31. Электпештерінде болат өндіру, электрпештері жөніндегі жалпы мағлұматтар, болат балқытуға арналған электр пештерінің жіктелуі

Электрпештерінде болат балқыту (жалпы мағлұматтар) – бұл электр энергиясын жылу энергиясына айналдырып, үрдістің қажетті температурасына қол жеткізу мен оны ұстап тұру үшін қолданылатын болат өндіру үрдістері. 

Жіктелуі

Электрпештері доғалы, индукциялы, графитті қарсылық элементтері бар пештер болып бөлінеді.  

 

32. Болат балқытуға арналған доғалы пештер, үрдіс технологиясы мен әртектілігі

Доғалы пештерде болат балқыту

Қағидалары

а) Доғалы пештерде электр энергиясы жылуға айналдырылады, бұл жылу тікелей жылу өткізу және сәулелену арқылы металл мен қожға беріледі. 

б) Доғаның жоғарғы температурасы және электр энергиясының жақсы реттелуі балқыту режимінің кез келген температурасын қалыптастурыға мүмкіндік береді. 

в) Пештегі таңдалған қож құрамына байланысты тотықтыру, немесе тотықсықдану үрдістерін де жүргізуге болады. 

г) Жанғыш газдардың зиянды әсері болмайды. 

д) Тотығу үрдістерінің жылдамдығын арттыру үшін оттегілі үрлеуді қолдана алу мүмкіндігі. 

е) Қождың ауысуы оңай жүзеге асады. 

ж) Легирлеуші элементтер жақсы қолданылады. 

з) Жүктеу тікелей қатты шихта арқылы жүзеге асады. 

Балқыту электр пештері басқа балқыту агрегаттарымен салыстырғанда бірқатар артықшылықтарға ие: 

а) ток параметрлерін өзгерте отырып, жылулық үрдісті реттеу жеңіл; 

б) металдың жоғарғы температурасын алуға болады; 

в) қышқылдық, тотықсыздандырғыш, бейтарап атмосфера мен вакуум құру мүмкіндігі, бұл аз мөлшерде бейметалл қоспалар түзе отырып, металды қышқылсыздандыруға мүмкіндік береді. 

Электрпештер құрылымдық, жоғары легирленген, аспаптық, арнайы қорытпалар мен болаттар алу үшін қолданылады. 

Доғалы және индукциялық электр пештері бар. 

1-суретте доғалы пеш жұмысның қағидасын көрсететін сызба берілген. Доғалы пеш үш фазалы ауыспалы токпен қоректенеді. Электр тогы сымдармен 7 өтетін электр ұстағыштарда 8 бекітілген графиттелген массадан жасалған үш цилиндрлік электродтан тұрады. Электрод пен металдық шихта 3 арасында электр доғасы пайда болады. Пеш корпусы цилиндр формасына ие. Сыртынан ол берік болат қаптамамен 4 қапталған, ішкі жағынан негіздік немесе қышқылды кірпішпен 1 футеревкаланған. Балқыту кеңістігі қабырғамен 5, түппен 12 және енгізбемен 6 шектелген.  Алынбалы енгізбе 6 электродтарға арналған саңылаудан тұрады. Корпус қабырғасында балқыту кезінде қабықшамен жабылып тұратын жұмысшы терезе 10 бар. Дайын болатты құйылмалы желобты 2 құйып алу саңылауы арқылы жүзеге асырады. Пеш секторларға тірелген және жұмысшы терезесін немесе желобты еңкейтуге арналған жетекке 11 ие.  Пешті жүктеу енгізбенің ашық күйінде жүзеге асады.

 

 

1-сурет – доғалы балқыту пешінің сұлбасы: 

1 – негіздік немесе қышқылды оттөзімді кірпіштен жасалған футеревка; ; 2 – құйма желобы;

3 - металдық шихта; 4 – болат қаптама; 5 – пешқабырғасы; 6 – алынбалы енгізбе;

7 – электр сымы; 8 - электрұстағыштар; 9 – графиттелген электродтар;

10 – жұмысшы терезе; 11 - жетек; 12 - түбі

 

Пеш сыйымдылықтары 0,5-400 тоннаға дейін болады. Металлургиялық цехтарда негіздік футеревкалау қолданылады, ал құймалы цехтарда – қышқылдық. 

Негіздік доғалы пеште балқытудың екі түрі жүргізіледі: 

а) легирленген қалдықтардан дайындалған шихтада (қайта балқыту әдісімен), б) көміртекті шихтада(қоспаларды тотықтыру арқылы).

Легирленген қалдықтардан жасалған шихтада балқыту қоспаларды тотықтырусыз жүзеге асырылады. Шихтаны балқытқаннан кейін металдан күкіртті жояды, керек болса, көміртексіздендіреді және металды берілген химиялық құрамға дейін жеткізеді. Қожға ұнтақталған ферросилиций, алюминий, ұнталған кокс сала отырып, дуффузиялық қышқылсыздандыру жүргізіледі. Солайша машина жасау зауыттарының қалдықтарынан легирленген болаттар балқытылады. 

Көміртекті шихтада балқыту құрылымдық болаттар өндірісі үшін қолданылады. Пешке шихта салынады: болат сынықтары, қайта өнделетін шойын, электродты бой немесе кокс, кейде металды күкіртсіздендіру үшін әк те қосылады. Электродтарды салып, ток қосылады. Шихта электродтар әсерінен балқиды, металл пеш түбінде жинала бастайды. Ауадағы көміртегімен, шихта тотықтарымен және отқабыршықтармен балқуы кезінде темір, кремний, фосфор, марганец, кейде көміртегі де тотығады. Әктен алынған кальций оксиді мен темір оксидтері негізгі темірлі қож түзеді, ол металдан фосфорды жоюға қабілетті. 1500 - 1540^○C-қа дейін қыздырған соң кен мен әк салынады, металдың «қайнау» режимі орын алады, көміртегінің одан әрі тотығуы жүреді. Қайнау тоқтағаннан кейін қожды жояды. Одан кейін күкіртті жоюға және берілген құрамдағы металды қышқылсыздандыруға кіріседі. Қышқылсыздандыру шөктіру және диффузиялық әдіспен жүзеге асады. Металдың химиялық құрамын анықтау үшін сынама алынады және керек болған кезде пешке берілген химиялық құрамдағы металл алу үшін ферроқорытпалар салынады. Одан кейін алюминиймен және силикокальциймен ақырғы қышқылсыздандыру жүргізіледі, болатты шөмішке шығарып алады.   

Доғалы пештерде легирленген болат балқыту кезінде болатқа ферроқорытпалар түрінде легирлеуші элементтер қосылады. 

Доғалы пештерде жоғары сапалы көміртекті болаттар балқытылады – құрылымдық, аспаптық, ыстыққа төзімді және ыстыққа берік. 

Технология 

Шихта – балқыту әдісіне байланысты легирленген немесе легирленбеген скрап болып саналады. Егер балқыту тотықтыру режимінсіз жүргізілсе, фосфор мөлшері төмен болуы керек. 

Салқындату – шығару алдында температураны түзету үшін скрап көмегімен жүзеге асырылады. 

Балқытудағы тотықтыру кезеңі

Темір қоспаларын С, Si, Mn, P, S жою. Газсыздандыру мен бейметалл қоспалардың түзілуі. Бұл үрдістерге  балқыманың энергетикалық қайнауы жағымды әсер етеді. Бұл үшін ваннада көміртегі мөлшерінің көп болуы, кен мен әкті шөктіру, сұйық ағынды тотықтырғыш қождың түзілуі, температураның жылдам көтерілуі, балқыманы оттегімен үрлеу жүргізілуі керек.  

 

Балқыманы тотықсыздандыру кезеңі

Мақсаты – оттегі мен күкірт мөлшерін азайту. Тотықтырғыш қож жүктеу, қайтара қышқылсыздандыру, әк пен шпаттан тұратын тотықсыздандырғыш қож енгізу арқылы жүзеге асады. Тотықсыздандырғыш қождан қосымша түйіршіктелген FeSi, CaSi немесе А1 қосылғанда ақ қож, ал кокс косар болсақ – карбидті қож түзіледі. Металда еріген тотықтар мен күкірт қожға қосылады, мұнда тотықсызданып байланысады. Тотықсыздану кезеңінің созылуымен қождағы сутегінің мөлшері ұлғаяды. 

Легирлеу

Оттегігі ұқсастығы аз элементтер пешке салынады, ал оттегіге жақындығы жоғарылары –металл қышқылсызданғаннан кейін  (мысалы, Si, Al, Ti, Zr, Mo) салынады. Көміртегі тотықтырғыш қож жүктелгеннен кейін қосылады. 

Қышқылсыздану

Балқытудың тотықтыру кезеңінен кейінгі қайтара қышқылсыздану, тотықсықдану кезеңіндегі диффузиялық қышқылсыздандыру, ақырғы қышқылсыздандыру.  

Үрдіс нұсқалары

Балқытудың бастапқы кезеңі

Әлдеқайда энергетикалық тотығу балқыту кезінде немесе тікелей балқытудан соң жүзеге асады. Құрам легирлеуші төсемелер арқылы түзетіледі. 

Қайта балқыту

Тікелей балқыту немесе қысқаша қайнау кезеңінен кейін тотықсыздандыру шартында  легирленген скраптан металды максимал бөліп алу жүзеге асады. 

Дуплекс - үрдіс

Балқыту пештерінің бірінде балқыту, тотығу, жекелей не жалпы фосфорсыздану  және әдетте қышқылсыздану жүргізіледі. Одан кейін металды доғалы пештерде қайта балқытады, мұнда балқыған легирленген скрап болады және ол осында нақты балқып дайын болады. 

Аралас үрдіс

Әр түрлі пештерде металлургиялық өңделген және балқытылған қорытпаларды араластырамыз. Араластыру шөміште не пештердің бірінде жүргізіледі. 

Доғалы пештердегі қышқыл үрдіс

Болаттық қалыпталған құймалар және қайта балқыту үшін айтарлықтай маңызды болып саналады. Қышқыл футеревка және қышқыл қож (60%-ға дейін SiO₂). Кенді салу балқыманың қайнауына алып келеді. Одан кейін қышқылсыздандыру, легирлеу және шығару. 

Қара қожбен жүретін үрдіс

Сыйымдылығы жоғары доғалы пештерде жүргізіледі (500т-ға дейін). Ақырғы тотықсыздандырусыз балқыту мен тотықтыра өңдеу жатады. Болаттың ауқымды сұрыптарын өндіруде қолданылады.