbonun oksidləşməsi sürətlənir, oksigenin istifadəsi elektrik poladının keyfiyyətini daha da yaxşılaşdırmağa imkan verir, çünki daha az həll olunmuş qazlar və qeyri-metal daxilolmalar qalır. içində.

Sənayedə iki növ elektrik sobası istifadə olunur: qövs və induksiya. Qövs sobalarında istilik elektrodlarla yük arasında elektrik qövsünün əmələ gəlməsi hesabına əldə edilir. İnduksiya sobalarında istilik metalda yaranan elektrik cərəyanı ilə əmələ gəlir.

Bütün növ polad əritmə sobaları - Bessemer çeviriciləri, ocaq və elektrik - dövri aparatlardır. Dövri proseslərin çatışmazlıqlarına, məlum olduğu kimi, yükləmə-boşaltma aparatlarına sərf olunan vaxt, proses irəlilədikcə şərtlərin dəyişdirilməsi zərurəti, tənzimləmənin çətinliyi və s. proses.

Dəmir ərintilərinin struktur materialları kimi tətbiqi.

Bəzi d-elementləri konstruktiv materiallarda, əsasən ərintilər şəklində geniş istifadə olunur. Bir ərinti bir metalın bir və ya bir neçə digər elementlə qarışığıdır (və ya məhluludur).

Əsas tərkib hissəsi dəmir olan ərintilərə polad deyilir. Yuxarıda dedik ki, bütün poladlar iki növə bölünür: karbon və ərinti.

Karbon poladları. Karbon tərkibinə əsasən, bu çeliklər öz növbəsində aşağı karbonlu, orta karbonlu və yüksək karbonlu çeliklərə bölünür. Karbon poladlarının sərtliyi artan karbon miqdarı ilə artır. Məsələn, aşağı karbonlu polad çevik və elastikdir. Mexanik yükün kritik olmadığı hallarda istifadə olunur. Karbon çeliklərinin müxtəlif istifadələri cədvəldə verilmişdir. Karbon poladları ümumi polad istehsalının 90%-ə qədərini təşkil edir.

Alaşımlı poladlar. Belə poladlarda bir və ya bir neçə metalın, ən çox alüminium, xrom, kobalt, molibden, nikel, titan, volfram və vanadiumun 50%-ə qədər qarışığı olur.

Paslanmayan poladlarda dəmir çirkləri kimi xrom və nikel var. Bu çirklər poladın sərtliyini artırır və korroziyaya davamlı edir. Sonuncu xüsusiyyət poladın səthində nazik xrom (III) oksid təbəqəsinin əmələ gəlməsi ilə bağlıdır.

Alət poladları volfram və manqan bölünür. Bu metalların əlavə edilməsi poladın yüksək temperaturda (istilik müqaviməti) sərtliyini, möhkəmliyini və müqavimətini artırır. Belə poladlar quyuların qazılmasında, metal emalı alətlərinin kəsici kənarlarının və yüksək mexaniki yüklərə məruz qalan dəzgah hissələrinin hazırlanmasında istifadə olunur.

Silikon çeliklər müxtəlif elektrik avadanlıqlarının istehsalı üçün istifadə olunur: mühərriklər, elektrik generatorları və transformatorlar.

Filizlərdən dəmirin birbaşa çıxarılması prosesləri

Birbaşa dəmir istehsalı prosesləri dedikdə, domna sobasından yan keçərək birbaşa filizdən süngər, qabıq və ya maye metal şəklində metal dəmir əldə etməyə imkan verən kimyəvi, elektrokimyəvi və ya kimyəvi-termik proseslər başa düşülür.

Bu cür proseslər metallurgiya koksu, axınları və ya elektrik enerjisi (sıxılmış havanın hazırlanması üçün) istehlak edilmədən həyata keçirilir və həmçinin çox təmiz metal əldə etməyə imkan verir.

Dəmirin birbaşa istehsalı üsulları çoxdan məlumdur. 70-dən çox müxtəlif üsullar sınaqdan keçirilmişdir, lakin yalnız bir neçəsi və üstəlik kiçik sənaye miqyasında tətbiq edilmişdir.

Son illərdə bu problemə maraq artmışdır ki, bu da koksun digər yanacaq növləri ilə əvəzlənməsi ilə yanaşı, konsentratlarda nəinki yüksək dəmir tərkibini təmin etməklə, filizlərin dərindən zənginləşdirilməsi üsullarının inkişafı ilə bağlıdır (70.. .72%), həm də onun kükürd və fosfordan demək olar ki, tamamilə ayrılması .

Şaft sobalarında süngər dəmir istehsalı.

Proses diaqramı Şəkildə göstərilmişdir. 2.1.

düyü. 2.1. Filizlərdən dəmirin birbaşa reduksiyası və metallaşdırılmış qranulların istehsalı üçün quraşdırma diaqramı

Süngər dəmir əldə edildikdə, hasil edilən filiz zənginləşdirilir və qranullar alınır. Bunker 1-dən ekran 2-yə qədər olan qranullar doldurma maşınının 10-cu qutusuna və oradan da şaft sobasına daxil olur. 9 , əks axın prinsipi ilə işləyir. Qranullardan tökülən tökülmə briketləmə presi ilə bunkerə 3 daxil olur və qranullar şəklində yenidən ekrana 2 daxil olur. . Dəmiri qranullardan bərpa etmək üçün təbii və domna qazlarının qarışığı boru kəməri 8 vasitəsilə sobaya verilir, quraşdırma 7-də çevrilməyə məruz qalır, nəticədə qarışıq hidrogen və karbon monoksitinə parçalanır. Ocağın reduksiya zonasında 1000...1100 0 C temperatur yaranır ki, bu zaman qranullardakı dəmir filizi bərk süngər dəmirə çevrilir. Qranullarda dəmirin miqdarı 90...95%-ə çatır. Dəmir qranullarını boru kəməri 6 vasitəsilə soyutma zonasına soyumaq üçün 0 sobalar hava verir. Soyudulmuş qranullar 5 konveyerə 4 verilir və elektrik sobalarında polad əritməyə göndərilir.

Akışkan yataqda dəmirin azalması.

İncə dənəli filiz və ya konsentrat 1,5 MPa təzyiqdə hidrogen və ya digər azaldıcı qazın verildiyi şəbəkəyə yerləşdirilir. Hidrogen təzyiqi altında filiz hissəcikləri dayandırılır, davamlı hərəkətə məruz qalır və "qaynayan", "mayeləşmiş" təbəqə əmələ gətirir. Mayeləşdirilmiş yataqda azaldıcı qazın dəmir oksidi hissəcikləri ilə yaxşı təması təmin edilir. Bir ton bərpa edilmiş toz üçün hidrogen sərfi 600...650 m 3 təşkil edir.

Süngər dəmirin tige kapsullarda hazırlanması.

Diametri 500 mm və hündürlüyü 1500 mm olan silisium karbid kapsulları istifadə olunur. Yük konsentrik təbəqələrdə yüklənir. Kapsulun daxili hissəsi azaldıcı maddə ilə doldurulur - kükürdün çıxarılması üçün əzilmiş bərk yanacaq və əhəngdaşı (10...15%). İkinci qat azaldılmış əzilmiş filiz və ya konsentrat, miqyas, sonra azaldıcı agent və əhəngdaşı olan başqa bir konsentrik təbəqədir. Arabalarda quraşdırılmış kapsullar 140 m uzunluğa qədər tunel sobasında yavaş-yavaş hərəkət edir, orada qızdırılır, 1200 0 C-də saxlanılır və 100 saat soyudulur.

Reduksiya edilmiş dəmir qalın divarlı borular şəklində alınır, onlar təmizlənir, əzilir və üyüdülür, tərkibində 99% -ə qədər dəmir, karbon - 0,1...0,2% olan dəmir tozu alınır.

Polad istehsalı

Prosesin mahiyyəti

olmaq– tərkibində az qala 1,5% karbon olan dəmir-karbon ərintiləri, poladların sərtliyi və kövrəkliyi əhəmiyyətli dərəcədə artır və onlar geniş istifadə edilmir.

Polad istehsalı üçün əsas mənbə materialları çuqun və polad qırıntılarıdır (hurda).

Dəmir ilk növbədə poladqayırma sobalarında çuqun oksigenlə reaksiyaya girdikdə oksidləşir:

Dəmirlə eyni vaxtda silikon, fosfor, manqan və karbon oksidləşir. Yüksək temperaturda yaranan dəmir oksidi öz oksigenini çuqundakı daha aktiv çirklərə verir, onları oksidləşdirir.

Polad əritmə prosesləri üç mərhələdə aparılır.

Birinci mərhələ yükün əriməsi və maye metal banyosunun qızdırılmasıdır.

Metalın temperaturu nisbətən aşağıdır, dəmirin oksidləşməsi intensiv şəkildə baş verir, dəmir oksidinin əmələ gəlməsi və çirklərin oksidləşməsi: silisium, manqan və fosfor.

Mərhələnin ən vacib vəzifəsi fosforun çıxarılmasıdır. Bunun üçün şlakın olduğu əsas sobada əritmənin aparılması arzu edilir. Fosforik anhidrid dəmir oksidi ilə qeyri-sabit birləşmə əmələ gətirir. Kalsium oksidi dəmir oksiddən daha güclü bir əsasdır, buna görə də aşağı temperaturda onu bağlayır və şlaka çevirir:

Fosforu çıxarmaq üçün metal və şlak banyosunun aşağı temperaturu və şlakda kifayət qədər məzmun tələb olunur. Şlakın tərkibini artırmaq və çirklərin oksidləşməsini sürətləndirmək üçün sobaya dəmir filizi və miqyası əlavə olunur, dəmir şlakları daxil edilir. Fosfor metaldan şlaklara ayrıldıqca şlakda fosforun miqdarı artır. Buna görə də, bu şlakı metal səthdən çıxarmaq və təzə əlavələrlə yenisi ilə əvəz etmək lazımdır.

İkinci mərhələ - metal hamamın qaynadılması - daha yüksək temperaturlara qədər qızdırıldığında başlayır.

Temperatur yüksəldikcə karbon oksidləşmə reaksiyası daha intensiv şəkildə baş verir, istilik udulması ilə baş verir:

Karbonu oksidləşdirmək üçün metala az miqdarda filiz, miqyas və ya oksigen vurulur.

Dəmir oksidi karbonla reaksiya verdikdə, maye metaldan karbonmonoksit baloncukları ayrılır və "hamamda qaynamağa" səbəb olur. "Qaynama" zamanı metaldakı karbon miqdarı lazımi səviyyəyə endirilir, temperatur hamamın bütün həcmində bərabərləşdirilir və üzən baloncuklara yapışan qeyri-metal daxilolmalar, həmçinin baloncuklara nüfuz edən qazlar qismən çıxarılır. . Bütün bunlar metalın keyfiyyətini yaxşılaşdırmağa kömək edir. Nəticə etibarilə, bu mərhələ polad əritmə prosesində əsas mərhələdir.

Kükürdün çıxarılması üçün də şərait yaradılır. Poladdakı kükürd sulfid () şəklindədir, bu da əsas şlakda həll olunur. Temperatur nə qədər yüksək olarsa, dəmir sulfidinin miqdarı şlakda bir o qədər çox həll olunur və kalsium oksidi ilə reaksiya verir:

Yaranan birləşmə şlakda həll olur, lakin dəmirdə həll olunmur, buna görə də kükürd şlakda çıxarılır.

Üçüncü mərhələ, poladın deoksidləşməsi, maye metalda həll olunan dəmir oksidinin azaldılmasını əhatə edir.

Ərimə zamanı metaldakı oksigen miqdarının artması çirklərin oksidləşməsi üçün lazımdır, lakin hazır poladda oksigen zərərli bir çirkdir, çünki poladın mexaniki xüsusiyyətlərini, xüsusən də yüksək temperaturda azaldır.

Polad iki yolla deoksidləşir: çökmə və diffuziya.

Yağıntının deoksidləşməsi maye poladda həll olunan deoksidləşdiricilərin (ferromanqan, ferrosilikon, alüminium) tərkibində dəmirdən daha çox oksigenə yaxınlığı olan elementlərin daxil edilməsi yolu ilə həyata keçirilir.

Deoksidləşmə nəticəsində dəmir azalır və oksidlər əmələ gəlir: , poladdan daha az sıxlığa malikdir və şlaklara ayrılır.

Diffuziya deoksidləşməsi şlakın deoksidləşməsi ilə həyata keçirilir. Ferromanqan, ferrosilikon və əzilmiş formada alüminium şlakın səthinə yüklənir. Deoksidləşdiricilər, dəmir oksidini azaldaraq, şlakdakı tərkibini azaldır. Nəticədə, poladda həll olunan dəmir oksidi şlaka çevrilir. Bu proses zamanı əmələ gələn oksidlər şlakda qalır və azalmış dəmir poladda qalır, poladda qeyri-metal daxilolmaların miqdarı azalır və keyfiyyəti yüksəlir.

Deoksidləşmə dərəcəsindən asılı olaraq poladlar əridilir:

a) sakit

b) qaynama,

c) yarı sakit.

Sakit polad sobada və çömçədə tam deoksidləşmə yolu ilə əldə edilir.

Qaynayan polad sobada tamamilə deoksidləşdirilmir. Dəmir oksidi və karbonun qarşılıqlı təsiri nəticəsində külçənin bərkiməsi zamanı onun deoksidləşməsi qəlibdə davam edir:

Nəticədə karbonmonoksit poladdan ayrılır, azot və hidrogenin poladdan çıxarılmasına kömək edir, qazlar baloncuklar şəklində buraxılır və qaynamağa səbəb olur. Qaynayan poladda qeyri-metal daxilolmalar yoxdur, buna görə də yaxşı çevikliyə malikdir.

Yarım səssiz polad sakit və qaynama arasında ara deoksidləşməyə malikdir. Dəmir oksidi və poladda olan karbonun qarşılıqlı təsiri nəticəsində sobada və çömçədə, qismən qəlibdə oksidləşir.

Polad ərintisi ərintiyə lazımi miqdarda ferroərintilərin və ya təmiz metalların daxil edilməsi yolu ilə həyata keçirilir. Dəmirdən () daha az oksigenə yaxınlığı olan ərinti elementləri ərimə və tökmə zamanı oksidləşmir, buna görə də ərimə zamanı istənilən vaxt daxil olurlar. Dəmirdən daha çox oksigenə yaxınlığı olan alaşımlı elementlər ( ), oksidləşmədən sonra metala və ya onunla eyni vaxtda ərimənin sonunda, bəzən isə çömçəyə daxil edilir.

Polad əritmə üsulları

Çuqun müxtəlif iş prinsiplərinin metallurgiya qurğularında polad çevrilir: ocaq sobalarında, oksigen çeviricilərində, elektrik sobalarında.

Ocaq sobalarında polad istehsalı

Martin prosesi (1864-1865, Fransa). Yetmişinci illərə qədər polad istehsalının əsas üsulu idi. Metod nisbətən aşağı məhsuldarlıq və ikinci dərəcəli metal-polad qırıntılarından istifadə etmək imkanı ilə xarakterizə olunur. Ocağın gücü 200…900 tondur. Bu üsul yüksək keyfiyyətli polad istehsal etməyə imkan verir.

Ocaq sobası (şək. 2.2.) konstruksiyasına və iş prinsipinə görə alov reverberator regenerativ sobadır. Əritmə məkanında qaz qazı yandırılır

yanacaq və ya mazut. Ərimiş vəziyyətdə poladın əldə edilməsi üçün yüksək temperatur soba qazlarından istilik bərpası ilə təmin edilir.

Müasir açıq ocaq sobası odadavamlı kərpicdən hazırlanmış üfüqi şəkildə uzanan bir kameradır. İşçi ərimə sahəsi aşağıdan ocaq 12, yuxarıdan tağ 11 ilə məhdudlaşır , yanlarda isə 5 ön və 10 arxa divar var. Ocaq sobanın divarlarına doğru yamacları olan küvet şəklinə malikdir. Ön divarda yükləmə və axını təmin etmək üçün yükləmə pəncərələri 4, arxa divarda isə hazır poladın buraxılması üçün 9 deşik var.

Şəkil 2.2. Açıq ocaq sobasının sxemi

İş sahəsinin bir xüsusiyyəti, yükləmə pəncərələrinin eşikləri səviyyəsində hesablanan sobanın dibinin sahəsidir. Ərimə sahəsinin hər iki ucunda yanacağın hava ilə qarışdırılmasına və bu qarışığı ərimə məkanına çatdırmağa xidmət edən soba başlıqları 2 var. Yanacaq kimi təbii qaz və mazut istifadə olunur.

Aşağı kalorili qazda işləyərkən havanı və qazı qızdırmaq üçün sobada iki regenerator var 1.

Regenerator - bir nozzin yerləşdirildiyi bir kamera - hava və qazları qızdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş qəfəsə qoyulmuş odadavamlı bir kərpic.

Ocaqdan çıxan qazların temperaturu 1500...1600 0 C. Regeneratora daxil olan qazlar ucluğu 1250 0 C temperatura qədər qızdırır. Hava regeneratorlardan biri vasitəsilə verilir, o, başlıqdan keçərək 1200 0 C-ə qədər qızdırır və soba başlığına daxil olur, burada yanacaqla qarışır, başdan çıxışda məşəl 7 yaranır, yükə 6 istiqamətləndirilir.

İşlənmiş qazlar şlak və toz hissəciklərini qazdan ayırmağa xidmət edən və ikinci regeneratora göndərilən əks başlıqdan (solda), təmizləyici qurğulardan (şlak çənlərindən) keçir.

Soyudulmuş qazlar baca 8 vasitəsilə sobadan çıxır.

Soyuduqdan sonra sağ regeneratorun nozzləri klapanları dəyişdirir və sobada qazların axını istiqamətini dəyişir.

Alovun temperaturu 1800 0 C-ə çatır. Məşəl sobanın iş yerini və yükü qızdırır. Məşəl ərimə zamanı yüklü çirklərin oksidləşməsini təşviq edir.

Ərimə müddəti 3...6 saat, böyük sobalar üçün - 12 saata qədərdir. Hazır ərimə ocağın aşağı səviyyəsində arxa divarda yerləşən bir çuxur vasitəsilə buraxılır. Çuxur, ərimə sərbəst buraxıldıqda sökülən, az qapanan odadavamlı materiallarla sıx bağlanır. Sobalar əsaslı təmir üçün dayandırılana qədər fasiləsiz işləyir - 400...600 qızdırır.

Əritmədə istifadə olunan yükün tərkibindən asılı olaraq, ocaq prosesinin müxtəlif növləri var:

– məhlulun polad qırıntılarından (hurda) və 25...45% çuqundan ibarət olan qırıntı prosesi, proses domna sobalarının olmadığı, lakin çoxlu metal qırıntılarının olduğu zavodlarda tətbiq edilir.

– məhlulun maye çuqundan (55...75%), qırıntı və dəmir filizindən ibarət olduğu qırıntı-filiz prosesi, proses yüksək sobalı metallurgiya zavodlarında tətbiq edilir.

Fırın örtüyü əsas və ya turşu ola bilər. Əgər polad əritmə prosesində şlakda əsas oksidlər üstünlük təşkil edirsə, bu proses adlanır. əsas açıq ocaq prosesi və əgər turşudursa – turş.

Ən böyük miqdarda polad əsas astarlı açıq ocaq sobalarında hurda filiz prosesi ilə istehsal olunur.

Dəmir filizi və əhəng daşı sobaya yüklənir və qızdırıldıqdan sonra qırıntılar qidalanır. Qırıntıları qızdırdıqdan sonra sobaya maye çuqun tökülür. Ərimə dövründə filiz oksidləri və qırıntılar səbəbindən çuqun çirkləri intensiv oksidləşir: silikon, fosfor, manqan və qismən karbon. Oksidlər yüksək miqdarda dəmir və manqan oksidləri (dəmir şlakları) olan şlak əmələ gətirir. Bundan sonra hamamın "qaynadılması" dövrü həyata keçirilir: dəmir filizi sobaya yüklənir və hamam borular vasitəsilə verilən oksigenlə təmizlənir 3. Bu zaman sobaya yanacağın və havanın verilməsi dayandırılır və şlaklar çıxarılır.

Kükürdün çıxarılması üçün şlakın viskozitesini azaltmaq üçün metal səthinə boksit əlavə edilməklə əhəng tətbiq edilərək yeni şlaklar yaradılır. Şlakdakı məzmun artır və azalır.

"Qaynama" dövründə karbon intensiv oksidləşir, buna görə yükdə artıq karbon olmalıdır. Bu mərhələdə metal müəyyən bir kimyəvi tərkibə gətirilir, ondan qazlar və qeyri-metal daxilolmalar çıxarılır.

Sonra metal iki mərhələdə deoksidləşdirilir. Birincisi, deoksidləşmə metalın karbonunu oksidləşdirməklə, eyni vaxtda deoksidləşdirici maddələrin - ferromanqan, ferrosilikon, alüminiumun vannaya verilməsi ilə baş verir. Alüminium və ferrosilikon ilə son deoksidləşmə polad sobadan buraxıldıqda bir çömçədə aparılır. Nəzarət nümunələri götürüldükdən sonra polad çömçəyə buraxılır.

Əsas ocaq sobalarında elektrik əritmə sobalarında istehsal olunan yüksək ərintili polad və ərintilərdən başqa, karbon konstruktiv, aşağı və orta alaşımlı poladlar (manqan, xrom) əridilir.

Yüksək keyfiyyətli poladlar turşulu ocaq sobalarında əridilir. Aşağı kükürd və fosfor tərkibli qarışıq istifadə olunur.

Ocaq sobalarında polad istehsalının əsas texniki-iqtisadi göstəriciləri bunlardır:

· soba məhsuldarlığı – gündə 1m2 ocaq sahəsindən poladın çıxarılması (gündə t/m2), orta hesabla 10 t/m2; R

· istehsal olunan 1 ton polad üçün yanacaq sərfiyyatı orta hesabla 80 kq/t təşkil edir.

Sobalar böyüdükcə onların iqtisadi səmərəliliyi artır.

Oksigen çeviricilərində polad istehsalı.

Oksigen çevirici prosesi poladın maye çuqundan əsas astarlı konvertorda əridilməsi və oksigenin su ilə soyudulmuş lans vasitəsilə üfürülməsidir.

1933-1934-cü illərdə ilk təcrübələr - Mozqovoy.

Sənaye miqyasında - 1952-1953-cü illərdə Linz və Donawitz (Avstriya) fabriklərində - LD prosesi adlanırdı. Hal-hazırda, üsul poladın kütləvi istehsalında əsasdır.

Oksigen çeviricisi polad təbəqədən hazırlanmış, əsas kərpiclə örtülmüş armud formalı bir qabdır.

Konvertorun gücü 130...350 ton maye çuqundur. Əməliyyat zamanı konvertor 360° döndərilə, hurda yükləmək, çuqun tökmək, polad və şlakları boşaltmaq olar.

Oksigen-konvertor prosesinin yük materialları maye çuqun, polad qırıntıları (30%-dən çox olmayan), şlakların çıxarılması üçün əhəng, dəmir filizi, həmçinin şlakların mayeləşdirilməsi üçün boksit və flüorspatdır.

Oksigen çeviricilərində poladın əridilməsi zamanı texnoloji əməliyyatların ardıcıllığı Şek. 2.3.

Şəkil 2.3. Oksigen çeviricilərində poladın əridilməsi zamanı texnoloji əməliyyatların ardıcıllığı

Növbəti polad əriməsindən sonra çıxış çuxuru odadavamlı kütlə ilə bağlanır və astar yoxlanılır və təmir edilir.

Ərimədən əvvəl konvertor əyilir və düyü qırıntıları doldurma maşınları vasitəsilə yüklənir. (2.3.a), çuqun 1250...1400 0 C temperaturda tökülür (şək. 2.3.b).

Bundan sonra çevirici işlək vəziyyətə gətirilir (şək. 2.3.c), içərisinə soyudulmuş lans daxil edilir və onun vasitəsilə 0,9...1,4 MPa təzyiqlə oksigen verilir. Üfürməyə başlaması ilə eyni vaxtda əhəng, boksit, dəmir filizi yüklənir. Oksigen metala nüfuz edir, onun konvertorda sirkulyasiyasına və şlakla qarışmasına səbəb olur. Tuyerin altında 2400 0 C temperatur yaranır, oksigen axınının metal ilə təmas zonasında dəmir oksidləşir. Dəmir oksid şlakda və metalda əriyir, metalı oksigenlə zənginləşdirir. Həll edilmiş oksigen metaldakı silisium, manqan və karbonu oksidləşdirir və onların tərkibi azalır. Metal oksidləşmə zamanı ayrılan istiliklə qızdırılır.

Fosfor vannanın oksigenlə təmizlənməsinin əvvəlində, onun temperaturu aşağı olduqda (çuqundakı fosforun miqdarı 0,15%-dən çox olmamalıdır) çıxarılır. Fosforun miqdarı yüksəkdirsə, onu çıxarmaq üçün şlakı boşaltmaq və yenisini təqdim etmək lazımdır ki, bu da konvertorun məhsuldarlığını azaldır.

Kükürd bütün ərimə prosesi boyunca çıxarılır (çuqundakı kükürdün miqdarı 0,07% -ə qədər olmalıdır).

Metaldakı karbon miqdarı göstərilən dəyərə uyğun gələndə oksigen tədarükü dayandırılır. Bundan sonra konvertor çevrilir və polad çömçəyə buraxılır (şək. 2.3.d), burada ferromanqan, ferrosilisium və alüminium ilə çökdürmə üsulu ilə deoksidləşdirilir, sonra şlak qurudulur (şək. 2.3.d). .

Oksigen çeviricilərində müxtəlif karbon tərkibli, qaynayan və sakit olan poladlar, həmçinin aşağı ərintili poladlar əridilir. Ərinmiş formada ərinti elementləri polad buraxılmazdan əvvəl çömçəyə daxil edilir.

Dəmir filizi adi üsulla əldə edilir: açıq və ya yeraltı mədən və sonradan ilkin hazırlığa nəql, burada material əzilir, yuyulur və emal edilir.

Filiz domna sobasına tökülür və isti hava və istiliklə partladılır ki, bu da onu ərimiş dəmirə çevirir. Daha sonra sobanın dibindən donuz kimi tanınan qəliblərə çıxarılır və burada çuqun istehsal etmək üçün soyudulur. Dəmirə çevrilir və ya bir neçə yolla polad işlənir.

Polad nədir?

Əvvəlcə dəmir var idi. Bu, filiz şəklində bir çox digər elementlərlə birlikdə demək olar ki, hər yerdə tapıla bilənlərdən biridir. Avropada dəmirlə işləmənin başlanğıcı eramızdan əvvəl 1700-cü ilə təsadüf edir.

1786-cı ildə fransız alimləri Berthollet, Monge və Vandermonde dəmir, çuqun və polad arasındakı fərqin fərqli karbon tərkibinə görə olduğunu dəqiq müəyyən etdilər. Bununla belə, dəmirdən hazırlanan polad tez bir zamanda Sənaye İnqilabının ən vacib metalına çevrildi. 20-ci əsrin əvvəllərində qlobal polad istehsalı 1880-ci ildəkindən altı dəfə çox olmaqla 28 milyon ton idi. Birinci Dünya Müharibəsinin əvvəlində onun istehsalı 85 milyon ton idi. Bir neçə onillikdə o, praktiki olaraq dəmiri əvəz etdi.

Hazırda fərdi ehtiyacları ödəmək üçün yaradılanları nəzərə almasaq, 3000-dən çox kataloqlu brendlər (kimyəvi birləşmələr) mövcuddur. Onların hamısı poladın gələcəyin problemlərinin həlli üçün ən uyğun material olmasına töhfə verir.

Polad emalı üçün xammal: ilkin və ikincil

Bir çox komponentdən istifadə edərək bu metalın əridilməsi ən çox yayılmış mədən üsuludur. Doldurma materialları əsas və ya ikincil ola bilər. Yükün əsas tərkibi adətən 55% çuqun və 45% qalan metal qırıntılarıdır. İkinci dərəcəli elementlərin əsas elementi kimi ferroərintilər, çevrilmiş çuqun və texniki cəhətdən təmiz metallar istifadə olunur, bir qayda olaraq, bütün növ qara metallar daxildir;

Dəmir filizi dəmir və polad sənayesində ən vacib və əsas xammaldır. Bir ton çuqun istehsal etmək üçün bu materialdan təxminən 1,5 ton tələb olunur. Bir ton çuqun istehsalı üçün təxminən 450 ton koks istifadə olunur. Bir çox metallurgiya zavodları hətta istifadə edirlər

Su dəmir-polad sənayesi üçün mühüm xammaldır. Əsasən koksun söndürülməsi, yüksək sobanın soyudulması, hidravlik avadanlıqların istismarı üçün buxar istehsalı və tullantı sularının utilizasiyası üçün istifadə olunur. Bir ton polad istehsal etmək üçün təxminən 4 ton hava lazımdır. Flux, əridilmiş filizdən çirkləri çıxarmaq üçün yüksək sobada istifadə olunur. Əhəngdaşı və dolomit çıxarılan çirklərlə birləşərək şlak əmələ gətirir.

Həm partlayış, həm də polad sobaları odadavamlı materiallarla örtülmüşdür. Onlar dəmir filizinin əridilməsi üçün nəzərdə tutulmuş astarlı sobalar üçün istifadə olunur. Kalıp üçün silisium və ya qum istifadə olunur. Müxtəlif dərəcəli polad istehsalı üçün alüminium, xrom, kobalt, mis, qurğuşun, manqan, molibden, nikel, qalay, volfram, sink, vanadium və s. istifadə olunur.

Sökülən zavod konstruksiyalarından, maşınlardan, köhnə nəqliyyat vasitələrindən və s.-dən əldə edilən dəmir tullantıları təkrar emala çevrilir və bu sənayedə geniş istifadə olunur.

Polad üçün çuqun

Çuqun istifadə edərək polad əridilməsi digər materiallarla müqayisədə daha tez-tez həyata keçirilir. Çuqun adətən boz dəmirə aid olan bir termindir, lakin o, böyük bir ferroərintilər qrupu ilə də eyniləşdirilir. Karbon təxminən 2,1-dən 4-ə qədər kütləni, silikon isə ərintidə adətən 1-dən 3-ə qədər kütləni təşkil edir.

Dəmir və polad 1150 ilə 1200 dərəcə arasında bir ərimə nöqtəsində əridilir ki, bu da təmiz dəmirin ərimə nöqtəsindən təxminən 300 dərəcə aşağıdır. Çuqun həmçinin yaxşı axıcılıq, əla emal qabiliyyəti və deformasiyaya, oksidləşməyə və tökmə müqavimətinə malikdir.

Polad eyni zamanda dəyişkən karbon tərkibli dəmir ərintisidir. Poladın karbon tərkibi 0,2 ilə 2,1% kütlə arasında dəyişir və dəmir üçün ən qənaətcil ərinti materialıdır. Çuqundan poladın əridilməsi müxtəlif mühəndislik və konstruktiv məqsədlər üçün faydalıdır.

Polad üçün dəmir filizi

Polad əritmə prosesi dəmir filizinin emalı ilə başlayır. Dəmir filizi olan qaya əzilir. Filiz maqnit silindrlərdən istifadə etməklə çıxarılır. İncə dənəli dəmir filizi domna sobasında istifadə edilmək üçün qaba dənəli parçalara çevrilir. Kömür çirklərdən təmizlənir, nəticədə karbonun demək olar ki, saf forması yaranır. Dəmir filizi və kömür qarışığı daha sonra polad hazırlamaq üçün istifadə olunan ərimiş dəmir və ya çuqun istehsal etmək üçün qızdırılır.

Əsas oksigen sobasında ərinmiş dəmir filizi əsas xammaldır və müxtəlif dərəcəli polad istehsal etmək üçün müxtəlif miqdarda dəmir-dümür polad və ərintilərlə qarışdırılır. Elektrik qövs sobasında təkrar emal edilmiş polad qırıntıları birbaşa yeni poladda əridilir. Poladın təxminən 12%-i təkrar emal edilmiş materialdan hazırlanır.

Əritmə texnologiyası

Ərimə, adətən hava kimi oksidləşdirici maddələrin və ya koks kimi reduksiyaedici maddələrin iştirakı ilə ərimə nöqtəsindən yuxarı qızdırmaqla bir metalın ya element kimi, ya da filizindən sadə birləşmə şəklində əldə edilməsi prosesidir.

Poladqayırma texnologiyasında dəmir oksidi kimi oksigenlə birləşən metal yüksək temperatura qədər qızdırılır və oksid yanacaqdakı karbonla birlikdə əmələ gəlir ki, bu da karbonmonoksit və ya karbon dioksid kimi çıxır.
Birlikdə damarlar adlanan digər çirklər şlak əmələ gətirmək üçün birləşdikləri bir axının əlavə edilməsi ilə çıxarılır.

Müasir polad əridilməsi reverberator sobasından istifadə edir. Konsentratlı filiz və axın (adətən əhəngdaşı) yuxarıya yüklənir və ərinmiş tutqun (mis, dəmir, kükürd və şlak qarışığı) aşağıdan çəkilir. Dəmiri tutqun səthdən çıxarmaq üçün çevirici sobada ikinci istilik müalicəsi lazımdır.

Oksigen-konveksiya üsulu

BOF prosesi dünyada aparıcı polad emalı prosesidir. 2003-cü ildə dünya çevirici polad istehsalı 964,8 milyon ton və ya ümumi istehsalın 63,3%-ni təşkil edib. Konvertor istehsalı ətraf mühitin çirklənməsi mənbəyidir. Bunun əsas problemləri emissiyaların, atqıların və tullantıların azaldılmasıdır. Onların mahiyyəti ikinci dərəcəli enerji və maddi resurslardan istifadə edilməsindədir.

Ekzotermik istilik partlama zamanı oksidləşmə reaksiyaları nəticəsində yaranır.

Öz ehtiyatlarımızdan istifadə edərək polad istehsalının əsas prosesi:

• Domna sobasından ərimiş çuqun (bəzən isti metal adlanır) çömçə adlanan böyük odadavamlı astarlı qaba tökülür.
• Çömçədəki metal birbaşa əsas polad istehsalına və ya ilkin emal mərhələsinə göndərilir.
• 700-1000 kilopaskal təzyiqdə yüksək təmizlikli oksigen bir qabda asılmış və vannadan bir neçə fut hündürlükdə saxlanılan su ilə soyudulmuş lans vasitəsilə dəmir vannanın səthinə səsdən yüksək sürətlə vurulur.

Əvvəlcədən emal etmək qərarı isti metalın keyfiyyətindən və istənilən son polad keyfiyyətindən asılıdır. Sökülə bilən və təmir edilə bilən dibləri olan ilk çeviricilər hələ də istifadə olunur. Üfürmək üçün istifadə edilən nizələr dəyişdirilib. Təmizləmə zamanı tuyerin tıxanmasının qarşısını almaq üçün uzun daralmış mis ucu olan yarıqlı manşetlərdən istifadə edilmişdir. Uc ucları yandıqdan sonra CO 2-yə üfürməklə əmələ gələn CO-nu yandırır və əlavə istilik verir. Şlakları çıxarmaq üçün dartlar, odadavamlı toplar və şlak detektorları istifadə olunur.

Oksigen-konveksiya üsulu: üstünlüklər və çatışmazlıqlar

Qaz təmizləmə avadanlığı üçün xərc tələb etmir, çünki toz əmələ gəlməsi, yəni dəmirin buxarlanması 3 dəfə azalır. Dəmir məhsuldarlığının azalması ilə əlaqədar olaraq, maye poladın məhsuldarlığında 1,5 - 2,5% artım müşahidə olunur. Digər bir üstünlük ondan ibarətdir ki, bu üsulda təmizləmə intensivliyi artır, bu da konvertorun məhsuldarlığını 18% artırmağa imkan verir. Poladın keyfiyyəti daha yüksəkdir, çünki üfürmə zonasında temperatur azalır, bu da azotun əmələ gəlməsinin azalmasına səbəb olur.

Bu polad əritmə üsulunun çatışmazlıqları istehlak tələbinin azalmasına səbəb oldu, çünki yanacaq yanmasının yüksək istehlakı səbəbindən oksigen istehlakının səviyyəsi 7% artır. İşlənmiş metalda artan hidrogen tərkibi var, buna görə də proses bitdikdən sonra bir müddət oksigenlə təmizləmə aparmaq lazımdır. Bütün üsullar arasında oksigen-konvertor üsulu ən yüksək şlak əmələ gəlməsinə malikdir, bunun səbəbi avadanlıq daxilində oksidləşmə prosesini izləmək mümkün deyil;

Açıq ocaq üsulu

Açıq ocaq prosesi 20-ci əsrin böyük hissəsi üçün dünyada istehsal olunan bütün poladın emalının əsas hissəsini təşkil edirdi. 1860-cı illərdə William Siemens, sobanın yaratdığı tullantı istiliyindən istifadə etmək üçün köhnə bir təklifi canlandıraraq, metallurgiya sobasında temperaturu artırmaq üçün bir vasitə axtardı. O, kərpici yüksək temperaturda qızdırdı, sonra sobaya hava daxil etmək üçün eyni yolla istifadə etdi. Əvvəlcədən qızdırılan hava alov temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə artırdı.

Yanacaq kimi təbii qaz və ya atomlaşdırılmış ağır yağlar istifadə olunur; hava və yanacaq yanmadan əvvəl qızdırılır. Ocaq, dəmir filizi, əhəngdaşı, dolomit və fluxlarla birlikdə maye partlayış dəmir və polad qırıntıları ilə yüklənir.

Sobanın özü yüksək odadavamlı materiallardan, məsələn, ocaqlar üçün maqnezit kərpiclərdən hazırlanır. Açıq ocaq sobalarının çəkisi 600 tona qədərdir və adətən qruplar şəklində quraşdırılır ki, sobaları doldurmaq və maye poladın emalı üçün tələb olunan kütləvi köməkçi avadanlıqdan səmərəli istifadə olunsun.

Açıq ocaq prosesi əksər sənayeləşmiş ölkələrdə demək olar ki, tamamilə əsas oksigen prosesi və elektrik qövs sobası ilə əvəz olunsa da, bütün dünyada istehsal olunan bütün poladın təxminən 1/6-nı istehsal edir.

Bu metodun üstünlükləri və mənfi cəhətləri

Üstünlüklərə materiala müxtəlif ixtisaslaşdırılmış xüsusiyyətlər verən müxtəlif əlavələrlə aşqarlanmış poladdan istifadənin asanlığı və istehsalının asanlığı daxildir. Lazımi əlavələr və ərintilər ərimə bitməzdən dərhal əvvəl əlavə edilir.

Dezavantajlara oksigen çevirici üsulu ilə müqayisədə səmərəliliyin azalması daxildir. Həmçinin, poladın keyfiyyəti metal əritmənin digər üsulları ilə müqayisədə aşağıdır.

Elektrik poladqayırma üsulu

Öz ehtiyatlarından istifadə edərək poladın əridilməsinin müasir üsulu, elektrik qövsü istifadə edərək yüklənmiş materialı qızdıran bir sobadır. Sənaye qövs sobalarının ölçüləri təqribən bir ton yükgötürmə qabiliyyətinə malik kiçik aqreqatlardan (çuqun məhsulları istehsal etmək üçün tökmə zavodlarında istifadə olunur) ikinci dərəcəli metallurgiyada istifadə olunan 400 ton vahidə qədərdir.

Tədqiqat laboratoriyalarında istifadə olunan qövs sobalarının tutumu cəmi bir neçə on qram ola bilər. Sənaye elektrik qövs sobasının temperaturu 1800 °C (3.272 °F), laboratoriya qurğuları isə 3000 °C-dən (5432 °F) çox ola bilər.

Qövs sobaları induksiya sobalarından onunla fərqlənir ki, doldurma materialı birbaşa elektrik qövsünə məruz qalır və terminallardakı cərəyan yüklənmiş materialdan keçir. Elektrik qövs sobası polad istehsalı üçün istifadə olunur, odadavamlı astardan ibarətdir, adətən su ilə soyudulur, ölçüsü böyükdür və geri çəkilə bilən dam örtüyü ilə örtülmüşdür.

Soba əsasən üç hissəyə bölünür:

• Yan divarlardan və aşağı polad qabdan ibarət qabıq.
• Ocaq alt qabı uzadan odadavamlıdan ibarətdir.
• Yanğın astarlı və ya su ilə soyudulmuş dam top bölməsi və ya kəsilmiş konus (konik hissə) kimi dizayn edilə bilər.

Metodun üstünlükləri və mənfi cəhətləri

Bu üsul polad istehsalı sahəsində lider mövqe tutur. Polad əritmə üsulu kükürd, fosfor və oksigen kimi arzuolunmaz çirkləri ya tamamilə yox, ya da az miqdarda ehtiva edən yüksək keyfiyyətli metal yaratmaq üçün istifadə olunur.

Metodun əsas üstünlüyü isitmə üçündür, bunun sayəsində ərimə temperaturunu asanlıqla idarə edə və metal üçün inanılmaz istilik dərəcələrinə nail ola bilərsiniz. Avtomatlaşdırılmış iş müxtəlif metal qırıntılarının yüksək keyfiyyətli emalı üçün əla fürsətə xoş bir əlavə olacaqdır.

Dezavantajlara yüksək enerji istehlakı daxildir.

Dəmir metallurgiyasının tarixi

Dəmir... Planetimizin dərinlikləri haqlı olaraq “sivilizasiyanın əsası” adlandırılan bu metalla zəngindir. Sanki xəzinələrindən ayrılmamaq üçün təbiət dəmiri digər elementlərlə (əsasən oksigen) möhkəm bağlayaraq onu müxtəlif filiz minerallarında gizlədirdi. Amma artıq qədim zamanlarda - eramızdan əvvəl ikinci minillikdə insan özünə lazım olan metalı çıxarmağı öyrənmişdi.

Tarixən qara metalların istehsalı aşağıdakı mərhələlərdə inkişaf etmişdir:

Pendirin hazırlanması prosesi (e.ə. 1500-cü il). Prosesin məhsuldarlığı çox aşağıdır, 1 saat ərzində yalnız 0,5...0,6 kq-a qədər dəmir əldə edilmişdir. Dəmirxanalarda dəmir körüklərdən istifadə edərək hava ilə üfürüldükdə kömürlə filizdən dəmir azaldılırdı. Birincisi, kömür yandırarkən, filizdən təmiz dəmiri azaldan karbon monoksit əmələ gəldi.

Uzun müddət havanın üfürülməsi nəticəsində filiz parçaları filiz parçalarından praktiki olaraq çirkləri olmayan təmiz dəmir parçalarına çevrildi, onlar dəmir yolu ilə bir-birinə qaynaqlanan zolaqlara çevrildi və daha sonra insanlar üçün lazım olan məhsulların istehsalı üçün istifadə edildi. Bu texniki cəhətdən təmiz dəmirin tərkibində çox az karbon və az miqdarda çirklər (təmiz kömür və yaxşı filiz) var idi, ona görə də yaxşı döymə və qaynaqlandı və praktiki olaraq korroziyaya uğramadı. Proses nisbətən aşağı temperaturda (1100...1350 o C-ə qədər) baş verdi, metal ərimədi, yəni metalın reduksiyası bərk fazada baş verdi. Nəticə çevik dəmir oldu. Bu üsul 14-cü əsrə qədər, bir qədər təkmilləşdirilmiş formada isə 20-ci əsrin əvvəllərinə qədər mövcud idi, lakin tədricən tənqidi yenidən bölüşdürülmə ilə əvəz olundu.

Buradan belə nəticə çıxır ki, tarixən ilk metal qaynaqçısı dəmirçi, ilk qaynaq üsulu isə döymə qaynağı olmuşdur.

Pendir sobalarının ölçüsünün artması və prosesin intensivləşməsi ilə dəmirdə karbon miqdarı artdı, bu ərintinin (çuqun) ərimə nöqtəsi daha təmiz dəmirdən daha aşağı oldu və metalın bir hissəsi ərinmiş çuqun şəklində alınmışdır ki, o, istehsal tullantıları kimi şlakla birlikdə sobadan çölə çıxır. 14-cü əsrdə Avropada dəmir istehsalının iki mərhələli üsulu (kiçik domna sobası, sonra soba prosesi) işlənib hazırlanmışdır. Məhsuldarlıq 40...50 kq/saat dəmirə yüksəldi. Hava vermək üçün su çarxından istifadə olunurdu. Krichny yenidən bölüşdürülməsi- bu, çuqundan qaynaq dəmiri əldə etmək üçün çuqunun təmizlənməsi (C, Si, Mn miqdarının azaldılması) prosesidir.

18-ci əsrin sonlarında Avropada mineral yanacaqlardan domna prosesində və gölməçə prosesi. Puddling prosesində kömür sobada yandırılır, qaz hamamdan keçir, metalı əridir və təmizləyir. Çində, daha əvvəl, 10-cu əsrdə, çuqun əridilirdi, sonra isə gölməçə prosesi ilə polad əldə edilirdi. Pudinq çuqunun odlu sobada təmizlənməsidir. Təmizləmə zamanı dəmir dənələri yığınlara yığılır. Pudliner kütləni lom ilə döndərərək 3...5 hissəyə - kritsə bölür. Döymə və ya yayma maşınında taxıllar zolaqlar və digər boşluqlar hazırlamaq üçün qaynaqlanır. Artıq su çarxının əvəzinə buxar mühərrikləri istifadə olunur. Məhsuldarlıq saatda 140 kq dəmirə qədər yüksəlir.

19-cu əsrin sonunda, demək olar ki, eyni vaxtda üç yeni polad istehsalı prosesi tətbiq edildi: Bessemer, açıq ocaq və Tomas. Polad ərimə məhsuldarlığı kəskin şəkildə artır (6 ton/saata qədər).

20-ci əsrin ortalarında: oksigen partlayışı, proseslərin avtomatlaşdırılması və poladın davamlı dökümü tətbiq edildi.

Pendir üfürmə, kriçniy və gölməçələmə prosesləri zamanı dəmir ərimirdi (o dövrün texniki səviyyəsi onun ərimə temperaturunu təmin etməyə imkan vermirdi). Bessemer konvertorunda ərimiş metal vasitəsilə oksigeni üfürmək, metalın oksidləşdirici maddə (oksigen) ilə təmas səthinin kəskin artması səbəbindən gölməçə ilə müqayisədə kimyəvi reaksiyaları min dəfə sürətləndirir.

Pendir üfürmə və tökmə proseslərində az miqdarda çirkləri olan və buna görə də korroziyaya çox davamlı olan birpilləli üsulla əyilə bilən, işlənmiş dəmir (aşağı karbonlu polad) alınmışdır. Hazırda bir mərhələli polad istehsalı prosesi inkişaf etdirilir: filizin zənginləşdirilməsi (tərkibində 90...95% dəmir olan qranulların istehsalı) və elektrik sobasında poladın əridilməsi.

Dəmir metallurgiyasının bütün tarixi, ilk ərimə çuxurlarının meydana çıxdığı vaxtdan bu günə qədər onun istehsalı üsullarının davamlı təkmilləşdirilməsidir. Bir neçə əsr əvvəl bir domna sobası meydana çıxdı - dəmir filizinin çuquna çevrildiyi yüksək məhsuldar bir qurğu - polad əridilməsi üçün ilkin məhsul. O vaxtdan bəri domna prosesi polad istehsalı texnologiyasının əsas elementinə çevrilmişdir.

Dəmirdə filizdən dəmirin çıxarılması prosesi metallurgiya tarixinə "pendir partlaması" adı ilə düşdü, çünki dəmirçiyə qızdırılmamış - xam hava üfürüldü (isti partlayış metallurgiya zavodlarında yalnız 19-cu əsrdə meydana çıxdı). Pendir sobasında istehsal olunan dəmir bəzən kifayət qədər möhkəm və sərt olur və ondan hazırlanan məmulatlar - bıçaqlar, baltalar, nizələr uzun müddət iti qalmadı, əyildi və tez sıradan çıxdı.

Döymənin dibində nisbətən yumşaq dəmir parçaları ilə yanaşı, daha sərt olanlar da var idi - kömürlə sıx təmasda olanlar. Bu nümunəni görən insan şüurlu şəkildə kömürlə təmas sahəsini artırmağa və bununla da dəmiri karbonlaşdırmağa başladı. İndi metal ən tələbkar ustanı qane edə bilərdi. Bu polad idi - bu günə qədər əsas struktur materialı kimi xidmət edən ən vacib dəmir ərintisi.

Polada tələbat həmişə və demək olar ki, hər yerdə onun istehsalını üstələmişdir və ibtidai metallurgiya texnologiyası həyatın tələblərindən çoxdan geri qalmışdır. Təəccüblüdür ki, təxminən üç min ildir ki, dəmir metallurgiyası heç bir əsaslı dəyişikliyə məruz qalmayıb - dəmir və polad istehsalı eyni pendir üfürmə prosesinə əsaslanırdı. Düzdür, döymələrin ölçüsü getdikcə artdı, onların forması yaxşılaşdı və üfürmə gücü artdı, lakin texnologiya səmərəsiz qaldı.

Orta əsrlərdə pendir sobası bir neçə metr hündürlüyə çatan şaft sobası şəklini aldı. Rusiyada bu sobalar domnitsa adlanırdı - qədim rus dilindəki "dmenie" sözündən "üfürmək" deməkdir. Onlar artıq xeyli miqdarda yük materialları ilə - dəmir filizi və kömürlə yüklənmişdilər və hava ibtidai pendir üfürən dəhlizlərdən qat-qat çox tələb olunurdu. İndi sobalar su enerjisindən istifadə edərək "nəfəs alırdı": körüklər əvvəlcə xüsusi su boruları, sonra isə nəhəng su təkərləri ilə hərəkətə gətirildi.

Bir şaft sobasında, döymə ilə müqayisədə vahid vaxtda daha çox yanacaq yandırıldı və təbii olaraq daha çox istilik ayrıldı. Məhz sobadakı yüksək temperaturlar azaldılmış dəmirin oksigendən azad edilmiş, lakin karbonla yüksək dərəcədə doymuş hissəsinin əriyib sobadan axmasına səbəb olmuşdur. Qatılaşdıqda, poladdan bir neçə dəfə daha çox karbon olan belə bir dəmir-karbon ərintisi çox sərt, həm də çox kövrək oldu. oldu çuqun.

Metallurgiyanın inkişafında onun rolu çox böyükdür, lakin bir neçə əsr əvvəl dəmir ustaları tamam başqa fikirdə idilər; axır ki, çəkicin zərbələri altında belə metal parça-parça oldu və ondan silah və ya alət hazırlamaq sadəcə olaraq mümkün deyildi. Eyni zamanda, bu yararsız ərinti sayəsində yaxşı məhsulun - dəmir taxılının miqdarı kəskin şəkildə azaldı.

Orta əsr metallurqları yeni ərintiyə hansı ləqəblər verdilər? Mərkəzi Avropa ölkələrində vəhşi daş, qaz, İngiltərədə çuqun (ingilis dilində çuqun hələ də belə adlanır) adlanırdı və rus sözü donuz, yəni çuqun külçəsi eyni mənşəlidir.

Çuqun heç bir faydası olmadığı üçün adətən zibilxanaya atılırdı. Lakin 19-cu əsrdə kimsə çuqunu yenidən sobaya yükləmək və filizlə birlikdə əritmək kimi xoşbəxt ideya ilə gəldi. Bu cəhd dəmir metallurgiyasında əsl inqilab oldu. Məlum oldu ki, bu üsul tələb olunan poladın və böyük miqdarda əldə edilməsini nisbətən asanlaşdırır. Təəssüf ki, tarix bizim üçün bu orta əsr ixtiraçısının adını qoruyub saxlamayıb.

Yenilik aydın "əmək" bölgüsünə səbəb oldu: o vaxta qədər daha təkmil domna sobalarına çevrilmiş domna sobalarında çuqun filizdən əridilirdi, sobalarda isə artıq karbon ondan çıxarılırdı, yəni. çuqunun polada çevrilməsi prosesi həyata keçirildi - “kritik emal” . Dəmir filizindən polad istehsalının iki mərhələli üsulu belə yarandı: filiz - çuqun, çuqun - polad.

İndi çuquna tələbat, ilk növbədə, aralıq məhsul kimi, sonra polad çevrilir, kəskin artmışdır. Domna sobaları isə yağışdan sonrakı göbələk kimi hər yerdə cücərdi. Lakin domna əritməsi çoxlu kömür tələb etdiyindən, meşələrlə zəngin olmayan ölkələrdə tezliklə onun çatışmazlığı kəskin şəkildə hiss olunmağa başladı və yanacaqdan məhrum olan metallurgiya burada tənəzzülə uğramağa başladı. Bu, məsələn, uzun müddət dəmir istehsalında dominant mövqe tutan İngiltərədə baş verdi.

Bu ilə əlaqədar olaraq ingilis sənayesinin düşdüyü çətin vəziyyət metallurqları kömür üçün əvəz axtarmağa məcbur etdi. İlk növbədə, təbiətin Britaniya adalarına səxavətlə bəxş etdiyi kömür onların diqqətini çəkdi. Bununla belə, üzərinə çuqun əritmək cəhdləri uğursuzluqla başa çatdı: kömür qızdırılma zamanı əzildi və bu, üfürülməni çox çətinləşdirdi. Ancaq nəhayət, 1735-ci ildə ingilis Abraham Derbi koksdan istifadə edərək yüksək soba prosesini həyata keçirə bildi - kokslaşan kömürdən yüksək temperaturda (950-1050 ° C) qızdırmaqla əldə edilən yanacaq, kömür əzilmədiyi halda, lakin parçalara bölünür. Bu gün nə domna sobasında əritmə, nə də bir sıra digər metallurgiya prosesləri kokssuz ağlasığmazdır.

18-19-cu əsrlər domna sobasının dizaynına bir çox yeni şeylər gətirdi: ilk üfürmə maşınları icad edildi və domna sobasının yanında "fəxri qarovul" yetişdi - hava qızdırıcılarının nəhəng küt burunlu siqarları, bunun sayəsində indi sobaya isti hava verilir.

Dəmir fəryadı əldə etmək üçün qədim bir dəmirçi. Hava partlayan buynuz (XVI əsr). Domna sobası (XVIII əsrin sonu)

Metallurgiya istehsalının ikinci mərhələsində də böyük dəyişikliklər baş verdi. Əvvəlcə qışqıran döymə yerini daha təkmil bir sobaya - gölməçə sobasına verdi. Burada ərinmiş çuqun qara şlakla qarışdırılır (buna görə də sobanın adı - ingiliscə puddle - qarışdırmaq sözündəndir) və nəticədə aşağı karbonlu dəmir alınır. Keçən əsrin ikinci yarısında isə daha məhsuldar polad əritmə qurğuları - konvertor və ocaq sobası yaradıldı. Onlarda çuqun artıq xəmir kimi kütləə - kritsa deyil, maye polad halına gəldi.

Sonra metallurgiya tarixinə daha bir mühüm səhifə yazıldı: yüksək keyfiyyətli metal istehsal etməyə imkan verən qövslü polad əritmə sobası layihələndirildi. Min illər boyu metal əritmək üçün bütün hüquqlar üzərində monopoliyaya malik olan alovun indi ciddi rəqibi - elektrik cərəyanı var.

Son onilliklərdə metallurgiya bir növ "sürətlənmə" gördü: bütün növ sobaların ölçüləri ildən-ilə artır. Uzun müddətdir ki, iki min kubmetr həcmli domna sobaları demək olar ki, dünyanın möcüzəsi hesab olunurdu, lakin bu gün dünyada daha təsirli kolossilər var - "dörd min metr" və hətta "beş min metr".

Domna sobaları, şübhəsiz ki, uzun müddət öz əhəmiyyətini qoruyacaqdır. Buna baxmayaraq, onların taleyini çətin ki, buludsuz hesab etmək olar. Atalarımızın dəmiri bilavasitə filizdən əldə etdiyi ibtidai qədim dəmirçixanadan fərqli olaraq, müasir nəhəng struktur - domna sobası əsasən texnologiyanın bilavasitə tələb etdiyi metalı deyil, yalnız konversiya məhsulunu istehsal edir və sonrakı mərhələdə o, metala çevrilir. bizə lazım olan polad (tökmə istehsalı üçün istifadə olunan tökmə dəmiri istisnadır; istehsal olunan çuqun ümumi həcmində onun payı 15 faizdən çox deyil). Başqa sözlə, yüksək kəmiyyət göstəricilərinə nail olmaq üçün metallurqlar bir növ dairəvi yol tutmağa məcbur olurlar.

Polad istehsalında texnoloji marşrutun dəyişdirilməsi məsələsi çoxdan alimləri məşğul edir. Və burada söhbət qara metallurgiyanın yollarını düzəltmək üçün boş bir istək deyil. Səbəb başqadır.

Domna sobasının ciddi bir çatışmazlığı var. Onun mahiyyəti, ilk baxışdan qəribə görünsə də, onun pəhrizində əvəzolunmaz “yemək”in kola olmasıdır. İxtirası dəmir metallurgiyasının inkişafında əhəmiyyətli bir mərhələyə çevrilən eyni koks. Axı, koks sayəsində domna sobası iki əsr yarımdır ki, əla yüksək kalorili "qida" alır. Lakin tədricən domna üfüqündə buludlar görünməyə başladı, onları haqlı olaraq koks buludları adlandırmaq olar.

Nə məsələdir?

Məlum olduğu kimi, koks təbiətdə yoxdur. Kömürdən əldə edilir. Amma onların heç biri deyil. Ancaq yalnız kokslaşmaya meylli olanlar (sinterləmə). Dünyada belə kömürlər çox deyil, ona görə də ildən-ilə daha az olur və daha bahalı olur. Və kömür hələ də koksa çevrilməlidir. Bu proses olduqca mürəkkəb və zəhmət tələb edir, heç bir şəkildə parfümeriya aromaları olmayan zərərli əlavə məhsulların sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Atmosferi, suyu, torpağı mümkün qədər onlardan təmizləmək üçün bahalı təmizləyici qurğular qurmaq lazımdır.

Koks qiymətlərinin artması ona gətirib çıxardı ki, o, çuqun maya dəyərinin ən əhəmiyyətli maddəsinə çevrilir: bütün xərclərin təxminən yarısını bu, təşkil edir. Məhz buna görə də domna operatorları koks istehlakını azaltmağa, onu qismən təbii qaz, toz kömür və mazutla əvəz etməyə daim çalışırlar və burada artıq xeyli uğurlar əldə olunub. Beləliklə, bəlkə, koksa qarşı bir hücum inkişaf etdirməklə, domna işçiləri tədricən ondan tamamilə qurtula biləcəklər? Ancaq sonra domna sobasının özündən qurtulmalı olacaqsınız: axırda koks olmadan odunsuz soba kimidir.

Müasir metallurgiyanın banisi D.K.Çernov kokssuz metallurgiyanın problemləri ilə məşğul olurdu. Keçən əsrin sonunda o, çuqun deyil, dəmir və polad əridəcək şaft sobasının orijinal dizaynını təklif etdi. Təəssüf ki, onun ideyası həyata keçmək qismət olmadı. Çernov layihəsini təqdim etdikdən təxminən on il yarım sonra o, acı bir şəkildə yazırdı: “Özəl zavodlarımızın adi ətaləti səbəbindən təklif olunan metodu sadələşdirilmiş qaydada həyata keçirə bilmək ümidi ilə Ticarət və Sənaye Nazirliyinə müraciət etdim. dövlət mədən zavodlarından birində formalaşdırılır. Lakin o vaxtkı nazirin belə bir təcrübənin yaranmasına kömək etmək istəyini iki dəfə dilə gətirməsinə baxmayaraq, bu məsələ nazirliyin kabinetləri və dəhlizləri arasında keçilməz maneələrlə üzləşdi”.

D.I.Mendeleyev həm də partlayışsız istehsalın tərəfdarı idi. “Mən inanıram ki,” o, əsrin əvvəlində yazırdı, “çuqundan yan keçərək filizlərdən birbaşa dəmir və polad əldə etməyin yollarını axtarmağın vaxtı yenə gələcək”.

Onilliklər ərzində müxtəlif ölkələrin alimləri və mühəndisləri dəmirin birbaşa azaldılması üçün məqbul texnologiya tapmağa çalışırlar. Yüzlərlə patent verilmiş, müxtəlif qurğular, qurğular, sobalar təklif edilmiş və yaradılmışdır. Ancaq ən perspektivli görünən ideyaları belə uzun müddət həyata keçirmək mümkün olmadı.

Dəmirin birbaşa istehsalı üçün ilk nisbətən uğurlu sənaye qurğusu 1911-ci ildə İsveçdə mühəndis E. Sierinin layihəsinə uyğun olaraq tikilmişdir. Bu texnologiyanın üstünlüyü ondan ibarət idi. dəmirdən oksigeni götürən azaldıcı maddənin kömür və koks istehsalının tullantıları (kömür tozu və koksun incə fraksiyaları) olduğunu və ocağın özünün ucuz kömür növləri ilə qızdırıldığını. Bundan əlavə, əridilmiş metalın keyfiyyəti çox yüksək idi, buna görə İsveç həmişə məşhur olmuşdur. Lakin proses bir neçə gün çəkdiyi üçün bu texnologiya geniş istifadə olunmadı. İsveç qurğusu o vaxta qədər domna sobasının - açıq ocaq və ya yüksək soba - konvertorun yaxşı işləyən "duetləri" ilə rəqabət apara bilməzdi.

Birbaşa dəmir istehsalı texnologiyasının inkişafında mühüm addım 1918-ci ildə isveçli mühəndis M.Viberqin bu məqsədlə tərkibində dəm qazı və hidrogen olan yanar qazdan istifadə etməklə val sobasında reduksiya prosesinin aparılmasını təklif etdiyi zaman atılmışdır. Metod filizi 95 faiz dəmirə çevirməyə imkan verdi. Lakin (və burada bəzi "amma"lar var) bu metodun əhəmiyyətli bir çatışmazlığı var idi: azaldıcı qazın istehsalı üçün ilkin xammal eyni koks idi və onun qazlaşdırılması üçün kompleks və bahalı qurğular - elektrik qaz generatorları lazım idi.

Ölkəmizdə Sibir Metallurgiya İnstitutunun dosenti V.P.Remin domna texnologiyasının böyük həvəskarı idi. Hələ 30-cu illərin sonlarında o, dağlarda buz kimi maili dibdən aşağı sürüşərək filizin əridilməli olduğu elektrik sobasının dizaynını işləyib hazırladı (buna görə də soba buzlaq ocağı adlanırdı), sonra isə dəmir ərintidən çıxarılacağı güman edilir. Faşist Almaniyasının ölkəmizə xain hücumu metallurqların qarşısında bir çox çətin vəzifələr qoydu və bu təcrübələr daha yaxşı vaxtlara qədər təxirə salınmalı oldu.

Domna sobası: 1 - keçmək; 2 - qəbuledici huni: 3 - yük paylayıcısı: 4 - hava lansası; 5 - çuqun taphole: 6 - şlak taphole.

Amma onlar gələndə belə məlum oldu ki, mütəxəssislərin ümumi baxışı yoxdur. Bəziləri qeyd-şərtsiz olaraq əsrlər boyu sınaqdan keçirilmiş domna sobasını müdafiə etdi, digərləri isə partlayışsız və kokssuz perspektivlər gördü. 1958-ci ildə filizdən dəmirin birbaşa istehsalı haqqında danışan akademik İ.P.Bardin qeyd edirdi ki, “elmi araşdırmalar sahəsində günahlarının cəzası olaraq domna sobasını metallurgiyanın boynunda asılmış dəyirman daşı adlandıran məşhur amerikalı metallurq. , hazırda metallurgiyanın əsaslana biləcəyi yeganə bölmə kimi domna sobasına qayıtmaq üçün konkret prosesləri nəzərdən keçirmək məcburiyyətində qaldı.

O illərdə metallurgiyanın həqiqətən də domna sobasına diqqətəlayiq alternativi yox idi. Dəmirin birbaşa filizdən alınması üsullarının işlənib hazırlanması üçün çoxsaylı cəhdlərə baxmayaraq, uzun müddət metallurqları qeyd-şərtsiz qane edəcək həll yolu tapmaq mümkün olmadı. Ya texnoloji sxem qüsursuz idi, ya da avadanlıq etibarsız və ya səmərəsiz olduğu ortaya çıxdı, ya da nəticədə metalın keyfiyyəti arzuolunan dərəcədə qaldı. Bundan əlavə, təklif olunan variantlar çox vaxt iqtisadi cəhətdən əsaslandırılmırdı: metal çox bahalı oldu. Azaldıcı agentin seçimi də çətin məsələ olaraq qalırdı. İsveç, SSRİ və ABŞ-da axtarışlar dalana dirənib. Meksika, Venesuela, Almaniya və Yaponiya filizlərdən dəmirin birbaşa çıxarılması üçün bir neçə kiçik qurğu işlədirdilər.

Bu ölkələrin yeni texnologiyanı ilk tətbiq etmələri təəccüblü deyildi. Məsələn, İsveçdə metallurgiya uzun müddət yüksək keyfiyyətli polad istehsalı üzrə ixtisaslaşmışdır və təcrübənin göstərdiyi kimi, birbaşa reduksiya yolu həm də metalın keyfiyyətinin birbaşa yaxşılaşdırılması yoludur. O ki qaldı Meksika və Venesuelaya, istər-istəməz lider oldular - bu ölkələrin kokslaşan kömürləri yoxdur, lakin onların böyük təbii qaz ehtiyatları var, ona görə də qara metallurgiyanı ənənəvi əsaslarla, yəni domna sobaları tikməklə inkişaf etdirə bilmədilər. istədilər.

50-ci illərin sonlarında metallurqlar qazın birbaşa dəmir istehsalı proseslərində azaldıcı agent kimi çıxış etməli olduğuna dair qəti bir qənaətə gəldilər. Bu o demək idi ki, Viberqin təklif etdiyi istiqamətdə əlavə axtarışlar aparılmalıdır. Tezliklə bir sıra ölkələrdə uğurlu həll yolları tapıldı. Beləliklə, təklif olunan texnologiyalardan birinin üstünlüyü ondan ibarət idi ki, azaldıcı maddə praktiki olaraq pulsuz oldu: ixtiraçılar əvvəllər atmosferə buraxılan elektrik polad əritmə sexlərinin tullantı qazından istifadə etməyi təklif etdilər. Başqa bir orijinal həll var idi. Dəmirin reduksiyasının baş verdiyi val sobasından qaynar qaz göylərə deyil, rekuperatora yönəldilir və istiliyini ora daxil olan azaldıcı qaza verirdi.

Qədim dövrlərdə dəmir istehsalı texnologiyası

Filizdən dəmir əldə etmək üçün əvvəlcə kritsa almaq lazımdır. Bunun üçün əvvəlcə səthə yaxın olan oksidləşmiş dəmir filizi istifadə edilmişdir. Onun xassələri aşkar edildikdən sonra belə yataqlar intensiv işlənilməsi nəticəsində tez tükənmişdir.

Bataqlıq filizləri daha çox yayılmışdır. Onlar subatlantik dövrdə, bataqlıq prosesi zamanı dəmir filizi su anbarlarının dibinə çökdüyü zaman əmələ gəlmişdir. Bütün orta əsrlər boyu qara metallurgiya bataqlıq filizlərindən istifadə edirdi. Onlarla hətta rüsum da ödəyiblər. Filizdən nisbətən böyük miqdarda dəmir istehsalı pendir sobasının ixtirasından sonra mümkün oldu. Bu ad domna sobalarında qızdırılan hava partlayışının ixtirasından sonra yaranmışdır. Qədim dövrlərdə metallurqlar dəmirçini xam (soyuq) hava ilə qidalandırırdılar. 900 o temperaturda dəmir oksiddən oksigeni çıxaran karbon qazının köməyi ilə filizdən dəmir reduksiya edilir və şlakda isladılmış xəmir və ya formasız, məsaməli parça - kritsa alınır. Bu prosesi həyata keçirmək üçün karbon qazı mənbəyi kimi kömür lazım idi. Sonra kritsa ondan şlakları çıxarmaq üçün saxtalaşdırıldı. Bəzən dəmir əritmə adlanan pendir istehsalı üsulu qənaətcil deyil, lakin uzun müddət qara metal əldə etməyin yeganə və dəyişməz üsulu olaraq qaldı.

Əvvəlcə adi çuxurlarda dəmir əridilib, üstü bağlandı, sonra gil sobaları tikilməyə başladı. Döşəmənin iş yerinə lay-layla əzilmiş filiz və kömür yüklənir, bütün bunlar yandırılır, xüsusi (dəri) körüklərlə burun dəliklərindən hava sıxılırdı. Qaya 1300-1400 o temperaturda şlaklara çökür, bu zaman polad əldə edilir - 0,3 ilə 1,2% arasında olan dəmir. karbon. Soyuduqca çox sərt olur. Çuqun əldə etmək üçün - 1,5-5% karbon tərkibli əriyən dəmir - böyük bir iş sahəsi olan daha mürəkkəb bir döymə dizaynına ehtiyacınız var. Bu zaman dəmirin ərimə nöqtəsi aşağı idi və o, şlakla birlikdə sobadan qismən çölə çıxdı. Soyuyanda kövrək olur, əvvəlcə tullanırdı, sonra isə ondan istifadə etməyi öyrəndilər. Çuqundan elastik dəmir etmək üçün ondan karbon çıxarmaq lazımdır.

Dəmir ərintilərinin yaradılması texnologiyası

Filizdən dəmir əldə etmək üçün ilk cihaz birdəfəlik pendir sobası idi. Çox sayda mənfi cəhətləri ilə, uzun müddət filizdən metal əldə etməyin yeganə yolu bu idi.

Qədim insanlar uzun müddət zəngin və xoşbəxt yaşayırdılar - jasperdən daş baltalar hazırlanırdı, mis əldə etmək üçün malaxit yandırılırdı, lakin bütün yaxşı şeylər sona çatmağa meyllidir. Aralıq dənizinin qədim sivilizasiyasının dağılmasının səbəblərindən biri mineral ehtiyatların tükənməsi idi. Qızıl xəzinədə yox, dərinlikdə tükəndi, hətta “Tin Adaları”nda da tükəndi. Sinay və Kiprdə hələ də mis hasil edilsə də, indi işlənməkdə olan yataqlar romalılar üçün mövcud deyildi. Digər şeylərlə yanaşı, pendir emalı üçün yararlı filiz də tükənib. Hələ bir çox qurğu var idi.

Lakin sahibsizləşmiş Avropanı məskunlaşdıran barbar tayfaları uzun müddət onun mineral ehtiyatlarının sələfləri tərəfindən tükəndiyini bilmirdilər. Metal istehsalında böyük azalma nəzərə alınarsa, Romalıların laqeyd yanaşdıqları resurslar uzun müddət kifayət idi. Daha sonra metallurgiya ilk növbədə Almaniyada və Çexiyada canlanmağa başladı - yəni romalıların çubuqlar və təkər arabaları ilə çatmadığı yerlərdə.

Qara metallurgiyanın inkişafının daha yüksək mərhələsi Avropada stükko sobaları adlanan daimi yüksək sobalarla təmsil olunurdu. Bu, həqiqətən hündür bir soba idi - dartma qabiliyyətini artırmaq üçün dörd metrlik bir boru ilə. Lütfən maşının körükləri artıq bir neçə nəfər, bəzən də su mühərriki tərəfindən yellənirdi. Stukofendə gündə bir dəfə kritsa çıxarılan qapılar var idi.

Stukofenlər eramızdan əvvəl I minilliyin əvvəllərində Hindistanda icad edilmişdir. Eramızın əvvəllərində Çinə gəldilər və 7-ci əsrdə ərəblər “ərəb” rəqəmləri ilə birlikdə bu texnologiyanı Hindistandan götürdülər. 13-cü əsrin sonlarında Stuktofens Almaniya və Çexiyada görünməyə başladı (və hətta bundan əvvəl onlar İspaniyanın cənubunda idilər) və növbəti əsrdə bütün Avropaya yayıldılar.

Stukofenin məhsuldarlığı pendir üfürən sobanın məhsuldarlığı ilə müqayisə olunmayacaq dərəcədə yüksək idi - o, gündə 250 kq-a qədər dəmir istehsal edirdi və içindəki ərimə temperaturu dəmirin bir hissəsini çuqun vəziyyətinə qədər karbürləşdirmək üçün kifayət idi. Lakin soba dayandırıldıqda, stükko çuqun dibində donaraq şlakla qarışdı və o zaman onlar metalı yalnız döymə yolu ilə şlakdan təmizləyə bildilər, lakin çuqun buna borc vermədi. Onu atmaq lazım idi.

Ancaq bəzən gips çuqun üçün bir az istifadə tapmağa çalışırdılar. Məsələn, qədim hindular tabutları çirkli çuqundan, türklər isə 19-cu əsrin əvvəllərində top güllələri tökürdülər. Tabutların necə olduğunu mühakimə etmək çətindir, amma içindən çıxan top güllələri belə idi.

Toplar üçün güllələr 16-cı əsrin sonlarında Avropada dəmir şlaklardan atılırdı. Yollar tökmə səki daşlarından düzəldilib. Nijni Tagildə bünövrəsi tökmə şlak bloklarından olan binalar hələ də qorunub saxlanılır.

Metallurqlar ərimə temperaturu ilə məhsulun məhsuldarlığı arasında əlaqəni çoxdan müşahidə ediblər - o, nə qədər yüksək olarsa, filizdə olan dəmirin bir o qədər çox hissəsini bərpa etmək olardı. Buna görə də, gec-tez onlara havanı əvvəlcədən qızdırmaqla və borunun hündürlüyünü artırmaqla stukofeni sürətləndirmək fikri gəldi. 15-ci əsrin ortalarında Avropada yeni bir soba növü meydana çıxdı - blauofen, polad istehsalçılarına dərhal xoşagəlməz sürpriz verdi.

Daha yüksək ərimə temperaturu həqiqətən filizdən dəmir məhsuldarlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırdı, həm də çuqun vəziyyətinə qədər karbürləşdirilmiş dəmirin nisbətini artırdı. İndi, stükko maşınındakı kimi 10% deyil, məhsulun 30% -i heç bir məqsəd üçün uyğun olmayan çuqun - "donuz əti dəmiri" idi. Nəticədə, qazanılan qazanclar çox vaxt modernləşdirmə üçün pul ödəmirdi.

Blauofen çuqun, stükko çuqun kimi, sobanın dibində bərkidilir, şlak ilə qarışdırılır. Bir az daha yaxşı oldu, çünki daha çox idi, buna görə şlakın nisbi tərkibi daha az idi, lakin tökmə üçün yararsız olaraq qalmağa davam etdi. Blauofendən əldə edilən çuqun olduqca güclü olduğu ortaya çıxdı, lakin yenə də çox heterojen olaraq qaldı - ondan yalnız sadə və kobud əşyalar çıxdı - balyozlar, anvillər. Artıq xeyli sayda top gülləsi çıxmışdı.

Bundan əlavə, pendir sobalarında yalnız daha sonra karbürləşdirilmiş dəmir əldə edilə bilərsə, stukofen və blauofendə kritsanın xarici təbəqələrinin poladdan olduğu ortaya çıxdı. Blauofen kritlərində dəmirdən daha çox polad var idi. Bir tərəfdən, bu yaxşı görünürdü, amma polad və dəmiri ayırmaq çox çətin oldu. Karbon tərkibinə nəzarət etmək çətinləşdi. Yalnız uzun döymə onun paylanmasının vahidliyinə nail ola bilərdi.

Bir vaxtlar bu çətinliklərlə üzləşən hindlilər daha da irəli getməyərək texnologiyanı təkmilləşdirməyə başladılar və damask polad istehsalına gəldilər. Amma hindliləri o zamanlar məhsulun kəmiyyəti yox, keyfiyyəti maraqlandırırdı. Çuqun üzərində təcrübə aparan avropalılar tezliklə dəmir metallurgiyasını keyfiyyətcə yeni səviyyəyə qaldıran bir çevrilmə prosesini kəşf etdilər.

Metallurgiyanın inkişafının növbəti mərhələsi domna sobalarının meydana çıxması idi. Ölçülərin artması, havanın əvvəlcədən qızdırılması və mexaniki partlayış səbəbindən belə bir sobada filizdən olan bütün dəmir çuquna çevrilir, əridilir və vaxtaşırı kənara buraxılır. İstehsal davamlı oldu - soba gecə-gündüz işləyirdi və soyumadı. Gündə bir ton yarıma qədər çuqun istehsal edirdi. Dəmirdə çuqunu dəmirə damıtmaq onu kritsadan döyməkdən daha asan idi, baxmayaraq ki, döymə hələ də tələb olunurdu - amma indi şlakdan dəmiri deyil, dəmirdən şlak döyürdülər.

Domna sobalarından ilk dəfə Avropada 15-16-cı əsrlərin əvvəllərində istifadə edilmişdir. Yaxın Şərqdə və Hindistanda bu texnologiya yalnız 19-cu əsrdə ortaya çıxdı (çox güman ki, Yaxın Şərqdə xarakterik su çatışmazlığı səbəbindən su mühərriki istifadə edilmədiyi üçün). Avropada yüksək sobaların olması onun 16-cı əsrdə metalın keyfiyyətinə görə yoxsa, şaftda Türkiyəni qabaqlamağa imkan verdi. Bu, şübhəsiz ki, mübarizənin nəticəsinə təsir etdi, xüsusən də topların çuqundan tökülə biləcəyi ortaya çıxanda.

17-ci əsrin əvvəllərindən İsveç Avropada dəmirin yarısını istehsal edən Avropa dəmirçisinə çevrildi. 18-ci əsrin ortalarında bu baxımdan onun rolu başqa bir ixtira - kömürün metallurgiyada istifadəsi səbəbindən sürətlə azalmağa başladı.

Əvvəla, qeyd etmək lazımdır ki, 18-ci əsrə qədər kömür metallurgiyada praktiki olaraq istifadə edilməmişdir - məhsulun keyfiyyətinə zərər verən çirklərin, ilk növbədə kükürdün çox olması səbəbindən. İngiltərədə 17-ci əsrdən etibarən kömür çuqun əridilməsi üçün gölməçə sobalarında istifadə olunmağa başladı, lakin bu, kömürə yalnız kiçik qənaət etməyə imkan verdi - yanacağın çox hissəsi əritməyə sərf edildi, burada təması istisna etmək mümkün deyildi. filizlə kömür.

O dövrün bir çox metallurgiya peşələri arasında bəlkə də ən çətin peşəsi gölməçəçilik idi. Puding demək olar ki, bütün 19-cu əsrdə dəmir əldə etməyin əsas üsulu idi. Bu, çox çətin və vaxt aparan proses idi. Onun altındakı iş belə gedirdi: Dəmir odlu sobanın dibinə yüklənir; əridilər. Karbon və digər çirklər metaldan yandıqca, metalın ərimə temperaturu artdı və kifayət qədər təmiz dəmirin kristalları maye əriməsindən "donmağa" başladı. Sobanın dibində yapışqan xəmirə bənzər bir kütlə yığıldı. Gölcükçü işçilər dəmir qırıntılarından istifadə edərək xəmirin yuvarlanması əməliyyatına başlayıblar. Kütləvi metalı lomla qarışdıraraq, lomun ətrafına dəmir parçası, yaxud kritsa yığmağa çalışdılar. Belə bir topağın çəkisi 50 - 80 kq və ya daha çox idi. Kritsa sobadan çıxarıldı və birbaşa çəkicin altına verildi - şlak hissəciklərini çıxarmaq və metalı sıxlaşdırmaq üçün döymə üçün.

Onlar 1735-ci ildə İngiltərədə kükürdün kokslaşdırılması yolu ilə aradan qaldırılmasını öyrəndilər, bundan sonra dəmir əritmək üçün böyük kömür ehtiyatlarından istifadə etmək mümkün oldu. Ancaq İngiltərədən kənarda bu texnologiya yalnız 19-cu əsrdə yayıldı.

Metallurgiyada yanacaq sərfiyyatı o vaxt da çox idi - domna sobası saatda bir vaqon kömür yeyirdi. Kömür strateji resursa çevrilib. İsveçin özündə və Finlandiyada odun bolluğu isveçlilərə istehsalı belə miqyasda inkişaf etdirməyə imkan verdi. Daha az meşələri olan (və hətta bunlar donanmanın ehtiyacları üçün ayrılmış) ingilislər kömürdən istifadə etməyi öyrənənə qədər İsveçdə dəmir almaq məcburiyyətində qaldılar.

Dəmir əritmənin elektrik və induksiya üsulları

Polad kompozisiyalarının müxtəlifliyi onların əridilməsini çox çətinləşdirir. Axı, açıq ocaq sobasında və konvertorda atmosfer oksidləşir və xrom kimi elementlər asanlıqla oksidləşir və şlaklara çevrilir, yəni. itirirlər. Bu o deməkdir ki, 18% xromlu polad əldə etmək üçün sobaya bir ton polad üçün 180 kq-dan çox daha çox xrom verilməlidir. Xrom isə bahalı metaldır. Bu vəziyyətdən çıxış yolunu necə tapmaq olar?

20-ci əsrin əvvəllərində bir həll tapıldı. Metal əritmək üçün elektrik qövsünün istiliyindən istifadə etmək təklif edildi. Metal qırıntıları dairəvi sobaya yükləndi, çuqun töküldü, karbon və ya qrafit elektrodları endirildi. Onlarla sobadakı metal ("hamam") arasında temperaturu təxminən 4000 ° C olan elektrik qövsü yarandı. Metal asanlıqla və tez əriyir. Və belə bir qapalı elektrik sobasında hər hansı bir atmosfer yarada bilərsiniz - oksidləşdirici, azaldıcı və ya tamamilə neytral. Başqa sözlə, qiymətli elementlərin yanmasının qarşısını almaq olar. Yüksək keyfiyyətli poladların metallurgiyası belə yaradılmışdır.

Daha sonra elektrik əriməsinin başqa bir üsulu - induksiya təklif edildi. Fizikadan məlumdur ki, yüksək tezlikli cərəyanın keçdiyi sarğıya metal keçirici qoyularsa, onda cərəyan induksiya olunur və keçirici qızdırılır. Bu istilik müəyyən bir müddətdə metalı əritmək üçün kifayətdir. Bir induksiya sobası, astarına daxil edilmiş bir spiral olan bir tigedən ibarətdir. Spiraldan yüksək tezlikli cərəyan keçir və potada olan metal əriyir. Belə bir sobada hər hansı bir atmosfer yarada bilərsiniz.

Elektrik qövs sobalarında ərimə prosesi adətən bir neçə mərhələdə baş verir. Birincisi, lazımsız çirklər metaldan yandırılır, onları oksidləşdirir (oksidləşmə dövrü). Sonra bu elementlərin oksidlərini ehtiva edən şlaklar sobadan çıxarılır (yüklənir), ferroərintilər - metala daxil edilməli olan elementləri olan dəmir ərintiləri yüklənir. Ocaq bağlanır və ərimə hava girişi olmadan davam edir (bərpa müddəti). Nəticədə, polad müəyyən bir miqdarda tələb olunan elementlərlə doyurulur. Hazır metal bir çömçəyə buraxılır və tökülür.

Dəmir istehsalında kimyəvi reaksiyalar

Müasir sənayedə dəmir dəmir filizindən, əsasən hematitdən (Fe 2 O 3) və maqnetitdən (Fe 3 O 4) alınır.

Filizlərdən dəmir çıxarmağın müxtəlif yolları var. Ən çox yayılmışı domen prosesidir.

İstehsalın birinci mərhələsi 2000 °C temperaturda yüksək sobada dəmirin karbonla reduksiyasıdır. Domna sobasında koks şəklində karbon, aqlomerat və ya qranullar şəklində dəmir filizi və flux (məsələn, əhəngdaşı) yuxarıdan qidalanır və aşağıdan məcburi isti hava axını ilə qarşılanır.

Ocaqda koksdakı karbon atmosfer oksigeni ilə dəm qazına (karbon monoksit) oksidləşir:

2C + O 2 → 2CO.

Öz növbəsində, karbonmonoksit filizdən dəmiri azaldır:

3CO + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3CO 2.

Flux filizdən arzuolunmaz çirkləri, ilk növbədə kvars (silikon dioksid) kimi silikatları çıxarmaq üçün əlavə edilir. Tipik bir axın əhəngdaşı (kalsium karbonat) və dolomit (maqnezium karbonat) ehtiva edir. Digər axıntılar digər çirklərə qarşı istifadə olunur.

Flusun təsiri: kalsium karbonat istiliyin təsiri altında kalsium oksidinə (sürtün) parçalanır:

CaCO 3 → CaO + CO 2 .

Kalsium oksidi silisium dioksidlə birləşərək şlak əmələ gətirir:

CaO + SiO 2 → CaSiO 3.

Şlak, silikon dioksiddən fərqli olaraq, sobada əridir. Dəmirdən daha yüngül olan şlak səthdə üzür və metaldan ayrıca drenaj edilə bilər. Sonra şlak tikinti və kənd təsərrüfatında istifadə olunur. Domna sobasında istehsal olunan ərinmiş dəmir kifayət qədər çox karbon (çuqun) ehtiva edir. Çuqun birbaşa istifadə edildiyi hallar istisna olmaqla, əlavə emal tələb olunur.

Həddindən artıq karbon və digər çirklər (kükürd, fosfor) çuqundan açıq ocaq sobalarında və ya konvertorlarda oksidləşmə yolu ilə çıxarılır. Elektrik sobaları ərintili poladların əridilməsi üçün də istifadə olunur.

Domna prosesinə əlavə olaraq, birbaşa dəmir istehsalı prosesi geniş yayılmışdır. Bu zaman əvvəlcədən əzilmiş filiz xüsusi gil ilə qarışdırılır, qranullar əmələ gəlir. Qranullar yandırılır və tərkibində hidrogen olan isti metan çevrilmə məhsulları ilə şaft sobasında işlənir. Hidrogen asanlıqla dəmiri kükürd və fosfor kimi çirklərlə çirkləndirmədən dəmiri azaldır - kömürdə ümumi çirklər. Dəmir bərk formada alınır və sonradan elektrik sobalarında əridilir.

Kimyəvi cəhətdən təmiz dəmir onun duzlarının məhlullarının elektrolizi yolu ilə əldə edilir.