ბესემერის პროცესი

ბესემერის პროცესით ფოლადის მისაღებად ძირითადად გამოიყენება თხევადი თუჯი, რადგანაც ბესემერის კონვერტერში შეუძლებელია ლითონიდან ფოსფორისა და გოგირდის მოცილება, ამიტომ თუჯში მათი შემცველობა ძალზე შეზღუდულია. დნობისთვის აუცილებელი თბური რეჟიმისათვის სილიციუმისა და მანგანუმის შემცველობა თუჯში რეგლამენტირებულია. თუჯის გარდა ბესემერულ პროცესში გამოიყენება რკინის მადანი, რკინის ხენჯი, გამჟანგველი და მალეგირებელი ფეროშენადნობები.

ბესემერის კონვერტერის სქემატური დიაგრამა

ბესემერის კონვერტერი პიტსბურგში

თხევადი თუჯის ფოლადად გარდაქმნის ბესემერის პროცესი შემოთავაზებულ იქნა 1855 წელს ინგლისერი გამომგონებლის ჰენრი ბესემერის მიერ. ამ მეთოდით თუჯის ფოლადად გარდაქმნა მიმდინარეობს მასში შემავალი ძირითდი მინარევების - სილიციუმის, მანგანუმის და ნახშირბადის (ნაწილობრივ კი რკინის) ჟანგვით მჟავეამონაგიან კონვერტერში გაქრეული ჰაერის ჟანგბადით.

ბესემერის ფოლადები გამოირჩევა მაღალი სისალით, შედარებით მაღალი სიმტკიცის ზღვარით, ცვეთამედეგობით, შედარებით კარგი შედუღებადობით, ცივად კარგი დამუშავებით და სხვა. ამასთან უარყოფით ტემპერატურაზე ისინი ხასიათდებიან გაზრდილი მსხვრევადობით, რაც გამოწვეულია ბესემერის ფოლადებში ყოველთვის შედარებით გაზრდილი ფოსფორისა და აზოტის შემცველობით. ბესემერით ძირითადად მზადდება რბილი - ნახშირბადმცირე ფოლადები. ბესემერის ფოლადებისგან იგლინება შენადუღი მილებისათვის ზოლური რკინა, სოფლის მეურნეობის იარაღებისათვის პროფილური ლითონი, რთული სორტული პროფილები და სხვა. ანსხვავებენ ბესემერის კონვერტირებს ქვედა და გვერდითი შებერვით. ნახშირბადმცირე მანგანუმიანი ფოლადების გამოდნობისას გამოიყენება ნახშირბადმცირე და საშუალონახშირბადოვანი ფერომანგანუმი (80% Mn, 0,5 – 15% C და 2 – 2,5 % Si) მშვიდი და ნახევრადმშვიდი ფოლადების განჟანგვისათვის გამოიყენება 45%-იანი ფეროსილიციუმი; ზოგიერთ შემთხვევაში გამოიყენება უფრო მდიდარი 75 და 90%-იანი ფეროსილიციუმი.

მაღლხარისხოვანი მშვიდი ბესემერის ფოლადების გამოდნობისას განსაჟანგავად გამოიყენება სილიკომანგანუმი (60 – 65% Mn, 14 – 20% Si, 1 – 2.5% C, 0,1 – 0,2% P) და ფეროტიტანი (≥ 23 – 25% Ti, 0,15 – 0,20% C).

დნობის ბოლოს ფოლადის დანახშირბადიანების აუცილებლობის შემთხვევაში გამოიყენება სარკისებრი თუჯი. გაქრევის არეში უშუალოდ ჟანგბადთან რეაგირების შედეგად მიმდინარეობს ჟანგვითი რეაქციები:

• O2+2[Fe] = 2(FeO),
• O2+2[Mn]=2(MnO),
• O2+[Si]=(SiO2),
• O2+2[C]= 2{CO},
• O2+[C]= {CO}.

ლითონის უშუალოდ ჰაერთან შეხების ზედაპირზე მინარევების დაჟანგვის შედეგად მოცულობიდან რეაქციის ზედაპირისკენ მიმდინარეობს ამ ელემენტების დიფუზია. მიუხედავად ამისა, დიფუზიის პროცესის სიჩქარე ელემენტების დაჟანგვის სიჩქარე გაცილებით დაბალია.გაქრევის არეში წარმოქმნილი რკინის ქვეჟანგი ლითონში შემდეგი სქემით იხსნება: (FeO) = [O]+[Fe],

ამგვარად, ლითონის მოცულობა მდიდრდება ჟანგბადით და ცირკულაციის არეში უწყვეტად მიმდინარეობს მინარევების დაჟანგვის რეაქციები:

• 2[O]+[Si]=(SiO2),
• [O}+[Mn]=(MnO),
• [O]+[C]={CO},
• 2[O]+[C]={CO2}.

სილიციუმი და ნაწილობრივ მანგანუმი შესაძლოა დაიჟანგოს ლითონი-წიდის გამყოფ ზედაპირზე უშუალოდ რკინის ქვეჟანგის ზემოქმედებით, რაც თავის მხრივ მიმდინარეობს სითბოს დიდი გამოყოფით, რაც ზრდის ლითონის ტემპერატურას. გამოყოფილი ნახშირჟანგი აზოტთან ერთად კონვერტერიდან ატმოსფეროში გადის, ხოლო სილიციუმისა და მანგანუმის ჟანგეულები წიდაში გადადის.

ლიტერატურა

• იაკობაშვილი ს. მეტალურგია. გვ.211, თბილისი, 1987