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

Mavzu №1. Qora metallurgiyaning asosiy tushunchalari.
Po‘lat ishlab chiqarish metallurgiyasi - bu sanoat ahamiyatiga ega bo‘lgan po‘latni qanday ishlab chiqarish haqidagi fandir. Po‘lat deb - uglerod va boshqa elementlar (marganets, kremniy, oltingugurt, fosfor) bilan qayta ishlangan temir qotishmasiga aytiladi. Maxsus xususiyatlarga ega bo‘lgan po‘lat olish uchun metallga legirlovchi elementlar qo‘shiladi. Bular xrom, nikel, molibden, volfram, mis, niobiy, vanadiy va boshqalardir. Shuningdek, marganets va kremniy miqdorini oshirish hisobiga ham maxsus xususiyatlarga ega bo‘lgan po‘lat olinadi. Sof temirni olish juda og‘ir va juda qimmat jarayondir. Po‘latning mexanik xususiyatlari, xususan mustahkamligi toza temirga nisbatan ancha yuqoridir. Shu munosabat bilan toza temir faqat maxsus maqsadlar uchun ishlatiladi; texnologiyada va kundalik hayotda odatda po‘latdan foydalaniladi.

Ko‘pincha po‘latning asosiy xususiyatlarini aniqlaydigan qo‘shimcha bu ugleroddir. Uglerod tarkibiga ko‘ra Fe-C qotishmalari po‘lat va cho‘yanga bo‘linadi. Tarkibida C miqdori 1,7-2% dan kam bo‘lgan Fe-C qotishmasini po‘lat deb ataladi va C miqdori > 1,7% dan ko‘p bo‘lsa cho‘yan deb ataladi. Bundan tashqari qotishma tarkibidagi S miqdori 1,7 dan 2,8-3% gacha bo‘lsa bunday qotishmalarni po‘latli cho‘yan va bu ko‘rsatgich > 3% ko‘p bo‘lsa oddiy cho‘yan deb xam farqlanadi. Yuqori haroratlarda po‘lat yuqori egiluvchanlikka, bolg‘alanuvchanlikka va prokatlanish qobiliyatiga ega. Cho‘yan bu xususiyatlarga ega emas. Cho‘yanning erish harorati po‘latdan ancha past, shuning uchun u yaxshi quyilish xususiyatlariga ega va quymalar ishlab chiqarishda keng qo‘llaniladi. Hozirgi vaqtda asosiy ishlab chiqarilayotgan po‘lat tarkibida C miqdori <1,2%, cho‘yan tarkibida 3,5-4,5% S mavjud.

Temir va temir qotishmalarining texnik nomi bu - qora metallardir. Umuman qora metallarning va po‘latning, ayniqsa xalq xo‘jaligining ahamiyati juda katta. Po‘latdan foydalanmasdan turib na tog‘- kon sanoati, na transport, na mashinasozlik va na qishloq xo‘jaliklari rivojlanmas edi. So‘nggi 60-100 yil ichida rangli metallarni, ayniqsa alyuminiyni ishlab chiqarish ko‘p marotaba o‘sdi ammo qora metallarning jahonda ishlab chiqarishidagi ulushi ustuvor bo‘lib qolmoqda va deyarli o‘zgarmadi - umumiy ishlab chiqarilgan metallarning qariyb 95% qora metallardir. Ko‘p asrlar davomida bir davlatning iqtisodiy qudrati avvalo ishlab chiqargan po‘latning miqdori bilan belgilanardi. Bunday hollarda ishlab chiqarishning asosiy qismini oddiy markadagi po‘latlar tashkil etardi. Sifatli va yuqori sifatli makadagi po‘latlarning ulushi oz edi.

Metallurgiyaning hozirgi rivojlanish davri sifatli va yuqori sifatli po‘lat ishlab chiqarish ko‘lamining ortishi, shuningdek ishlab chiqarish ulushining ortishi va ishlab chiqarish usullarini tubdan o‘zgarishi bilan xarakterlanadi. Bu bir qator holatlar bilan bog‘liq:

1) po‘lat ishlab chiqarish ko‘mir qazib olishni va undan koks ishlab chiqarishni, qo‘shimcha materiallar qazib olishni, ulkan va doimiy o‘sib boradigan (boy rudalar zaxiralarining pasayishi va kokslangan ko‘mirning etishmasligi tufayli) metallurgiya zavodlarini qurishni, energiya va mehnat resurslarini talab qiladi;

2) texnologiyaning rivojlanishi metallurgiya ishlab chiqarish sanoatining samaradorligini doimiy ravishda oshirishga, ya’ni bir xil miqdordagi ma’dan va ko‘mirdan ko‘proq metall mahsulotlarini olishga imkon beradi;

3) sanoatni doimiy va doimiy ravishda qayta jihozlash, eskirgan uskunalarni almashtirish bilan bog‘liq va shunga ko‘ra, katta miqdordagi metallolomni olish bilan, metallolom (temir rudasi emas) po‘lat ishlab chiqarish uchun asosiy xomashyoga aylanmoqda. (bu birinchi navbatda sanoat rivojlangan mamlakatlarga, ya’ni milliy iqtisodiyotning katta "metal iste’moli" bo‘lgan mamlakatlarga tegishli);

4) po‘lat sifatiga bo‘lgan yuqori talablar so‘nggi yillarda po‘lat sanoatidagi vaziyatni sezilarli darajada o‘zgartirgan ko‘plab yangi texnologiyalarni rivojlanishiga olib keldi. Texnologiyalarning yangi tarmoqlarining ko‘plab po‘lat markalarining sifatiga bo‘lgan talablari 20-30 yil oldingiga nisbatan o‘sdi va o‘sishda davom etmoqda. Natijada po‘lat va qotishmalar ishlab chiqarish ko‘lami oshdi, bunda oz miqdordagi gazlar, metall bo‘lmagan aralashmalar va boshqa zararli qo‘shimchalar kam miqdorda bo‘lgan qotishmalar olinmoqda. Buning uchun qurilmaning o‘zida ham, tashqarisida ham metallga ishlov berishning yangi usullari ishlab chiqilgan. Kam zararli aralashmalarning kafolatlangan past tarkibiga ega bo‘lgan po‘latni olish imkoniyati, po‘lat ishlab chiqarish miqorini sezilarli darajada oshirmasdan sanoat ishlab chiqarishni ko‘paytirish imkoniyatini beradi.

Bularning barchasi birgalikda sanoatning yangi holatini belgilaydi, unda po‘lat ishlab chiqarish ko‘lami endi sanoat quvvatini tavsiflamaydi. Asosiysi, metall buyumlarning yuqori sifati, tozaligi va ishonchliligi. Texnologiyaning muqarrar murakkabligi erishilgan natija bilan oqlanadi.
Temir va po‘lat
Bizning shakllangan sivilizatsiyamiz temirni asosiy texnik material sifatida ishlatishga asoslangan. Odam temirni meteoritni topganda birinchi marta uchratgan deb hisoblanadi. Bevosita buni qadimgi xalqlar orasida paydo bo‘lgan temir nomlari tasdiqlaydi: "samoviy jism" (qadimgi Misr), "yulduz, samoviy jism" (qadimgi yunoncha), sidus, sideris (lat.) - yulduz, yulduzli; sideros (yunoncha) - yulduz; siderolit - temir meteorit; siderurgie (fr.) - qora metallurgiya. SHumerlar temirni "samoviy mis" deb atashgan. Meteorit temirdan yasalgan pichoqlar Grenlandiyaning tub aholisi orasida topilgan.

Eng qadimgi davrlarga oid temir haqidagi dastlabki yozma ma’lumotlar Injilda va Gomerning she’rlarida uchraydi. Injilda, SHohlar kitobining 2-qismida, shoh Dovudning yurishlari haqida gap ketganda, temir bolta va temir bolg‘alar esga olinadi.

O‘rta Osiyoning jangovar ko‘chmanchilarida temir zirh va temir qurollar bor edi. Xitoyda temirning o‘ziga xos madaniyati rivojlangan bo‘lib, u erda boshqa xalqlarga qaraganda ancha oldin suyuq cho‘yan olish va undan quyma yasashni o‘rganishgan. Ba’zi noyob qadimiy quyma temir quyma buyumlar bugungi kungacha saqlanib qoldi, masalan, balandligi 4 m va diametri 3 m bo‘lgan qo‘ng‘iroq.

Qadimgi Hindiston metallurglarining noyob mahsulotlari ma’lum. Dehlida mashhur og‘irligi 6 tonna, balandligi 7,5 m va diametri 40 sm bo‘lgan "Qutuba" ustuni bor. Ushbu ustundagi yozuvda aytilishicha, u taxminan miloddan avvalgi 380-330 yillarda yasalgan. U alohida kritsalardan (cho‘yandan maxsus ishlov berish usuli bilan oligan yumshoq temir) temirchilar pechida payvandlangan. Ustunning kattaligidan hayratlanarli narsa, unda zang yo‘qligidir. Qadimgi Hindiston dafnlarida miloddan avvalgi birinchi ming yillikning o‘rtalariga tegishli temirdan yasalgan qurollar topilgan.

Yunon hunarmandlari qadimgi davrlardayoq temirdan foydalanishgan. Arxitektor Germogenes tomonidan miloddan avvalgi 200-yillarda qurilgan Artemis ibodatxonasida marmar ustunlar barabanlari uzunligi 130 mm, kengligi 90 mm va qalinligi 15 mm bo‘lgan kuchli temir dyubellari bilan biriktib qo‘yilgan.

Tarixiy adabiyotda temir davri ikki davrga bo‘linadi: erta (mil. av. X-VII) temir davri (Avstriyaning Galshtat madaniyati deb ataladigan shahar yaqinida o‘sha davrning temir buyumlari topilgan) va kech yoki. ikkinchi temir davri (miloddan avvalgi V-II asrlar - eramizning boshi), ko‘plab temir buyumlar saqlanib qolgan davrga to‘g‘ri keladi (SHveytsariyada joylashgan Laten madaniyati deb atalgan). Laten madaniyati temirdan turli xil asboblarni yasash ustalari hisoblangan keltlar (qabila nomi) bilan bog‘liq. Miloddan avvalgi VI asrda boshlangan keltlarning ko‘chishi G‘arbiy Evropada bu tajribalarni tarqalishiga sabab bo‘lgan.

Alkimyogarlar metallarni sayyoralarning nomlari deb atashdi: oltin Quyosh, kumush - Oy, mis - Venera, qalay - YUpiter, qo‘rg‘oshin - Saturn, simob – Merkuriy va temir - Mars.
Ishlab chiqarish ko‘lami
Hozirgi kunda qora metallarning ulushi dunyoda ishlab chiqarilgan barcha metall mahsulotlarning qariyb 95% ni tashkil qiladi. Qora metallurgiya odatda temir va po‘lat ishlab chiqarishni anglatadi. Har yili dunyo 500-550 million tonna cho‘yan va 800-850 million tonna po‘lat ishlab chiqaradi. Cho‘yanning asosiy qismi po‘lat ishlab chiqarish uchun sexlariga yuboriladi. Qolgan qismi cho‘yan quymalari ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Ishlab chiqarilgan po‘latning bir qismi po‘lat quymalari ishlab chiqarish uchun mo‘ljallangan bo‘ladi, quymaning asosiy qismi (95% dan ortig‘i) quyma yoki yarim tayyor mahsulot sifatida bosim ostida (prokat, bolg‘alash, shtamplash) ishlov berilgandan keyin xalq xo‘jaligining ehtiyojlari uchun ishlatiladi.

Litosfera (er qobig‘i va unga yaqin joylashgan hudud) tarkibida temir tarqalishiga ko‘ra(taxminan 4,65 vt%) alyuminiydan keyin ikkinchi o‘rinni egallaydi.

Dunyoda temir qotishmalarini va uning mahsulotlarni ishlab chiqarish texnologiyasining rivojlanishi ma’lum bir darajada - temirni rudalardan tiklashni o‘rganishga bog‘liq bo‘ldi. Metallurgiyaning butun tarixi - tiklanish texnologiyasini doimiy ravishda takomillashtirilishidir. An’anaviy ravishda temir va po‘lat ishlab chiqarishni uzluksiz rivojlantirish tarixiy jarayonida bir qator bosqichlarni ajratib ko‘rsatish mumkin.

Po‘lat ishlab chiqarishning asosiy rivojlanish bosqichlari
Birinchi bosqich - temirni rudadan to‘g‘ridan-to‘g‘ri olish. Temirdan to‘g‘ridan-to‘g‘ri rudadan olish – temir ishlab chiqarishning eng qadimiy usuli hisoblanadi. Qadimgi davrlarda temirni ibtidoiy gornda (pech) rudadan tiklash orqali olingan. Ushbu jarayonda "ishlov berilmagan xavo" purkash (isitilmagan havo) ishlatilganligi sababli bu usulni "ishlov berilmagan xavo purkash" jarayoni deb nomlangan.

Temir ishlab chiqarishning "ishlov berilmagan xavo purkash" usulining mohiyati quyidagilardan iborat: yog‘och ko‘mir va temir rudalari yuklanadi, yog‘och ko‘mir yongandan keyin xavo purkash boshlanadi; yog‘och ko‘mir yonib ketishi natijada ruda cho‘kadi, ular kamayib borayotgan gazlar va issiq ko‘mir bilan doimiy tasirda bo‘lib, asta-sekin temir tiklanib boradi.

Oddiy namlik bilan sovuq havoda ko‘mirning hisoblangan yonish harorati taxminan 1400 °S ni tashkil qiladi. Issiqlikni yo‘qotilishi muqarrarligini hisobga olganda holda, jarayonning harorati 1300-1350 ºS ni tashkil qiladi va bunday haroratlarda cuyuq shlak hosil bo‘ladi. SHlak asosan temir oksidlaridan iborat bo‘ladi (temir rudasining asosiy qismi cuyuq shlak tarkibiga o‘tadi va u bilan birga yo‘qoladi). Jarayon natijasida kislorodsizlangan bo‘lak ("kritsa") tiklangan temir (shlak bilan qoplangan) olingan va uni gorndan chiqarib olib bolg‘a bilan ishlov beriladi, natijada kritsa zichlashib, undan shlakni siqib chiqardi. Ushbu jarayonda metallning tarkibi rudadagi bo‘sh tog‘ jinslarining tarkibiga, jarayonning harorati va gornda bo‘lish muddatiga bog‘liq.