Qora metallar Reja

Qora metallar
Reja:

1. 
   Qora metallurgiya 
   
2. 
   Qora metallar va ularning ahamiyati
   
3. 
   Metallar olish uchun xom ashyo.
   

Qora metallurgiya — metallurgiya sanoatining sohalaridan biri. Domna, poʻlat eritish, prokat metallurgiyasi, metall buyumlar ishlab chiqarish, ruda xom ashyosini qazib olish, boyitish, maydalash, koks kimyosi ishlab chiqarishi, ferroqotishmalar va oʻtga chidamli materiallar tayyorlash, noruda xom ashyo qazib olish va qora metallarni qayta eritish tarmoqlarini oʻz ichiga oladi. Sovuqlayin yoki qizdirib ishlangan prokat, poʻlat trubalar va metall buyumlar Qora metallurgiya mahsu-lotlarining muhim turlari hisoblanadi.

Kishilik jamiyati taraqqiyotida mehnat qurollari va qurol-yarogʻlar juda muhim ahamiyat kasb etgan. Ular, asosan, yogʻoch, suyak, tosh (qarang Tosh davri) va temirdan (qarang Temir davri) tayyorlangan. Qora metallurgiya xalq xoʻjaligining koʻpgina tarmoqlarini rivojlantirishning asosi hisoblanadi. Kimyo sanoati, rangli metallurgiya, qurilish materiallari sanoati mahsulotlari bilan birga qora metallar mashinasozlik va qurilishda asosiy konstruksion material hisoblanadi. Oʻzbekistonda yetakchi mashinasozlik tarmoqlari ishlatadigan konstruksion materiallarning umumiy hajmida qora metallar asosiy oʻrinni egallaydi.
Oʻzbekistonda bir necha kichikroq temir konlari bor. Sanoat ahamiya-tiga molik temir konlari — magmatogen genezisli, magnetit-gematit tarkibli Surenota (Toshkent viloyati) hamda asosan titan-magnetitli Tebinbulok temir koni (Qoraqalpogʻiston) shular jumlasidan. Oʻzbekistondagi temir konlari resurslari: Jizzaxdagi temir koni — 150 million t, Surenota temir koni — 50 million, t, Tebinbuloq temir koni — 100 million t dan koʻp. Oʻrta Osiyoda birinchi zamonaviy metallurgiya kombinati 1944-yil ishga tushirilgan (qarang Oʻzbekiston metallurgiya kombinati). Oʻzbekiston metallurgiya sanoatida 500 ming tonnaga yaqin poʻlat, 450 ming tonnaga yaqin tayyor prokat ishlab chiqariladi (2005).

Ayrim atamalarning ma’nolari

Prokat ― metall va metall qotishmalarini qizdirib yoki sovuqlayin maxsus vallar orasidan o`tkazib tayyorlanadigan buyumlar. Masalan, list, rels, truba, sim va boshqalar.
Koks ― tabiiy yoqilg`ilar (toshko`mir, neft , torf va boshqalar) yoki ularning qayta ishlangan mahsulotini havo ishtirokisiz 950-1050 °C gacha qizdirish jarayonida hosil bo`ladigan uglerodli qattiq qoldiq.
Legirlash ― metall qotishmalariga, ma’lum kimyoviy tarkibga, strukturaga va kerakli xossaga ega bo`lgan qotishmalar olishga imkon beruvchi elementlar (xrom, nikel, molibden va boshqalar) qo`shish.
Flyuslar ― metallarning kavsharlanadigan yoki payvandlanadigan sirtida hosil bo`luvchi oksidlarni eritib yuborish, shlak hosil qilish, metall tarkibini kerakligicha o`zgartirish uchun mo’ljallangan material. Asosli (ohak, dolomit, pirit qoldig`i, kalsiy, soda), kislotali (kvars, qum, qumtuproqli chaqmoqtosh) va neytral (boksit, plavik shpati) turlari bor.
Qora metallar va ularning ahamiyati
Qora metallarga temir va uning asosidagi qotishmalar, marganes (92 % metallurgiyada ishlatiladi) va ba’zan xrom (65 % metallurgiyada ishlatiladi) kiradi. Vanadiy rangli metali ham qora metallurgiyada po`lat va cho`yanni legirlashda ishlatiladi. Qora metallar insoniyat uchun juda muhim xomashyodir. Ko`p qavatli binolar, turar joylarning armaturalari, tomlari, og`ir texnikalar va avtomashinalarning asoslari, xo`jalikda foydalaniladigan asbob uskunalarning metall qismlari, harbiy texnika, qurol-yarog`lar temir qotishmalar, po`lat va cho`yandan tayyorlanadi. So`nggi 1-2 asr ichida qora metallurgiya kimyo fani va fan- texnika yutuqlari asosida jadal rivojlandi. Yuqori mustahkamlikka ega po`lat va cho`yanning turli tarkibli markalari ishlab chiqarilmoqda.
Domna jarayoni
Rudalardan temir olish uning oksidlarini Uglerod (II) - oksid va koks bilan qaytarishga asoslangan. Bunda toza temir emas, uning ko`mir va boshqa qo`shimchalar (kremniy, marganes, oltingugurt, fosfor ) bilan qotishmasi olinadi. Bu qotishma cho`yan deyiladi. Cho`yan domna pechlarida, ya’ni domnalarda suyuqlantirib olinadi. Domna hajmi 5000 metr kub va ba- landligi 80 m bo`lgan, ichki tomoniga o`tga chidamli g`ish qoplangan va tashqi tomondan po`lat sirt bilan o`ralgan (mustahkam bo`lishi uchun) murakkab inshootdir. Domnaning yuqorigi yarmi – shaxta, yuqori teshigi – koloshnik, eng keng qismi – raspar, pastki qismi – gorn deb ataladi. Boshlang`ich materiallar: shixta – tarkibida temir oksidi, shuningdek, koks, flyuslar mavjud bo`lgan ruda. Koks issiqlik manbai bo`lib xizmat qiladi, shuningdek undan qaytaruvchi – uglerod (II) – oksid olish uchun foydalaniladi. Flyuslar bekorchi jinsni oson suyuqlanadigan birikmalarga – shlaklarga aylantiradi. Domnaga koloshnik orqali boshlang`ich materiallar (navbatlashib keladigan qatlamlar holida) solinadi. Ko`mirning yonishi va zaruriy haroratnisaqlab turish uchun gorndagi maxsus teshik orqali kislorodga boyitilgan havo puflanadi. Gornning yuqorigi, harorat 1850 °C ga yetadigan qismida koks 600- 800 °C gacha qizdirilgan, puflanadigan havo oqimida shiddat bilan yonadi.
Cho`yan va po`lat
Domnada suyqlantirilgan cho`yan tarkibida 93 % atrofida temir, 4.5 % gacha uglerod, kremniy 0.5-2%, marganes 1-3 % , fosfor 0.02-2.5 % va oltingugurt 0.005-0.08 % bo`ladi. Cho`yan mo`rt, bolg`alanmaydi. Cho`yan ikki xil: oq va kulrang bo`ladi. Kulrang cho`yan tarkibidagi uglerod grafit holida bo`ladi va sindirilganda kulrang tusli bo`ladi. Texnikada u quyish (mashinalarning og`ir qismlarini, maxoviklarni quyish) uchun ishlatiladi. Oq cho`yan tarkibida uglerod asosan sementit Fe3C holida bo`ladi, u kulrangdan oqroq. Oq cho`yanning hammasi po`latga aylantirish uchun ketadi. Qattiq po`latda uglerodning miqdori 0.3 dan 1.7 % gacha bo`ladi. Yumshoq po`latda (ilgari u bolg`alanuvchi temir deb atalgan) 0.3 % gacha uglerod bo`ladi. Po`lat cho`yandan farq qilib, oson bolg`alanadi. Tez sovitilganda u qattiq, sekin sovitilganda – yumshoq bo`ladi. Yumshoq po`latga ishlov berish oson. Yumshoq po`latdan mix, boltlar, sim, tomga yopiladigan tunuka, mashinalarning detallari tayyorlanadi. Qattiq po`latdan asboblar yasaladi. Hozirgi texnikada legirlangan po`latlar kata ahamiyatga ega. Ular mashinalarning ko`pchilik qismlarini, uy-ro`zg`or buyumlarini (qoshiq, vilka va boshqalar), trubalar, aviamotorlar va kompressorlarning detallarini ishlab chiqarishda foydalaniladi.
Cho`yandan po`lat olish Cho`yanni qayta ishlab po`latga aylantirish uning tarkibidagi ortiqcha uglerodni va boshqa qo`shimchalarni chiqarib yuborishdan iborat. Bu ularni oksidlash yo`li bilan amalga oshiriladi. Yuqori haroratda kislorod uglerod va boshqa qo`shimchalar oson birikib, oksidlar hosil qiladi. Uglerod (II) – oksid gaz holida chiqib ketadi, qolgan oksidlar flyuslar bilan reaksiyaga kirishib, shlak hosil qiladi, u po`latning yuzasiga qalqib chiqadi. Po`latlarda fosfor va oltingugurt ko`p miqdorda bo`lishi ayniqsa nomaqbuldir: fosfor po`latni sinuvchan qilib qo`yadi, oltingugurt esa qizigan po`latga ishlov berishda darzlar hosil bo`lishiga sabab bo`ladi. Bu qo`shimchalarni yo`qotish uchun suyuqlangan cho`yanga ohak qo`shiladi. Fosfor (V) – oksid P2O5 ohak bilan Ca3(PO4)2·CaO tarkibli tomas shlak hosil qiladi:
P₂O₅ + 4CaO = Ca₃(PO₄)₂·CaO
Oltingugurtni yo`qotish jarayonini quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin: FeS + CaO = CaS + FeO
Tomas shlakdan fosforli o`g`it sifatida foydalaniladi. Cho`yanni qayta ishlab po`latga aylantirishning asosiy usullari marten usuli bilan elektrotermik usuldir. Marten usulida jarayon alangali regenerativ marten pechlari deyiladigan maxsus pechlarda olib boriladi. Pechning suyuq-lantirish vannasiga cho`yan, shuningdek temir-tersak, toza ruda (ularning tarkibida kislorod bo`ladi) va ohak (flyus) solinadi. Pech gaz bilan isitiladi, gaz vanna tepasida yonadi. Pechdagi harorat 1800 °C gacha yetadi. Shixta suyuqlanadi va cho`yandagi uglerod hamda qo`shimchalar pechga yonuvchi gazlar bilan kirayotgan havodagi kislorod, shuningdek, temir-tersak va rudadagi kislorod hisobiga oksidlanadi. Po`lat olishning marten usulida kislorod puflash jarayonni juda jadallashtiradi: pechlarning unumdorligi ortadi, yoqilg`i sarfi kamayadi, chiqadigan po`lat miqdori ko`payadi va uning sifati yaxshilanadi. Marten pechida legirlangan po`latlar olish oson. Buning uchun suyuqlanish tugashidan oldin zaruriy metall va qotishmalar qo`shish kerak. Lekin legirlangan po`latlar odatda maxsus elektr pechlarda 3000 °C dan yuqori haroratda suyuqlantirib olinadi. Bu elektrotermik usul bo`lib, tarkibida qiyin suyuqlanadigan metallar – molibden, volfram mavjud bo`lgan po`latlar olish uchun qo`llaniladi. Marten usuli bilan 85 % gacha po`latlar ishlab chiqariladi. Bu usul bilan bir qatorda bessemer va tomas usullari ham qo`llaniladi. Bessemer usulida ichki tomoniga o`tga chidamli material qoplangan noksimon po`lat idish – maxsus konverterdan foydalaniladi. Tomas usuli fosforga boy temir rudalaridan cho`yan suyuqlantirib olishda qo`llaniladi.
Mendeleyev periodik jadvalida keltirilgan hamma metallarni ikkita katta guruhlarga bo‘lish mumkin: qora va rangli metallar. Qora metallarga: temir va uning qotishmalari, marganets, xrom kiradi. Qolgan hamma metallar ranglidir. Rangli metallarni o‘zi bir necha guruhlarga bo‘linadi: og‘ir, noyob, kamyob va yengil metallardir.
Og‘ir rangli metallar guruhiga kiradi: mis, rux, qo‘rg‘oshin, nikel, qalay va boshqalar, hammasi bo‘lib 18 ta element.
Yengil rangli metallarga kiradi: alYuminiy, magniy, kremniy va boshqalar, hammasi bo‘lib 13 ta element.
Nodir rangli metallarga: oltin, kumush, platina va platinoitlar kiradi, hammasi bo‘lib 8 element.
Noyob rangli metallar esa o‘z qatorida bo‘linadi:
1) qattiq eriydigan metallar: volfram, molibden, titan, niobiy, tantal, sirkoniy hammasi bo‘lib 6 ta element.
2) kamyob yerli metallar: lantan va lantanoiddar, hammasi bo‘lib 16 element.
3) Radioaktiv metallar: uran, radiy va boshqalar, hammasi bo‘lib 16 ta element.
Ushbu klassifikatsiyani asosiga metallarni yaqin fizika-kimyoviy xususiyatlari va ularni ishlab chiqarishdagi texnologik jarayonlarining o‘xshashligi olingan.
Metallarni olishda dastlabki xom-ashyo bo‘lib rudalar olinadi. Rudalarda metallar sof, oksid yoki sulfid holatlarda uchraydi. Sof holatda uchraydigan metallar juda kam (oltin, kumush, simob). Bu metallarni ajratib olishda ularni va tog‘ jinslarini har xil fizika-kimyoviy xususiyatlari asos qilib olingan. Masalan: oltinning zichligi 13,2, tog‘ jinsiniki esa zichligi 3-4 g/sm³. Bunday katta farqlik oltinni gravitatsiya usuli bilan ajratib olishga imkon yaratadi.
Qora metallar, umuman po‘latning xalq xo‘jaligida ahamiyati juda ham katta. Xalq xo‘jaligida qora metall ishlatilmaydigan soha topilmaydi. Har qanday davlatni iqtisodiy qudrati darajasini birinchi o‘rinda eritib olinadigan po‘lat miqdori bilan aniqlanadi. Po‘latsiz konchilik, neft va gaz tarmoqlari, mashinasozlik, transport, hatto qishloq xo‘jaligi ham rivojlanmaydi. Temir qadimgi Misrda ma’lum bo‘lgan edi. U erda temirni sof holatda (meteorit temiri) topishgan va uni oltin bilan teng hisoblashgan. Temirni ma’dandan ochiq usulda ajratib olish shu soha sanoatini tezlik bilan rivojlanishigi sabab bo‘ldi. Bu insoniyatni rivojlanishigi juda katta hissa qo‘shdi. Ushbu usul xom havo bilan purkash deb nomlandi. Chunki bu erda oddiy qizdirilmagan havo ishlatilgan. Ushbu jarayonning mohiyati shundaki toshdan qilingan gornga pista ko‘mir va temir rudasi joylashtirilib, gornning tagidan yonish uchun kerakli bo‘lgan havo yuboriladi. Yonganda hosil bo‘lgan SO gazi (uglerod oksidi) temirni tiklaydi. Yonib bo‘lgan ma’danni bolg‘a bilan pachoqlab, shlakdan tozalashgan. Bunday havo bilan tozalangan temir bir xilda emas edi. Vaqt o‘tgan sari ushbu usul takomillashib, ir muncha Yuqori haroratda kuydirilgandan so‘ng, temir ma’dani suyuq cho‘yan ga aylana boshladi. XIX asrgacha po‘lat juda ham qimmat metall hisoblanardi, chunki po‘lat ajratib olish uchun ko‘p miqdorda pista ko‘mir ishlatilar edi. Bu metallurgik zavodlar atrofidagi o‘rmonlarning to‘liq yo‘q bo‘lib ketishiga olib keldi. Bu muammoni echish maqsadida Puding jarayoni kashf etildi. Puding jarayonida toshko‘mir koksi ishlatilib cho‘yan dan xamir ko‘rinishidagi temir olina boshlandi. Pechning osti temir okalinasi va shlakdan tayyorlanar edi. Lekin bu jarayon ham keng tarqalmadi. 1864 yilda Fransuz injeneri Per Marten suyuq po‘latni alangali pechda olishni ishlab chiqdi. Marten jarayonida issiqni boshqarish, metalldan oltingugurt va fosforni ajratib olish, ko‘p miqdordagi temir-tersakni qayta ishlash imkoniyati bor. Bu jarayon butun dunyoda keng tarqalgan. Marten jarayoni bilan birgalikda birinchi elektr po‘lat quyish pechlari paydo bo‘ldi. Bunday pechlarda murakkab, Yuqori legirlangan po‘latni eritish mumkin. Birinchi marotaba 1952 yilda Avstraliyada va 1957 yilda Dnepropetrovskda injener Mozgov N.I. taklifi bilan kislorod-konverter jarayoni joriy qilindi.XX asrda rangli metallar, ayniqsa alyuminiy va mis ishlab chiqarish bir necha marotaba ko‘tarildi. Lekin qora metall ishlab chiqarish dunyo ishlab chiqarishida o‘zgarmay qolaverdi. Po‘lat quyishning qo‘shimcha omillari kimyo sanoati, mashinasozlik, neft va gaz tarmoqlari va boshqa sanoatlarning masshtabining kengayishini rivojlantirdi. Po‘latning boshqa metallar bilan qotishmasi yangi konstruksion materiallarni ishlab chiqarishning ilmiy texnologiyalarini rivojlanishiga olib keldi. Ayniqsa, po‘latning zanglamaydigan turlarini ishlab chiqarish tez suratlarda ko‘tarildi. Po‘latni sanoat ahamiyatiga ega bo‘lgan miqdorda olish usullari po‘lat metallurgiyasi deyiladi. Temirning uglerod va boshqa elementlar bilan deformatsiyalanadigan qotishmasi po‘lat deyiladi. Po‘lit tarkibiga uglerod, marganets, kremniy, oltingugurt, fosfor kiradi. Maxsus xususiyatla po‘lat olish uchun metallgaligerlaydigan qo‘shimchalar qo‘shiladi: xrom, nikel, molibden, folfram, mis, neobiy, vanadiy va boshqalar, hamda ko‘p miqdorda marganets va kremniy. Temini sof holatda olish qiyin va qimmat jarayon hisoblanadi. Sof holatdagi temir juda ham qimmat. U faqat maxsus maqsadlarda ishlatiladi. Odatda texnika va xo‘jalikda po‘lat ishlatiladi. Po‘lat tarkibiga kiradigan asosiy qo‘shimcha bu uglerod. Uglerod ko‘p jihatdan po‘latning hususiyatini aniqlaydi. Uning miqdoriga qarab uglerodli temir qotishmalarini po‘lat va cho‘yan ga ajratiladi. Temirning uglerodli qotishmasida 1,7  2% gacha uglerod bo‘lsa po‘lat, undan Yuqori bo‘lsa (1,7 dan 2,83 % uglerod bo‘lsa po‘latli cho‘yan , 3% dan Yuqori bo‘lsa oddiy Cho‘yan ) Cho‘yan deb ataladi.Po‘lat Yuqori haroratda plastik holatda bo‘ladi. Qizdirilganda bolg‘alanuvchan, prokatlanuvchan bo‘ladi. Cho‘yan bunday xususiyatlarga ega emas. Hozirgi kunda 1,2% dan yuqori bo‘lmagan uglerodli po‘lat, 3,54,5% uglerodli cho‘yan quyiladi.Zamonoviy metallurgik texnologiyaning rivojlanish, erituvchi agregatdan yordamchi agregat yoki maxsus jixozlangan kovsh yordamida Yuqori sifatli metall olish bilan xarakterlanadi. Erituvchi dastgohlarning roli asosan aniq bir tarkib va haroratdagi suyuq yarim mahsulot olishdadir. So‘nggi vaqtlarda yirik konverter, marten yoki elektrYoyli pechlarida sifatli po‘lat olish texnologiyasini sezilarli farqi aniqlanmoqda, ayniqsa agar ushbu agregatlarda qo‘shimchalarning oksidlanishi vannani kislorod bilan purkash orqali amalga oshirilsa. Turli rivojlangan mamlakatlardagi ba’zi zavodlarda suyuq po‘latning sifatini oshirish maqsadida agregetlar konstruksiyasining yangi variantlari yaratilmoqda. yangi jarayonlar va amaldagi jarayonlarning turli xillari paydo bo‘lmoqda. Ammo, sifatli po‘lat ishlab chiqarish texnologiyasining umumiy prinsipi yagonadir. Turli usullar bilan quyilayotgan po‘latlar orasidagi farq o‘zgarib turadi. Hoizrgi vaqtda quyidagi asosiy usullar mavjud: kislorod-konverterli (50% dan Yuqori), elektr po‘lat quyuvchi (taxminan 20%) va marten pechlari (30%dan kam).
Hoizrgi vaqtda, po‘latni metallurgik ishlab chiqarish sxemasi ikki bosqichda amalga oshiriladi.● temirni ma’dan yoki boyitmadan domna pechlarida tiklanishi;
● po‘lat quyish agregatlarida C, Si, Mn, P ni oksidlash, oltingugurtdan tozalash, ya’ni Cho‘yan dan kerakli tarkibda po‘lat olish. Xozirgi vaqtda temirni rudadan bevosita olish texnologiyasi keng tarqalmoqda. To‘g‘ridan-to‘g‘ri tiklash qurilmalari asosan quyidagi xolatlarda quriladi:
1) zarurat bo‘lganda keraksiz qo‘shimchalardan xoli bo‘lgan shixta olish va undan juda Yuqori sifatli po‘lat eritish;
2) zarurat bo‘lganda yiriklashtirish qiyin bo‘lgan chang ko‘rinishidagi temir rudalarini va ishlab chiqarish chiqindilari (kaloshnik changi, changni ushlab qoluvchi qurilmalar yordamida yig‘ilgan chang va boshqalar) qayta ishlash;
3) kichik ishlab chiqarish quvvatiga ega bo‘lgan domna sexlarini qurish iqtisodiy jixatdan rentabel bo‘lmaganligi uchun uncha katta bo‘lmagan zavodlar (minizavodlar) qurilishida. Bunday tarkibdagi minizavodlar tarkibiga : to‘g‘ridan-to‘g‘ri tiklash qurilmasi, bir-ikkita po‘lat quyish agregati (odatda Yoyli elektropechlar), tayyor maxsulotni uzluksiz quyish mashinasi. Bunday zavodlarning ishlab chiqarish unumdorligi odatda yiliga 150-250 tonnani tashkil qiladi. Agar Toshkent viloyati Piskent tumani Bekobod shaxrida bunday elektropechlarni ishlayotganini va Toshkent viloyatining Parkent tumanida temir ruda zaxiralari topilganligini hisobga olsak, ushbu ko‘rinishdagi sxema ayniqsa bizning respublikamiz uchun juda aktualdir.
4) Yuqori metallashgan maxsulot kukunidan foydalanib to‘g‘ridan to‘g‘ri detal va tayyor buyumlar olish. Xozirgi vaqtda dunyoda eritilayotgan po‘latning faqatgina 5% ga yaqini to‘g‘ridan-to‘g‘ri tiklovchi uskunalarda olinmoqda. Po‘latning asosiy qismi ananaviy usullarda eritilishi qachongacha davom etishi xaqidagi savolni echishda, uzluksiz xarakatlanuvchi po‘lat eritish agregatlarini (SANDstaleplavilnqy agregat neprerqvnogo deystviya, UXPEA- uzluksiz xarakatlanuvchi po‘lat eritish agregati) yaratishni, xamda, xozirgi vaqtda foydalanilayotgan Yuqori effektivli, qudratli agregatlarni inobatga olish kerak:
a) xajmi 4-5 ming m2 bo‘lgan domna pechlari;
b) xajmi 300-350 tonna bo‘lgankonverterlar;
v) xajmi 250-300 va undan Yuqori bo‘lgan Yoyli elektro pechlar.