Mavzu №1. Qora metallurgiyaning asosiy tushunchalari. Po‘lat ishlab chiqarish

12.4 rasm. Metall tarkibidagi [R] miqdorini eritish jarayoni oxiridagi shlak miqdori (eritish massasiga nisbatan % xisobida) xar xil bo‘lgan birlamchi R_bir bo‘lgandagi bog‘liqligi. SHlakning asosliylik ko‘rsatgichi (CaO)/(SiO₂) = l,8; (FeO) = 15%
Suyuq temir tarkibida oltingugurt cheklanmagan miqdorda erishi va cheklangan miqdorda qattiq holatda bo‘lishi mumkin.Po‘latni kristallanish vaqtida oxirgi bo‘lib FeS kristallanadi.Fe va FeS past xaroratli eftektika ( suyuq 988^oC ) xosil qiladi.Agar yana bu birikmada kislorod xam qatnashsa erish xarorati yanada pasayadi.Po‘lat tarkibidagi boy C fazasi odatda cho‘zilgan ip ko‘rinishida bo‘lib po‘latga ishlov berish vaqtida ( bolg‘alash,prokatlash va b).Bu faza yumshab po‘lat xususiyatini o‘zgarishiga yani po‘latning qizish mo‘rtlashuvligi oqibatida parchalanishiga olib keladi.

Qizish mo‘rtlashuvchanligi ayniqsa quyma po‘latlarda ko‘p kuzatiladi.Chunki bu po‘latlarda sulfidlar va sulfide oksidlari dastlabki xosil bo‘lgan C zarralari oldida to‘planadi.Agar po‘latga bir marta issiq ishlov berilsa ( ezish shaklini o‘zgartirish ) xosil bo‘lgan sulfid zarralarini parchalanishi oqibatida qizish mo‘rtlashuvchanligi kamayadi.S ni Fe da erishi oqibatida issiqlik ajralib chiqadi.

¹/₂ C_G [ C ].

Suyuq Fe da C faolligi eritmaning tarkibiga bog‘liq.Shuningdek eritma tarkibidagi C va SiO₂ oltingugurtni siqib chiqarib o‘rnini egallaydi.Shuning uchun yuqori miqdorda C va SiO₂ bo‘lgan cho‘yanni C dan tozalash po‘latga nisbatan oson.C yuzasi faol element hisoblanadi.Shuning uchun C miqdorini ko‘payishi Fe -C sistemasining sirt tarangligini kamaytirib yuboradi.C ni yuza faolligini uning fazalari o‘rtasidagi chegarada to‘planishiga olib keladi.Shuning uchun yuqori natijaga erishish maqsadida eritma suniy ravishda aralashtiriladi.Buning oqibatida metal va oltingugurtsizlantiruvchi fazalar yuzalarining tasirlashish doirasi keng bo‘ladi.Lekin shuni xam inobatga olish kerakki metal tarkibidagi ayrim boshqa qo‘shimchalar xam yuzasi faol elementlardir.Masalan kislorod shunday elementlar qatoriga kiradi.SHuning uchun agar metal tarkibida kislorod miqdori ko‘p bo‘lsa metal va kislorod bilan qoplangan oltingugurtsizlantiruvchi fazalar o‘rtasidagi tasirlashish doirasini kamayishiga olib keladi.Buning oqibatida oltingugurtsizlantiruvchi reaksiya qiyin kechadi.Agar metal tarkibidagi kislorodning miqdorini kamaytirilsa ( odatda 0.01 % dan kam ) bo‘ladi.S ni yuzaga singish qobilyati kislorodnikiga nisbatan ko‘payib metal tarkibida ajralib chiqishi ko‘payadi.

Desulfurator elementlari C ni Fe bilan birikkanda xosil bo‘lgan erkin energiyasidan kam energiyaga ega bo‘lgan elementlarga aytiladi.Ular Mn,Mg,Na,Ca,seziy va kam tarqoq elementlardir.Amaliyotda barcha bu elementlardan foydalaniladi.Cho‘yanni domna jarayonidan tashqarida S dan tozalashda Na ni soda shaklida ,Mn ni toza xolida yoki qotishma xolida,kalsiyni oxaktosh shaklida,Mg ni ruda yoki qotishma xolida foydalaniladi.Kamyob metallar kelib chiqishi jixatidan C ga eng yaqin elementlardir.Yuqorida aytib o‘tilgan barcha materiallar ichida eng arzoni va tarqalgani bu oxaktoshdir.

Po‘lat ishlab chiqarish jarayonidagi C ning asosiy manbai bu cho‘yandir.Qolaversa yuklanayotgan lomlar bilan xam malum miqdorda C kirib ketsa mazut yoki gaz bilan qizdiriluvchi pechlar atmosferasida xam C bo‘ladi.Cho‘yan tarkibidagi malum bir miqdordagi C domna pechidan quyidagi reaksiya orqali chiqib ketadi.

[FeC]+[Mn]=(MnC)+Fe_c

Po‘lat quyish agregatida erigan metal tarkibidagi C shlakka CaC xosil bo‘lishi orqali o‘tadi.

[FeC]+(CaO)=(CaC)+(FeO)

Bu reaksiya fazalar o‘rtasidagi chegarada boradi.Bu yuzaning kengayishi reaksiyani borish tezligini orttiradi.Vanna tubidagi C ni shlak tarkibiga singishi ( diffuziya ) juda sekin kechadigan jarayondir. Uni tezlashtirish maqsadida metallni suniy ravishda aralashtiriladi ( qaynatib,inert gaz purkash orqali yoki elektromagnit yordamida).Agar shlak tarkibida CaO didan tashqari MnO mavjud bo‘lsa quyidagi reaksiya borishi mumkin.

[FeC]+( MnO )=(MnC)+(FeO)

Yuqoridagi bu ikkita reaksiyadan xosil bo‘lgan CaC va MnC lari metal tarkibida deyarli erimaydi.

C ni tarqalish koeffitsienti – bu shlak va metal tarkibidagi C ning konsentratsiyasidir.

Yuqoridagilardan kelib chiqqan xolda metal tarkibidan C ni yo‘qolishiga quyidagilar yordam beradi.

1. 
   Asosli shlakda CaO ning yuqori faolligi.
   
2. 
   Metallning kam oksidlanganligi va shlakning xam kam oksidlanganligidir.
   
3. 
   Shlak tarkibidagi C ning miqdorini kamayishi ( shlakni tortib olinishi xamda yangi qatlam xosil qiluvchi qo‘shimchalarni qo‘shilishi).
   
4. 
   Metallni shlak bilan aralashtirib ( tasirlashish ) yuzasini kengayishi.
   
5. 
   Vanna xaroratini ortishi.
   

[C]+O_2g=CO_2g

Metall yuzasiga O₂ purkalganda quyidagi reaksiya borishi mumkin.