Қож түзілу үрдісі. Конвертерлік балқыма технологиясының маңызды бір үрдісі қождың түзілуі. Балқыманың фосфорсыздану, күкіртсіздену және т.б. үрдістері қож құрылуымен анықталады. Ұзақтығы қысқа конвертерлік үрдіс үшін қождың ерте түзілгені маңызды, яғни активті әрі гомогенді қождың тезірек түзілгені. Конвертерлік балқыма қожының құрамы мен мөлшерінің өзгеруі, шойын элементтерінің тотығу динамикасымен, сусымалы материалдардың қожға өтуімен, әсіресе әктің қожда еру жылдамдығымен анықталады.
Үрдістің алғашқы минуттарында негізінен SiO2–MnO–FeO жүйесінің қожы түзіліп, әктің еруі басталады. Әк кесегінің қожда еру механизмін петрографиялық әдіспен зерттеу оның өзегі СаО, одан кейін FeO, МnО тотықтары сіңген қабат, ал сырты балқу температурасы төмен (1000–1200ºС) феррит, силикат, фосфаттардың эвтектикасы мен химиялық қосылыстарынан құрылып, олардың еруі орын алатынын көрсетті.
Әктің қожбен ассимиляциясы екі буыннан тұрады[3]:
1) темір, марганец және т.б. иондарының микрожарықшақтар мен кеуектер бойымен диффузия арқылы әк торына өтіп, әктің сыртқы қабатында балқу температурасы төмен қатты ерітінді мен химиялық қосылыстар құруы;
2) әктің сыртқы бет құраушыларының еруі және қожға массажылжымы. Кей жағдайда әк сыртқы бетінің балқуы (жоғары температура әсерінен, балқу температурасы төмен қосылыстардың құрылуынан).
Әктің еруіне алғашқы түзілген қож құрамының әсері үлкен, әсіресе темір тотықтарының. Қожда темір тотықтарының (FеО, Fе2О3) жоғарылауы, қождың әкке жұққыштығын жақсартып, оның әкке диффузиясын үдетеді. Темір тотықтарының иондары (Fе2+, Fе3+,О2–) өлшемінің кішірек болуы ( =0,083 нм,   , олардың диффузиясын оңайлатып, балқуы оңай ерітінділер мен кальций ферритінің құрылуы орын алады. SіО2, Al2O3 тотықтарының әкке өтуі, олардың аниондары өлшемінің үлкендігінен қиынырақ. Алғашқы қождың кремнеземі көбірек болса, әк бетінде балқу температурасы жоғары (2130ºС) кальций ортосиликатының тығыз келген қабыршағы құрылып, әктің қожда еруі қиындайды.
Конвертерлік үрдісте активті негізді қождың ертерек құрылуына температурасы мен темір тотықтары жоғары реакциялық зонаның болуы әсерін тигізеді. Балқыманың ең басында негізділігі төмен, SіО2, FеО, МnО тотықтары жоғары қож құрылса (4.12–сурет), 3–5 минуттан соң қождағы FеО 15–20% , негізділігі СаО/SіО2=0,7–0,8. Балқыманы 6–10 минут оттегімен үрлеген соң қож құрамы 8–12%FеО; 32–40% СаО; 23–27% SіО2 және т.б.; СаО/SіО2=1,2–1,5[3].
Балқыманың соңындағы қож құрамы шойын құрамына, болаттағы көміртегі мөлшеріне , үрлеме режіміне және т.б. факторларға байланысты төмендегідей болады: 43–50%СаО; 14–22%SіО2; 6–18%FеО, 7–14% МnО; 3–7%Al2O3; 4–8% MgO; 0,5–4,0%P2O5; негізділігі СаО/SіО2=2,5–3,5. Қождың жалпы мөлшері металл массасының 10–16%–ын құрайды[3].
Әктің қожда тезірек еріп активті гомогенді қождың ертерек түзілуіне флюстерді қолдану тиімді. Бокситке қарағанда балқытқыш шпат тиімдірек. Өйткені ол темір тотықтарының активтілігін арттырып, қождың тұтқырлығы мен СаО–СаF2 ерітінділердің балқу температурасын төмендетеді. Бірақ балқытқыш шпаттың қожға әсері 2–3 минут әрі фтор қосылыстарының буы улы және шпат қымбат.
Кейбір зауыттарда қож түзілу үрдісін жеделдету мақсатымен темір кенін немесе оның алмастырғыштарын (агломерат, окатыш) пайдаланады. Темір кені қождағы темір тотықтарын жоғарылатып, әктің еруіне ықпал етеді. Темір кеніне қарағанда флюстелген агломерат немесе окатыш пайдалану тиімдірек. Бірақ бұл материалдар күшті салқындатқыштар болғандықтан, олардың мөлшері балқыманың жылу балансымен анықталады.
Қазіргі кезде арнайы дайындалған материалдарды пайдалану орын алады. Мысалы, СаО және темір тотықтарынан тұратын брикеттелген жасанды материалдар. Әк пен илем отқабыршағынан тұратын брикетті балқымаға салу, әктің қождағы еруін тездетеді.
Құрамы 50–55%СаО, 25–40% темір тотықтарынан тұратын, кальций ферриттері (СаО·Fе2О3, 2СаО·Fе2О3) негізіндегі, темірфлюс балқу температурасының төмендігімен (1220 және 1440ºС) ерекшеленіп, үрдістің алғашқы минуттерінен әкті қарқынды ерітетін, негізді темірлі қож түзеді. Темірфлюсті дайындауға ұсақталған әк тас, темір кенінің концентраты немесе илем отқабыршағы пайдаланылды.
Қож түзу үрдісін жеделдету мақсатымен алдыңғы балқыма қожының бір бөлігін конвертерде қалдыру арқылы жоғары фосфорлы шойыннан болат алу технологиясы жүзеге асырылған.
Конвертерлік балқыма барысы оттегі шығыны, газдың құрамы және т.б. арқылы бақыланады. Үрдіс барысында балқыма температурасын, металл мен қож құрамын анықтау үшін өлшеу фурмасы (13) пайдаланылады (4.11–сурет).
4.3.5 Балқыманы берілген құрамға жеткізу
ЭЕМ–да анықталған керекті оттегі мөлшері біткен соң, балқыманы үрлеуді тоқтатып, оны берілген болат құрамына жеткізу операциясы басталады.
Металдың химиялық құрамы анықталған соң, балқыманы оттегісіздендіру, керек болған жағдайда қосындылау операциясы жүргізіледі. Балқыманы оттегісіздендіру және қосындылау технологиясы конвертерлік үрдістің ерекшеліктерімен анықталады. Шойынды оттегімен тотықтандыру арқылы алынған балқыма қожының тотықтандырғыш дәрежесі жоғары. Сондықтан балқыманы конвертердің болат ағызу тесігінен шөмішке (4.13–сурет) ағызуда, темір тотықтарының активтілігі жоғары әрі фосфорлы қожды бөледі. Қожды металдан бөлу үшін қожбөлгіш мәшине (22) пайдаланылады (4.11–сурет).
Оттегісіздендіру және қосындылау операциялары, ферроқорытпалардың шығынын азайту мақсатымен, негізінен балқыманы шөмішке ағызу кезінде жүргізіледі. Конвертерге тек аз тотығатын қосынды элементтерді салады.
Көміртекті болатты оттегісіздендіру. Көміртекті тынық болатты оттегісіздендіру үрдісінде ферроқорытпаларды шөмішке мына ретпен салады: алдымен ферромарганец немесе силикомарганец, содан кейін ферросилиций, ал алюминий ең соңында. Қайнау болатын тек ферромарганецпен оттегісіздендіреді.
Ферроқорытпаны шөміштің 1/4 – 1/3 бөлігі сұйық металға толған соң сала бастап, шөміштің 2/3 бөлігі толғанда тоқтатады. Металл ағынына берілген кремний мен марганецтің мөлшері, осы элементтердің қорытылатын болаттағы мөлшерін қамтамасыз етуі керек. Ферроқорытпаның керекті мөлшерін есептегенде, марганец пен кремнийдің шөміштегі жануы тынық болат үшін 10–25 және 15–25% екенін ескереді. Қайнау болатын оттегісіздендіргенде марганецтің жануы 20–35%.
Болаттың көміртегі мөлшерін (керек болған жағдайда) шөмішке электрод қалдықтарын және т.б. салу арқылы реттейді.
1–қаптама, 2–шеген, 3–цапфа, 4–стопор, 5–айыр, 6–жылжыма, 7–рычаг, 8–стакан
4.13–сурет – Шөміш
Достарыңызбен бөлісу: |
