ФЕРРОХРОМ ЖӘНЕ ФЕРРОХРОМ ҚОРЫТПАЛАРЫН ҚОЛДАНУ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ФЕРРОХРОМА И ФЕРРОХРОМНЫХ СПЛАВОВ

Шакир Куралай Уызбековна

магистрант, кафедра химии, Казахский национальный педагогический университет имени Абая,

РК, г. Алматы

Кожабекова Назым Нургыдыровна

научный руководитель, канд. хим. наук, старший преподаватель, кафедра химии, Казахский национальный педагогический университет имени Абая,

РК, г. Алматы

Нугыманова Луиза Абаевна

научный руководитель, старший преподаватель, кафедра химии, Казахский национальный педагогический университет имени Абая,

РК, г.Алматы

АҢДАТПА

Соңғы жылдары әлемде хромды тұтыну күрт өсті, бұл атом энергетикасы, аэроғарыш өнеркәсібі, реактивті авиация, химиялық және арнайы машина жасау үшін осы элементпен легирленген болаттар мен қорытпаларды пайдаланудың артуымен байланысты. Екінші жағынан, бұрын құрамында хром бар легирлеуші қорытпаларды-феррохромды, ферросиликохромды өндіру үшін негізгі шикізат болған бай хром кендерінің кен орындарының саны айтарлықтай азайды. Хром қара металлургияда қолданылатын ең маңызды легирлеуші элементтердің бірі болып табылады. Оның кәдімгі және легирленген болаттарға қоспалары олардың физикалық сипаттамаларын, тозуға төзімділігін, коррозияға, ыстыққа төзімділігін жақсартады. Металлдар арасында хром маңыздылығы жағынан ерекше орын алады. Әлеуметтік өндірістің барлық салаларында материалдық мәдениет пен техникалық прогрестің дамуы хром және оның қорытпаларын өндірумен тығыз байланысты. Металдардың жаһандық өндірісінде 90% -дан астамы хром және оның қорытпаларын өндірумен байланысты.

АННОТАЦИЯ

В последние годы потребление хрома в мире резко возросло, что связано с увеличением использования легированных этим элементом сталей и сплавов для атомной энергетики, аэрокосмической промышленности, реактивной авиации, химического и специального машиностроения. С другой стороны, значительно сократилось количество месторождений богатых хромовых руд, которые ранее были основным сырьем для производства хромосодержащих легирующих сплавов-феррохромных, ферросиликохромных.   Хром является одним из наиболее важных легирующих элементов, используемых в черной металлургии. Его добавки к обычным и легированным сталям улучшают их физические характеристики, износостойкость, коррозионную стойкость, термостойкость. Среди металлов хром занимает особое место по значимости. Развитие материальной культуры и технического прогресса во всех сферах общественного производства тесно связано с производством хрома и его сплавов. В мировом производстве металлов более 90% связано с производством хрома и его сплавов.

Түйін сөздер: феррохром, ферроқорытпа, хром, қорытпа ,орташа көміртекті феррохром.

Ключевые слова: феррохром, ферросплавы, хром, сплав, среднеуглеродистый феррохром.

Кіріспе

Темір мен хромның қорытпасы болып табылатын феррохром XIX ғасырдың 60-шы жылдарының аяғынан бастап өнеркәсіптік ауқымда өндіріліп келеді. Феррохром – темір мен хром қорытпасы (шамамен 60%), болат пен қорытпаларды легирлеу үшін қолданылады. Негізгі қоспалары-көміртегі (5%, дейін),кремний, (8%, дейін), күкірт(0,05%, дейін),фосфор(0,05%, дейін). Феррохромды хромит кендерін көміртекті тотықсыздандырғышпен азайту арқылы алады. Әлемдегі феррохромның көп бөлігі Оңтүстік Африкада, Қазақстанда(ERG тобының “Қазхром” корпорациясы) және Үндістанда өндіріледі, өйткені бұл елдерде хромиттердің үлкен ішкі ресурстары бар. Феррохромның ең үлкен тұтынушысы болат өндірісі, әсіресе 10-нан 20%-дейін хром бар тот баспайтын болат өндірісі. Феррохром көбінесе құрамындағы көміртек пен хром мөлшеріне байланысты жіктеледі[1].

Негізгі бөлім

Феррохромның төмен көміртекті, орташа көміртекті, жоғары көміртекті және азотталған феррохром сияқты түрлері ажыратылады. Феррохром құрамында Сr₂О₃ бар хром кендерінен 55% – ға дейін R' o•R"₂O₃ хромшпинелидтері түрінде балқытылады, мұндағы R' – Fe₂+, Mg₂+ ; R" - Cr₃+, Аl₃+, Fe₃+.  Бай хром кендері (Сr₂О₃ ≥ 46%) феррохромды байытусыз балқыту үшін қолданылады, тек ұсақтау-сұрыптау операцияларын қолданады. Кедей хром кендері жоғары хромды концентраттар алу арқылы байытылады. Темірмен хром бірқатар қатты ерітінділер түзетіндіктен және көміртегімен берік карбидтер түзетіндіктен, феррохромның құрамы негізінен балқыту әдісімен анықталады[2].

Жоғары көміртекті феррохром негізінен тот баспайтын, ыстыққа төзімді, коррозияға төзімді, қышқылға төзімді және басқа легирленген болат пен қорытпа маркаларын балқыту үшін, сондай-ақ бір сатылы ферросиликохромды және орташа көміртекті феррохромды электр пеші мен конвертер әдісімен балқыту үшін қайта өңдеу металы ретінде қолданылады. Орташа көміртекті феррохром (0,5-4,0% С) силикотермиялық процесс, оттегі және газ оттегі түрлендіргіштерінде жоғары көміртекті феррохромды тазарту арқылы өндіріледі. Төмен көміртекті феррохром (<0,5% С) аз қуатты ашық доғалы пештерде силикотермиялық процесс арқылы сұйық силикохром мен кен әк балқымасын араластыру арқылы алынады. Құрамында көміртегі ≤0,03% бар қорытпаны ұнтақталған және тотыққан жоғары көміртекті феррохромның вакуумында тазарту, сондай-ақ төмен көміртекті феррохромның (0,06-0,1% С) бөліктерін вакуумда декарбонизациялау арқылы алады [3].

Балқытудың осы екі әдісі де, феррохром да магнезитпен қапталған тазартылған ферроқорытпа пештерінде мерзімді процесте жүзеге асырылады. Әдістердің бірінде (флюс емес) шихта хром кені мен силикохромнан, флюсте - хром кені, силикохром, әк және аз мөлшерде қайта өңделген феррохромнан тұрады.   Құрамында 30-50% Si және 1-3% С аз силикохром қолданылады:

2 Сr₂О₃ + 3Si = 4Cr + 3SіO2

Құрамында 2% - дан аз кремний бар қорытпа алынады, кеннен хромды алу ағындық әдіспен шамамен 87 %, ағынсыз 60% құрайды.

Орташа көміртекті феррохромды алудың үшінші әдісі-сұйық көміртекті феррохромды көміртексіздендіру, оттегімен бүйірлік үрлеу түрлендіргішінде немесе су салқындатылатын фурма арқылы жоғарғы жеткізілімде жүзеге асырылады [4].

Хром қорытпалары қышқылға төзімділігі жоғары, олар орташа концентрациядағы суық сілтілі ерітінділерге төзімді. Көптеген орталарда олардың коррозияға төзімділігі никель болаттары мен никель қорытпаларына қарағанда жоғары. Хром қорытпаларының кең қолданылуын шектейтін кемшілігі төмен температураның сынғыштығы болып табылады: сынғыш күйге өту температурасы 130-350°C құрайды  және қорытпаның маркасына және ондағы оттегінің, әсіресе азоттың құрамына байланысты. Осы қоспалардың жоғары концентрациясында сынғыш күйге өту температурасы 500-550°C дейін болуы мүмкін [5].

Хром қорытпалары вакуумдық индукциялық және доғалы электр пештерінде балқыту арқылы жоғары глиноземді отқа төзімді, бериллий немесе торий оксиді негізіндегі легирленбеген қорытпаларға арналған отқа төзімді және сирек жер металдарымен легирленген қорытпаларға арналған иттрий оксиді негізінде жасалады. Агломерленген хром қорытпалары ұнтақ қоспаларын 0,3-0,4 ГПа қысыммен басу арқылы жасалады, содан кейін сутегі атмосферасында 1450-1500°С температурада агломерацияланады [6].

Қорытынды. Әр түрлі кластар мен маркалардағы феррохром болаттар мен шойындарды легирлеу үшін, сондай-ақ қорытпаларды тотықсыздандыру үшін қолданылады. Оның болат және шойын құю өндірісіндегі орташа шығыны негізгі балқыманың тоннасына 2-3 кг құрайды. Cr болатының легірленуі оның беріктігін, икемділігін, серпімділігін, термиялық, тозу-және коррозияға төзімділігін арттыруға мүмкіндік береді.Легірленген қорытпалар қозғалтқыштар, қазандар және қыздыру пештерінің, пайдаланылатын өнімдер жану жоғары күкіртті отынды дайындау үшін химиялық жабдықтарды, конструкцияларды теңіз гидротехникалық құрылыстар, бөлшектер, отын және өлшеу аппаратураларын жасау үшін қолданылады. Агломерацияланған қорытпалар МГД генераторларының бөлшектерін, ыстыққа төзімді паллеттерді және термиялық пештердің басқа бөлшектерін, тас және металл құюға арналған кокильдерді өндіруде қолданылады [7].

Әдебиеттер тізімі:

1. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлян Б.И. Теория и технология производства ферросплавов: учебник для вузов//.-М.: Металлургия, 1988.- С.201.
2. Гальперин,Л.Л., Заякин, О.В.,Островский,Я.И. Особенности производства высокоуглеродистого феррохрома из хроморудного сырья разных видов// Сталь.-2003.-№11.-С 47.
3. Абдулабеков Е.Э., Каскин К.К., Нурумгалиев А.Х. Теория и технология производства хромистых сплавов. Учебное пособие для бакалавров специальности 5В070709 «Металлургия». – Алматы: Республиканский издательский кабинет по учебной и методической литературе. 2010. – С 106- учебное пособие.
4. Кадарметов Х.Н. Выбор шлаков при выплавке углеродистого феррохрома и ферросиликохрома// Производство ферросплавов №2.- М.: Металлургия.-1973.- С 99.
5. Шэнчао Дуань ,Джинхён Чо ^_,Минджу Ли ,Ванчжун Му ,Джу  Пак  Новое применение ферросплавов для получения сверхчистого высокоэнтропийного сплава CoCrFeMnNi методом шлакообразования [Электрон.ресурс].-2023.-URL: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.168692 (дата обращения: 15.06.2023)
6. Жило Н.Л., Острецова И.С., Мизин В.Г., Физико-химические свойтва шлаков углеродистого феррохрома// Сталь,-1983.-№11.-С. 30.
7. Воскобойников, В. А. Общая металлургия / В. А. Воскобойников. — Москва : Академкнига, 2015 С 256.