Выплавка стали в мартеновских печах

Мартеновская печь (рис. 1.5) представляет собой пламенную отражательную печь, в которой высокая температура (1750—1800 °С) достигается вследствие сгорания газа или мазута в плавильном пространстве. Этим способом получают стали различного химического состава (включая и низкоуглеродистые) путем переплава различных шихтовых материалов: отходов металлургического производства (стального скрапа), стального лома, чугуна. Целью является доведение до требуемого количества углерода, марганца, кремния и удаление вредных примесей.

В мартеновской печи при высокой температуре происходит окисление загруженных в печь материалов и их взаимодействие с рудой и окалиной.

  • 1
  • 2
  • 3 4
  • 5

^^Газ

я.

горения

Мартеновская печь

Рис. 1.5. Мартеновская печь: 7 и 5 — подогревающие головки; 2 — газовые каналы; 3 — свод; 4 — плавильное пространство; 6 и 9 — регенераторы; 7 — подина;

8 — окна

Продукты

Процессы, происходящие в мартеновских печах, делятся на основные и кислые. Последние в настоящее время имеют ограниченное применение. По характеру шихтовых материалов основные мартеновские процессы бывают трех видов:

  • 1) скрап-процесс с применением скрапа и твердого чугуна;
  • 2) скрап-рудный процесс с использованием жидкого чугуна, скрапа и некоторого количества руды как носителя кислорода;
  • 3) рудный процесс на жидком чугуне без скрапа или при малом его количестве с применением руды.

В основном для выплавления мартеновской стали используют скрап-рудный процесс.

Для ускорения плавления шихты применяют газокислородные горелки, подводящие кислород через водоохлаждаемые многосопловые головки.

Плавильное пространство 4 печи ограничено снизу подиной 7, сверху — сводом 3, с боков — стенками. По обе стороны плавильного пространства находятся подогревающие головки 1 и 5с каналами, которые ведут к шлаковикам (на рис. 1.5 не показаны). Шлаковики сообщаются с регенераторами 6 и 9, имеющими огнеупорную насадку для подогрева окислительного дутья и газового топлива. Поступающие по каналам 2 газы смешиваются и сгорают в рабочем пространстве длинным факелом. Периодически (через 10—15 мин) направление движения газов в регенераторах, головках и самом рабочем пространстве меняется на обратное. Такая схема обеспечивает постоянный подогрев поступающих газов и необходимую температуру в плавильном пространстве (до 1700 °С).

В передней стенке мартеновской печи находятся окна 8, через которые с рабочей площадки подают шихту, берут пробы стали и наблюдают за плавкой. Подина печи наклонена к задней стенке, в которой находится летка, закрытая во время плавки пробкой из огнеупорной массы. Для выпуска стали пробку пробивают снаружи.

Рабочий процесс в мартеновских пламенных отражательных печах делится на следующие этапы: загрузка и плавление шихты; кипение металлической ванны и доводка (рафинирование); раскисление металла.

На этапе загрузки и плавления шихты в окислительной среде частично окисляются железо и фосфор, почти полностью кремний и марганец, образуется первичный шлак. После образования шлака жидкий металл не контактирует с газами. Для поддержания в шлаке определенной концентрации РеО в печь добавляют руду. Значительная часть фосфора при плавке переходит в шлак.

В мартеновских печах выплавляют конструкционные углеродистые и легированные стали.

Основным недостатком мартеновского процесса получения стали является его продолжительность (7—10 ч) и значительный расход топлива.

В связи с увеличением использования кислорода в металлургической промышленности мартеновские печи перестраивают на двухванные; при этом капитальные затраты в пять-шесть раз меньше, чем при строительстве новых мартеновских печей.

Рабочее пространство двухванной печи (рис. 1.6) разделяется водоохлаждаемой перемычкой на две одинаковые ванны и Б). Каждая ванна имеет завалочные окна и летку. Свод печи съемный. Печь не имеет головок и регенераторов, как мартеновская, что значительно упрощает ее конструкцию, а следовательно, и ремонт. Из рабочего пространства газы проходят через шлакови-ки В и направляются для утилизации теплоты. Над серединой каждой ванны через свод пропущены кислородно-топливные горелки 2 и 4. Рядом с горелками имеются фурмы 3 для вдувания в ванну молотой извести.

Двухванная мартеновская печь

Рис. 1.6. Двухванная мартеновская печь: 1 — шлак; 2 и 4 — горелки; 3 — фурмы; 5 — рабочее пространство; 6 — окатыши и известь; 7 — металл; А, Б — ванны;

В — шлаковики

Двухванная печь работает следующим образом. При продувке металла 7 кислородом в горячей ванне А в ванну Б загружают скрап, руду, окатыши и известь 6. Одновременно через горелку 4 подают кислород для сжигания выделяющегося из ванны А оксида углерода, в результате шихта в ванне Б разогревается. По окончании плавки в ванне А сталь 7 и шлак 1 выпускают через летку; в это время производят заливку чугуна в ванну Б. Затем опускают горелку 4 до уровня шлака, клапаны газоотвода перекрывают, и газ идет в обратном направлении — из ванны Б через ванну А.

Для разогрева ванны в горелку 4 вместе с кислородом при необходимости можно подавать природный газ, а для выведения шлака — через фурмы 3 — известь. Когда ванна А освобождается, ее загружают огнеупорами (магнезитовым порошком), затем заваливают твердую шихту, и цикл повторяется.

При наличии в шихте более 50 % жидкого чугуна тепловой баланс процесса позволяет вести работу без расходования топлива. При этом плавка аналогична кислородно-конвертерному процессу, но происходит она с менее интенсивной продувкой, используя теплоту газов, и дожиганием монооксида углерода для нагрева шихты в соседней ванне.

Двухванные печи могут работать и на твердой завалке, без жидкого чугуна. В этом случае соответственно увеличивается расход природного газа и кислорода.

Производительность двухванной печи примерно в два раза выше производительности мартеновской печи при одинаковом объеме. Наличие двух ванн значительно упрощает организацию работы, обеспечивает более равномерную загрузку завалочного и разливочного оборудования.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >