Qora metallurgiya

Qora metallurgiya — metallurgiya sanoatining sohalaridan biri. Domna, poʻlat eritish, prokat metallurgiyasi, metall buyumlar ishlab chiqarish, ruda xom ashyosini qazib olish, boyitish, maydalash, koks kimyosi ishlab chiqarishi, ferroqotishmalar va oʻtga chidamli materiallar tayyorlash, noruda xom ashyo qazib olish va qora metallarni qayta eritish tarmoqlarini oʻz ichiga oladi. Sovuqlayin yoki qizdirib ishlangan prokat, poʻlat trubalar va metall buyumlar Qora metallurgiya mahsu-lotlarining muhim hisoblanadi.

Kishilik jamiyati taraqqiyotida mehnat qurollari va qurol-yarogʻlar juda muhim ahamiyat kasb etgan. Ular, asosan, yogʻoch, suyak, tosh (qarang Tosh davri) va temirdan (qarang Temir davri) tayyorlangan. Qora metallurgiya xalq xoʻjaligining koʻpgina tarmoqlarini rivojlantirishning asosi hisoblanadi. Kimyo sanoati, rangli metallurgiya, qurilish materiallari sanoati mahsulotlari bilan birga qora metallar mashinasozlik va qurilishda asosiy konstruksion material hisoblanadi. Oʻzbekistonda yetakchi mashinasozlik tarmoqlari ishlatadigan konstruksion materiallarning umumiy hajmida qora metallar asosiy oʻrinni egallaydi.

Oʻzbekistonda bir necha kichikroq temir konlari bor. Sanoat ahamiya-tiga molik temir konlari — magmatogen genezisli, magnetit-gematit tarkibli Surenota (Toshkent viloyati) hamda asosan titan-magnetitli Tebinbulok temir koni (Qoraqalpogʻiston) shular jumlasidan. Oʻzbekistondagi temir konlari resurslari: Jizzaxdagi temir koni — 150 million t, Surenota temir koni — 50 million, t, Tebinbuloq temir koni — 100 million t dan koʻp. Oʻrta Osiyoda birinchi zamonaviy metallurgiya kombinati 1944-yil ishga tushirilgan (qarang Oʻzbekiston metallurgiya kombinati). Oʻzbekiston metallurgiya sanoatida 500 ming tonnaga yaqin poʻlat, 450 ming tonnaga yaqin tayyor prokat ishlab chiqariladi (2005).

Ayrim atamalarning ma’nolari

Prokat ― metall va metall qotishmalarini qizdirib yoki
sovuqlayin maxsus vallar orasidan o`tkazib tayyorlanadigan
buyumlar. Masalan, list, rels, truba, sim va boshqalar.

Koks ― tabiiy yoqilg`ilar (toshko`mir, neft , torf va boshqalar) 
yoki ularning qayta ishlangan mahsulotini havo ishtirokisiz 950-1050 °C gacha qizdirish jarayonida hosil bo`ladigan uglerodli
qattiq qoldiq.

Legirlash ― metall qotishmalariga, ma’lum kimyoviy tarkibga, strukturaga va kerakli xossaga ega bo`lgan qotishmalar olishga
imkon beruvchi elementlar (xrom, nikel, molibden va boshqalar) qo`shish. 

Flyuslar ― metallarning kavsharlanadigan yoki payvandlanadigan sirtida hosil bo`luvchi oksidlarni eritib yuborish, shlak hosil qilish, metall tarkibini kerakligicha o`zgartirish uchun
mo’ljallangan material. Asosli (ohak, dolomit, pirit qoldig`i, kalsiy, soda), kislotali (kvars, qum, qumtuproqli chaqmoqtosh) va neytral (boksit, plavik shpati) bor.

Qora metallar va ularning ahamiyati

Qora metallarga temir va uning asosidagi qotishmalar, marganes (92 % metallurgiyada ishlatiladi) va ba’zan xrom (65 % metallurgiyada ishlatiladi) kiradi. Vanadiy rangli metali ham 
qora metallurgiyada po`lat va cho`yanni legirlashda ishlatiladi.
Qora metallar insoniyat uchun juda muhim xomashyodir. 
Ko`p qavatli binolar, turar joylarning armaturalari, tomlari, 
og`ir texnikalar va avtomashinalarning asoslari, xo`jalikda foydalaniladigan asbob uskunalarning metall qismlari, harbiy texnika, qurol-yarog`lar temir qotishmalar, po`lat va cho`yandan tayyorlanadi. 
So`nggi 1-2 asr ichida qora metallurgiya kimyo fani va fan-
texnika yutuqlari asosida jadal rivojlandi. Yuqori mustahkamlikka ega po`lat va cho`yanning turli tarkibli markalari ishlab
chiqarilmoqda.

Domna jarayoni

Rudalardan temir olish uning oksidlarini Uglerod (II) - oksid va koks bilan qaytarishga asoslangan. 
Bunda toza temir emas, uning ko`mir va boshqa qo`shimchalar (kremniy, marganes, oltingugurt, fosfor ) bilan qotishmasi olinadi. Bu qotishma cho`yan deyiladi. 
Cho`yan domna pechlarida, ya’ni domnalarda suyuqlantirib olinadi. Domna hajmi 5000 metr kub va ba-
landligi 80 m bo`lgan, ichki tomoniga o`tga chidamli g`ish qoplangan va tashqi tomondan po`lat sirt bilan o`ralgan (mustahkam bo`lishi uchun) murakkab inshootdir. Domnaning yuqorigi yarmi – shaxta, 
yuqori teshigi – koloshnik, eng keng qismi – raspar, pastki qismi – gorn deb ataladi. Boshlang`ich materiallar: shixta – tarkibida temir oksidi, shuningdek, koks, flyuslar mavjud bo`lgan ruda. Koks issiqlik manbai bo`lib xizmat qiladi, shuningdek undan qaytaruvchi – uglerod (II) – oksid olish uchun foydalaniladi. Flyuslar bekorchi jinsni oson suyuqlanadigan birikmalarga – shlaklarga aylantiradi. 
Domnaga koloshnik orqali boshlang`ich materiallar (navbatlashib keladigan qatlamlar holida) solinadi. Ko`mirning yonishi va zaruriy haroratnisaqlab turish uchun gorndagi maxsus teshik orqali kislorodga boyitilgan havo puflanadi. Gornning yuqorigi, harorat 1850 °C ga yetadigan qismida koks 600-
800 °C gacha qizdirilgan, puflanadigan havo oqimida shiddat bilan yonadi.

Cho`yan va po`lat

Domnada suyqlantirilgan cho`yan tarkibida 93 % atrofida temir, 4.5 % gacha uglerod, kremniy 0.5-2%, marganes 1-3 % , fosfor 0.02-2.5 % va oltingugurt 0.005-0.08 % bo`ladi. Cho`yan mo`rt, bolg`alanmaydi. Cho`yan ikki xil: oq va kulrang bo`ladi.
Kulrang cho`yan tarkibidagi uglerod grafit holida bo`ladi va sindirilganda kulrang tusli bo`ladi. Texnikada u quyish (mashinalarning og`ir qismlarini, maxoviklarni quyish) uchun ishlatiladi.
Oq cho`yan tarkibida uglerod asosan sementit Fe3C holida bo`ladi, u kulrangdan oqroq. Oq cho`yanning hammasi po`latga aylantirish uchun ketadi. 
Qattiq po`latda uglerodning miqdori 0.3 dan 1.7 % gacha bo`ladi. Yumshoq po`latda (ilgari u bolg`alanuvchi temir deb atalgan) 0.3 % gacha uglerod bo`ladi. Po`lat cho`yandan farq qilib, oson bolg`alanadi. Tez sovitilganda u 
qattiq, sekin sovitilganda – yumshoq bo`ladi. Yumshoq po`latga ishlov berish oson. Yumshoq po`latdan mix, boltlar, 
sim, tomga yopiladigan tunuka, mashinalarning detallari tayyorlanadi. Qattiq po`latdan asboblar yasaladi.
Hozirgi texnikada legirlangan po`latlar kata ahamiyatga ega. Ular mashinalarning ko`pchilik qismlarini, uy-ro`zg`or buyumlarini (qoshiq, vilka va boshqalar), trubalar, aviamotorlar va kompressorlarning detallarini ishlab chiqarishda foydalaniladi.

Cho`yandan po`lat olish
Cho`yanni qayta ishlab po`latga aylantirish uning tarkibidagi ortiqcha uglerodni va boshqa qo`shimchalarni chiqarib yuborishdan iborat. Bu ularni oksidlash yo`li bilan amalga oshiriladi. Yuqori haroratda kislorod uglerod va boshqa qo`shimchalar oson birikib, oksidlar hosil qiladi. Uglerod (II) – oksid gaz holida chiqib ketadi, qolgan oksidlar flyuslar bilan reaksiyaga kirishib, shlak hosil qiladi, u po`latning yuzasiga qalqib chiqadi.
Po`latlarda fosfor va oltingugurt ko`p miqdorda bo`lishi ayniqsa nomaqbuldir: fosfor po`latni sinuvchan qilib qo`yadi, oltingugurt esa qizigan po`latga ishlov berishda darzlar hosil bo`lishiga sabab bo`ladi. Bu qo`shimchalarni yo`qotish uchun suyuqlangan cho`yanga ohak qo`shiladi. Fosfor (V) – oksid P2O5 ohak bilan
Ca3(PO4)2·CaO tarkibli tomas shlak hosil qiladi: 

P2O5 + 4CaO = Ca3(PO4)2·CaO

Oltingugurtni yo`qotish jarayonini quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin:
FeS + CaO = CaS + FeO

Tomas shlakdan fosforli o`g`it sifatida foydalaniladi.
Cho`yanni qayta ishlab po`latga aylantirishning asosiy usullari marten usuli bilan elektrotermik usuldir. Marten usulida jarayon alangali regenerativ marten pechlari deyiladigan maxsus pechlarda olib boriladi. Pechning suyuq-lantirish vannasiga cho`yan, shuningdek temir-tersak, toza ruda (ularning tarkibida kislorod bo`ladi) va ohak (flyus) 
solinadi. Pech gaz bilan isitiladi, gaz vanna tepasida yonadi. Pechdagi harorat 1800 °C gacha yetadi. Shixta suyuqlanadi va cho`yandagi uglerod hamda qo`shimchalar pechga yonuvchi gazlar bilan kirayotgan havodagi kislorod, shuningdek, temir-tersak va rudadagi kislorod hisobiga oksidlanadi. Po`lat olishning marten usulida kislorod puflash
jarayonni juda jadallashtiradi: pechlarning unumdorligi ortadi, yoqilg`i sarfi kamayadi, chiqadigan po`lat miqdori
ko`payadi va uning sifati yaxshilanadi.
Marten pechida legirlangan po`latlar olish oson. Buning uchun suyuqlanish tugashidan oldin zaruriy metall va qotishmalar qo`shish kerak.
Lekin legirlangan po`latlar odatda maxsus elektr pechlarda 3000 °C dan yuqori haroratda suyuqlantirib olinadi. Bu elektrotermik usul bo`lib, tarkibida qiyin suyuqlanadigan metallar – molibden, volfram mavjud bo`lgan po`latlar olish uchun qoʻllanadi.
Marten usuli bilan 85 % gacha po`latlar ishlab chiqariladi. Bu usul bilan bir qatorda bessemer va tomas usullari ham qoʻllanadi. 
Bessemer usulida ichki tomoniga o`tga chidamli material qoplangan noksimon po`lat idish – maxsus konverterdan foydalaniladi.
Tomas usuli fosforga boy temir rudalaridan cho`yan suyuqlantirib olishda qoʻllanadi.

 

G. P. Xomchenko Kimyo “O`qituvchi” , Toshkent, 1991;