16. Мартен пешінің жұмысы

Пеш жұмысының қағидасы келесіге негізделген: шихтаны жүктегеннен кейін басшалардан отын (мазут, табиғи газ) регенераторда ~ 1200°С-қа дейін қыздырылған ауа желдеткіштен беріледі, бұл жалын температурасын туғызады - 1900°С. Тиімді жылу берілісі үшін жалын ваннамен жанасуы және оның бетімен өтуі керек. Жалын жылуы ваннадан шамамен  85% сәулеленумен, ал 15% - конвекциямен беріледі. Шыққан газ пештен басша арқылы пештің өзге аяғында 1500°С температурамен беріліп, жылудың негізгі бөлігі қарсы регенератордағы оттөзімді енгізбе арқылы беріледі. Регенератор «үрлеу арқылы» суыған соң және «газ арқылы» қыздырылған соң клапандарды ашады, мұның нәтижесінде газ ағынының бағыты қарама-қарсы өзгереді.   

Мартендік үрдісте ваннаның ұзындығы мен тереңдігі бойынша температуралық біртексіздік пайда болады, бұл кезде қож температурасыәрқашан металл темперасынан жоғары болады. Температураның айшықталуына көміртегі қышқылданғанда түзілетін СО көпіршіктерінің есебінен ваннаның «қайнауы» мүмкіндік береді. Оттегі көзі болып үрленетін ауа, жану өнімдері (СО₂, Н₂О), сонымен қатар қосымша енгізілетін қатты тотықтырғыштар табылады. Керекті құрам мен металл тепмературасы орнағаннан кейін легирлеуші мен қышқылсыздандырғыштар қосу арқыл қайнауды тоқтатады.

Мартендік балқытудың жалпы ұзақтығы 6 сағаттан астам, жылудың қолданылу коэффициенті 50%-дан аз емес.

Шихтаның құрамына байланысты мартендік үрдіс екі түрлі болады: кенді-скрап және үрдіс-скрабы. Кең таралған скрап-кенді үрдіс кезінде шихтадағы сұйық шойын үлесі  60%-ды құрайды (скраптағы үлесі небәрі 30%), бұл қатты тотықтырғыштардың – кен, агломерат, шекемтастардың жоғары мөлшерін - шамамен 10%, сонымен қатар флюстердің жоғарғы шығнын қажет етеді. Скрап-үрдісте шихта негізін болат сынықтары құрайды, және тек металды ғана балқыту керек болады. Бұл үрдісті қышқыл футеревкада жүзеге асыруға мүмкіндік береді, ол газды және бейметалдық қоспалары бойынша таза болат алуға мүмкіндік береді. Ваннаның «қайнауы» үшін шихтаға арнайы карбюризаторлар – көміртек құрамды қоспалар қосады  (қатты шойын, кокс және т.б.).

Соңында айта кетерлік жай, жақсы өңделген технологиялық үрдіске ие болуына қарамастан мартендік үрдіс барлық жағынан конвертерлі және электрлі болат балқыту өндірістерінен артта қалып отыр. Сондықтан, мартендік пештер және балқыту технологиялары пудлингті үрдістер  секілді металлургия саласының тарих беттеріне жақынырақ. 

 

17. Үздіксіз әрекетті агрегаттардағы болат өндіру

Бұдан бұрынырақ айтып өткендей, қазіргі бар болат өндіру агрегаттары (конвертерлер, мартендік, доғалы, индукциялы пештер) периодты сипатте жұмыс жасайды және осыған орай, бірқатар кемшіліктеге де ие. Заманауи болат балқыту өндірісінің жоғары деңгейде болуына қарамастан, агрегаттардың тоқтап тұру уақыттарының үлесі балқыту мен циклдің барлық уақытының жартысын құрайды екен. Меншікті өнімділікті одан әрі арттыру көмекші жұмыстарға жұмсалатын уақытты азайту есебінен ғана мүмкін болады. Осы мезетте үздіксіз әрекетті болат балқыту агрегаттарын жасап шыңару мәселенің шешімін табуға мүмкіндік береді. 

Үздіксіз әрекетті болат балқыту агрегаттарының құрылымын асап шығару және осы агрегаттарда болат балқыту үрдісін өңдеумен әлемдегі көптеген елдер мамандары шұғылдануда, бірақ әзірге еш сенімді нәтиже табылған жоқ. Біріншіден, бұл шойыннан бір уақытта термохимиялық қасиеттері жағынан   әр текті қоспаларды шығрып алу үшін әр түрлі жағдайларды жасай білудің қажеттілігмен байланысты. Екіншіден, болат балқыту үрдісінің бұл сұлбасы бір уақытта жүргізілуі мүмкін емес сатылар қатарынан тұрады. Үшіншіден, қажетті технологиялық операциялар реттілігін қамтамасыз ететін және жоғары температуралар кезінде жөндеу мүмкіндігі болмаған жағдайда жоғары төзімділікке ие агрегат құрылымын жасау күрделі болып табылады. Ақырында, техникалық шешім қазіргі қолданыстағы заманауи үрдістермен салыстырғанда экономикалық тұрғыдан тиімді болуы керек

Мұнымен қоса, қазіргі таңда ҮӘБА-ның бірнеше үлгілері ұсынылып келеді, оларды келесідей топтарға бөлуге болады: 

- үрдіс сатысының санына қарай: көпсатылы, яғни агрегаттың жеке бөлігінде бір не бірнеше технологиялық операциялар жүреді; бір сатылы, бұл кезде барлық саты қоысылып кеткен, және барлық қоспалар бір уақытта жойылады; 

- агрегат құрылымы бойынша: жалпақ, оларда газ тәрізді және қатты реагенттер жалпақ және желобты реакторларға түседі; ағысты реакторлар, мұнда барлық материалдар ілінбелі ұнтақталған тамшы тәрізді күйде болады; тек металл сынықтарын өңдеуге арналған шахталы пештер; 

- балқу өнімдерінің қозғалыс бағытына байланысты: тік ағынды, яғни қож бен металдың қозғалысы бір бағытта жүреді; ағынға қарсы, яғни қож бен металл қарсылас бағытта жүреді. 

Сұйық шойынды болатқа айналдыруға арналған ҮӘБА-ның көбісі жалпақ агрегат түрінде болады. Металл сынықтарының үздіксіз өңделуі доғалы, немесе шахталы пештерде жүзеге асады. Айта кетерлік жай, сұйық шойынды өңдеуге арналған ҮӘБА жартылай өнеркәсіптік сыналу деңгейінде, мұнымен қоса олар метал сынықтарын өңдеуде бірқатар танымалдылыққа ие. Бірақ соңғы жағдайда алынатын металл жартылай өнім болып саналады және көмекші агрегаттарда болат қылып дайындауды қажет етеді, бұл дегеніміз мұндай үрдіс қазіргі таңдағы болат балқыту тиехнологияларының толыққанды орны басушысы бола алмайды.  

Осылайша, бүгінде жоғарғы сапалы болат алуға мүмкіндік беретін және қазіргі болат балқыту технологиясының орнын алмастыра алатын оңтайлы ҮӘБА құрылымы әзірше табыла қойған жоқ. Бұл мәселенің шешімін болат балқыту үрдістеріне басқаша көзқараспен қарау арқылы табуға болатын болар. Кез келген үздіксіздік бұл белгілі жиіліктегі үзіктілердің жиынтығы болып саналады. Мысалы, домна үрдісі үздіксіз болып саналады, алайда балқу өнімдерін енгізу де , шығару да периодты режимде жүзеге асады. Болат балқыту үрдісі қатыстық үздіксіз шарттарына қазіргі технологияларына жақын бағытта дами түседі. Тек бір мәселенің шешімін табу үздіксіз үрдісті қалыптастыруды айтарлықтай қысқартады. Жалпы алғанда, бұл тікелей болат балқыту агрегаттарының қызметін қысқарту есебінен жүргізіледі, атап айтқанда:: шойынды домнадан тыс күкіртсіздендіру, оны домнаның негізгі желобында кремнийсіздендіру, белсенді миксерлер қолдану, болатты шығу алдында қышқылсыздандыру, шөмішті металлургия, пештен тыс өңдеу және т.с.с.