21- modul: Quyma olish usullari Reja - bet 7

Qobiqli qolip tayyorlash texnologik jarayoni sxemasi:
1 − model yarim pallasi; 2− shtirь; 3− qolip materiali; 4− bunker; 5− qolip pallasi
Qolipning ikkinchi pallasi ham xuddi shu tarzda tayyorlanadi. Keyin ularni
yig’ishda sterjenlar bo’lsa, o’z joylariga qo’yilib, pallalar skoba yoki strubtsinalar
bilan yoki tez qotuvchi termorsaktiv yelim bilan biriktiriladi.
Odatda quymatar olishda qobiqli qoliplarning bir nechtasini opokaga joylab,
atrofi qum bilan yoki kichik zoldirchalar bilan to’ldiriladi. Keyin esa ularga har
biriga metall qo’yilali. SHuni qayd etish zarurki, bu usulla turli materiallarlan,
murakkab shaklli, sirt yuzasi tekis mayla (ko’pincha 5−15 kg li) quymalar olinadi.
Oddiy qoliplarda quymalarni olishga qaraganda bu usulda olingan quymalar
o’zining aniqligi, mexanik ishlovlarga berilmasligi va qolip materiallar sarfi
kamligi bilan ajralib turadi va uni avtomatlashtirish oson bo’lganligi sababli ish
unumdorligi ham keskin ortadi.
Quyma po‘lat
Temir metallurgiyasi tarixida, butun bashariyat sivilizatsiyasiga katta ta’sir
o‘tkazgan uchta inqilobiy burilishlar yuz bergan. Ulardan birinchisi juda qadim
zamonlarda, rudadan temirni ajratib olishni va unga termik ishlov berishni yo‘lga
qo‘yilgan maxsus gorn pechlarining o‘ylab topilishi bo‘lgan bo‘lsa, ikkinchisi o‘rta
asrlarda o‘zlashtirilgan temir va cho‘yanni o‘zaro qayta ishlash jarayoni bo‘lgan.
Uchinchi inqilobiy burilish esa XIX asrning ikkinchi yarmiga tegishli bo‘lib, u
quyma po‘latning yalpi ishlab chiqarila boshlashi bilan bog‘liq.
Hamma zamonlarda ham po‘latga doimiy kuchli talab mavjud bo‘lgan.
Chunki, ushbu metall turli detallar, qurol-aslaha va asbob-uskunalar, hamda,
mashinalar yasash uchun zarur bo‘lgan darajadagi pishiqlik, mustahkamlik va
qattiqlikka ega. Lekin, metalldan po‘lat buyum yoki uskuna yasashdan avval, unga
bir qator mashaqqatli texnologik jarayonlar orqali ishlov berish zarur bo‘lgan.
Avvaliga, rudadan cho‘yan eritib olishgan. Keyin esa cho‘yandan sof yumshoq
temir tiklangan. Keyin esa, temir krtitsasiga uzoq vaqt mobaynida bolg‘alab ishlov
berish yo‘li bilan, po‘lat buyum yoki detal tayyorlangan. Ushbu jarayon po‘lat
mahsulotlari tayyorlashdagi eng nozik va ko‘p mehnat talab qiladigan, uzoq vaqt
oladigan jarayon bo‘lgan. Ustiga-ustak, jarayon yakunida har doim ham
ko‘zlangan muddaoga erishilmagan. Ushbu omillarning barchasi birlashib,
po‘latning tannarxi juda qimmat bo‘lishiga sabab bo‘lgan.
XIX asr o‘rtalariga kelib, butun jahon bo‘ylab sanoat va transport tarmoqlarining
keng taraqqiy eta boshlashi natijasida, po‘latga bo‘lgan talab keskin ortib ketdi.
Po‘latni keng miqyosda va ko‘p miqdorlarda ishlab chiqarilishini yo‘lga qo‘yish
zarur edi. Biroq, hatto talabga muvofiq miqdorda ishlab chiqarish uddalangan
taqdirda ham, eng katta muammo – po‘latning juda qimmat ekanligini hal qilish
zarur bo‘lardi. Chunki, yumshoq temirga bolg‘alab qo‘lda, yoki, mexanik ishlov
berish yo‘li bilan po‘lat buyum tayyorlashni shunchaki arzonlashtirishning imkoni
bo‘lmagan. Bu o‘rinda, qimmat narx hosil bo‘lishidagi eng katta omil – ishchi
kuchi va energiya sarfining juda ko‘pligi bo‘lgan.
Albatta, kun sayin o‘sib borayotgan talab yuzasidan o‘sha paytning eng ilg‘or
muhandis-metallurglari va olimlari jiddiy bosh qotira boshlashgan. Ular orasida
muammoga eng yaxshi yechim bo‘ladigan g‘oyani ingliz muhandisi va ixtirochisi
Genri Bessemer (1813-1898) taklif etgan edi. Uning g‘oyasiga ko‘ra, po‘lat buyum
yoki detal yasash uchun, temirning barcha xossalariga ega bo‘lgan metallni suyuq
holatda olish va keyin uni maxsus qoliplar vositasida kerakli shaklda quyish usuli -
arzon po‘lat olishning eng maqbul yo‘li bo‘lishi kerak edi. Albatta, g‘oya ajoyib.
Lekin, uni amalda uddalash va haqiqatan ham arzon po‘lat olish uchun yana bir
necha o‘n yillar va ko‘plab metallurg mutaxassislarning mashaqqatli mehnati
singishi talab etildi. Bessemerning mazkur g‘oyasini amalga oshishi yo‘lida bir
necha muhim kashfiyotlar ham amalga oshirildi va ularning hammasi metallurgiya
tarixida muhim o‘rin tutgan kashfiyotlarga aylandi.
XVIII asr oxirlariga qadar cho‘yanni yumshoq temirga aylantirish faqat
kritsa gornlarida amalga oshirilar edi. Lekin, bu usulda olingan metall bir jinsli
bo‘lmay, balki, tarkibida muayyan boshqa aralashmalar bilan chiqardi. Boz ustiga,
bunday metallning ba’zi joylari yumshoq temirga, ba’zi joylari cho‘yanga va yana
ayrim qismlari po‘latga o‘xshash bo‘lib, undan yasalgan buyumning qay darajada
pishiq chiqishi – ishlov berish texnologiyasidan ko‘ra, ko‘proq lotereyadagi
omadga o‘xshagan. Jarayonning o‘zi esa ko‘p kuch va vaqt oladigan qiyin
mehnatdan iborat bo‘lgan. Bu yo‘l bilan metall olishda ko‘mirning ham eng a’lo
sifatlisini tanlash zarur bo‘lar edi. Chunki, ko‘mir va ishlov berilayotgan temir
to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘zaro kontaktda bo‘ladi. Bu esa, ko‘mir tarkibidagi
aralashmalarning temirga o‘tib qolishi xavfini keltirib chiqaradi. Mazkur
jarayondagi ko‘mir sarfining o‘zi ham juda katta bo‘lgan. 1 kg temirni tiklash
uchun o‘rtacha 4 kg ko‘mir sarflangan. Hatto eng katta gornlarda ham 24 soat
uzluksiz ish evaziga ko‘pi bilan 400 kg temir olish mumkin edi xolos. Vaholanki,
bozor va iste’mol talabi bundan chandon martalab yuqori bo‘lgan. Bunday katta
miqdordagi talabni qondirish uchun esa, cho‘yanni qayta ishlashning yanada
mukammalroq, arzon va tez bajariladigan usulini o‘ylab topish zarur edi.
Ushbu yo‘ldagi dastlabki katta qadamni 1784-yilda ingliz metallurgi Kort
tomonidan qo‘yildi. Pudling jarayoni deb atalgan maxsus usul va pech yordamida,
u cho‘yanni qayta ishlash jarayonini sezilarli tezlatgan edi.
Pudling pechining ishlash tamoyili quyidagicha bo‘lgan: o‘choqda yoqilg‘i
yoqilgan. Yonish mahsulotlari toshtuynuk orqali pechning ishchi maydoniga kelib
tushgan. Bu yerda avvaldan yuklangan temir chiqindilari va cho‘yan tayyor turgan.
Alanga ta’sirida temir chiqindilari xamirga o‘xshash holatga o‘tgan va qisman
erigan. Harorat ortishi bilan cho‘yan eriy boshlagan va uning aralashmalari
chiqindilar tarkibida avvaldan mavjud kislorod evaziga kuyib keta boshlagan. Shu
tarzda, cho‘yan ugleroddan mosuvo bo‘lgan. Ya’ni, u dag‘al temir kritsasiga
aylangan. Pudling pechining odatiy kritsa gorn pechidan eng muhim afzalligi
shunda ediki, pudling pechida istalgan yonuvchi narsani yoqilg‘i sifatida ishlatsa
bo‘lardi. Shu jumladan, pudling pechlarida arzon va tozalanmagan oddiy
toshko‘mirdan ham keng foydalanish mumkin edi. Pudling pechlaridan foydalanish
amaliyoti temir xom-ashyosining tannarxi sezilarli pasayishiga olib keldi. Boz
ustiga, Kort loyihalangan bunday pudling pechlariga ataylab havo puflab turish
shart emasdi. Havo yetkazib turilishi va tutunning tezkor yaxshi so‘rilishi – baland
chiqarilgan uzun quvurlar evaziga ta’minlangan. Bu jihati bilan, pudling pechlari
tez orada gornlarni chetga surib qo‘ydi va butun dunyoda keng qo‘llanila boshladi.
Biroq, bunday pechlarning kamchilik tarafi shunda ediki, ularda qayta
ishlanayotgan cho‘yanning faqat yuza qismigagina havo yetib kelib ta’sir qilar edi
xolos. Temirning cho‘yandan mukammal tiklanishi va sifatli po‘lat olinishi uchun
esa, havo cho‘yanga bir me’yorda va teng taqsimlangan tarzda yetib kelishi kerak
bo‘lgan. Shu sababli, pudling pechlarida davriy ravishda pech og‘zini ochib, ishlov
berilayotgan cho‘yan massasini aralashtirib turish shart bo‘lgan. Bu esa o‘ta og‘ir
va ko‘p kuch talab qiladigan qo‘l mehnati evaziga bajarilar edi. Ishchi kuchi
miqdori va imkoniyatlarni hisobga olgan holda, pechning quvvatini ham shunga
moslab yasashga to‘g‘ri kelardi va bu esa, pech imkoniyatlarini sezilarli cheklab
qo‘yardi. Biroq, shunday bo‘lsa-da, Kortning pudling pechlari o‘z davri uchun
munosib yechim sifatida, dunyo bo‘ylab uncha-muncha po‘lat miqdorini yetkazib
berdi va deyarli yarim asr mobaynida insoniyatga xizmat qildi.
Lekin, XIX-asrning 40-yillariga keliboq, endi pudling pechlari ham tobora ortib
borayotgan talabni qondirishga ulgurmay qoldi. Kun sayin o‘sib borayotgan talabni
qondirish uchun borgan sari ko‘proq pudling pechlari qurishga to‘g‘ri kelardi va bu
esa, ishlab chiqarishni murakkablashtirib, narxning oshishiga sabab bo‘lardi.
Endilikda, o‘sha zamonning eng kuchli muhandislari qanday qilib pudling
pechlarining samaradorligini oshirish ustida ishlay boshladilar. Masalaga o‘zgacha
yondoshuv bilan muammolarga eng yaxshi yechim topa olgan dastlabki metallurg
– ingliz muhandisi Bessemer bo‘ldi.
Metallurgiya sohasiga qadam qo‘yishdan avval, Bessemer ko‘p yillar davomida
artilleriya qurollari va snaryadlarini tayyorlash bilan shug‘ullangan edi. Shu nuqtai
nazardan, Bessemerning yuqori sifatli quyma po‘lat olish texnologiyasi ustida ish
boshlashiga sabab ham, quvurlarining chidamliligi yuqori bo‘lgan to‘plarni
tayyorlashgan qaratilgan edi. U cho‘yanni quyish jarayonini juda ko‘p marta
kuzatgach, temirning o‘ta pishiq bo‘lib qotishi hammadan yaxshi va tez sodir
bo‘ladigan jarayon bu – havo puflab turiladigan quvurlarni quyish jarayoni ekanini
aniqladi. Aynan shu holat Bessemerda erigan cho‘yanga kuchli havo oqimi puflash
yordamida yuqori sifatli po‘lat olish mumkinligi haqidagi fikr uyg‘otdi. Bessemer
o‘zining bu boradagi ilk tajribalarini gorn pechida koks bilan qizitilgan yopiq
tiglda bajargan. Tajriba natijalari esa kutilganidan ham a’lo bo‘lib chiqdi. Bir
soatga yaqin kuchli havo oqimi bilan puflash orqali, Bessemer oddiy erigan
cho‘yandan juda yuqori sifatli po‘lat olishning uddasidan chiqdi. Boz ustiga, uning
keyingi tajribalari shuni ko‘rsatib berdiki, metallurgik jarayonga issiqlikni
tashqaridan (boshqa manbalardan) uzatishga aslo hojat yo‘q ekan. Gap shundaki,
cho‘yan o‘z tarkibidagi marganets, uglerod, kremniy va ho kazo aralashmalar
ko‘rinishida o‘z ichki yoqilg‘i moddasiga ega bo‘lib, ular har bir tonna cho‘yanda
o‘rtacha 45 kg miqdorgacha bo‘ladi. Aynan ushbu moddalarning yonishi evaziga,
cho‘yanning erish harorati ancha ortadi va natijada suyuq holatdagi po‘lat olish
imkoni yuzaga keladi.
1856-yilda Bessemer o‘zi ixtiro qilgan konverter qurilmani mutaxassislarga
ommaviy namoyish qildi. Uning konverteri unchalik baland bo‘lmagan pechdan
iborat bo‘lib, tepasidan tutun va gazlarni chiqarib tashlash uchun tuynuk-mo‘riga
ega bo‘lgan. Pechning yon tarafidan cho‘yanni solish uchun yana bir tuynuk
qilingan. Tayyor suyuq quyma po‘latni pechning pastki qismiga qilingan maxsus
tuynukdan quyib olishgan. Pech ishlayotgan paytda bu tuynukni loy bilan suvab
qo‘yilgan. Konverter qo‘zg‘almas ko‘rinishda bo‘lgan. Unga cho‘yan solishdan
avvalroq havo haydashni boshlash kerak edi. Havo haydovchi quvurlar (furmlar)
pechning yoniga joylashtirilgan. Agar havo haydashni avvalroq boshlamasa, unda
solingan cho‘yan erish jarayonida furmlarni yopib qo‘yishi mumkin edi. Aynan
shu sababga ko‘ra ham, erib turgan suyuq po‘latni quyib olishdan avval, furmlarni
ertaroq chiqarib olish zarur bo‘lgan. Shunga qaramay bir sikl mahsulot olish davri
uzog‘i bilan 20 daqiqani tashkil etgan. Lekin, jarayonda juda xushyor bo‘lish va
tezkor ishlash talab etilgan. Chunki, vaqtni cho‘zib yuborilsa, yoki, erta tugatib
qo‘yilsa, mahsulot nobop bo‘lib chiqar va yaroqsiz metallga aylanardi. Shu kabi
ayrim
noqulayliklarni
e’tiborga
olib,
Bessemer
pechni
yanada
mukammallashtirishga qaror qildi va ko‘p o‘tmay, u aylanuvchan pechli quyma
po‘lat dastgohini tayyorlab, namoyish etdi. Uning aylanuvchan pechli konverteriga
1860-yilda hukumat maxsus patent bergan.
Bessemer usuli metallurgiya sohasida haqiqiy olamshumul inqilob bo‘lgan. Uning
konverteri o‘sha zamon uchun aql bovar qilmas qandaydir 8-10 daqiqa ichida 10-
15 tonna cho‘yanni yumshoq temir yoki, yuqori sifatli po‘latga aylantirib berardi.
Avvallari usta temirchilar xuddi shu miqdorda po‘lat olish uchun pudling
pechlarida bir necha kunlab uzluksiz ishlashlari, yoki, gorn pechlarida bir necha
oylab ter to‘kishlari zarur bo‘lardi. Bu esa, yangicha usulda po‘lat quyish usulini
ixtiro qilgan Bessemerga olamshumul shuhrat keltirdi.
Biroq, tez orada Bessemer usulining injiqliklari va kamchiliklari ham ma’lum bo‘la
boshladi. Bessemer konverterlarining tajriba namunalari asosida sanoat uchun
maxsus konverterlar ishlab chiqarila boshlagach, sanoat konverterlarida
olinayotgan po‘latning sifati tajriba-sinov konverterlari, yoki, laboratoriyada
o‘rnatilgan Bessemer konverterlarida olingan po‘latnikidan ancha past sifatli bo‘lib
chiqdi. Bu muammoning yechimi ustida Bessemer naq ikki yil bosh qotirishga
to‘g‘ri keldi. Konverter va pech ichida u kalla suqmagan murvat qolmadi hisob.
Oxiri, Bessemerga kimyogarlar yordamga kelishdi. Ma’lum bo‘lishicha muammo
konverter konstruksiyasi yoki quyish usulida emas, balki temir rudasining
kimyoviy tarkibida ekan. Bessemer o‘zining tajriba-sinov ishlarida qo‘llagan
cho‘yan tarkibida fosfor elementi juda kam miqdorda bo‘lgan. Sanoat miqyosida
po‘lat eritish uchun Angliyaning turli konlaridan olib kelingan temir rudasida esa
fosfor va shuningdek, oltingugurt miqdori ancha baland bo‘lgan ekan. Ushbu
elementlar cho‘yanni eritish jarayonida yonmagan va keyinchalik, erigan po‘lat
tarkibiga aralashib, uning sifatini keskin pasayishiga olib kelgan. Shu sababli,
endilikda metallurglar oldida, cho‘yanni eritishdan avval uning tarkibidan
oltingugurt va fosforni ajratib olish muammosi ham yuzaga keldi. Boz ustiga,
Bessemer konverterlarining tannarxi ham juda qimmat bo‘lib, uni amaliyotga joriy
qilishda moliyaviy qiyinchiliklarga sabab bo‘lar edi. Shu kabi omillar evaziga,
Bessemer o‘zining qoyilmaqom ixtirosiga patent olganidan qariyb 15-yil o‘tib
ham, Angliyada hali hanuz pudling pechlarida po‘lat tayyorlash asosiy usul bo‘lib
qolaverdi. Bessemer konverterlari esa Angliyadan ko‘ra, Germaniya va AQSHda
ko‘proq tarqaldi va sanoatga tadbiq etildi.
|