Производство стали в мартеновских печах

Мартеновский процесс более универсальный по составу метал - лошихты, значительно уступает кислородно-конвертерному по производительности, трудоемкости и капитальным затратам.

Мартеновский процесс передела чугуна в сталь осуществляется в пламенной отражательной печи, оснащенной системой регенерации, направленной на использование теплоты отходящих при горении газов для подогрева воздуха и газообразного топлива.

Устройство мартеновской печи схематически показано на рис. 3.2. Передняя стенка с завалочными (рабочими) окнами 2, задняя стенка со сталевыпускным отверстием, подом (подиной) и сводом образуют рабочее (плавильное) пространство печи 1.


Схема мартеновской печи

Рис. 3.2.Схема мартеновской печи

С торцов плавильного пространства расположены головки 3 для смешивания топлива с воздухом (кислородом), подачи горючей смеси в плавильное пространство и отвода продуктов сгорания. Головки с помощью вертикальных каналов 4соединены со шлако- виками 5, регенераторами 6 и боровами (каналами) 7.

Топливом для мартеновских печей служит природный газ или мазут. На схеме воздух и газ поступают с правой стороны печи. Проходя через предварительно нагретые насадки, воздух и газ нагреваются до 1000—1200 °С. При сгорании топлива в рабочем пространстве возникает факел с температурой 1800— 1900 °С, достаточной для расплавления шихты. Кроме того, температура факела обеспечивает нагрев металла до 1600—1650 °С, что создает условия для выпуска стали и разливки ее. Раскаленные продукты сгорания (дымовые газы) проходят через левую головку, попадают в шлакови- ки, в которых улавливаются частицы плавильной пыли и шлака, а затем в левые регенераторы. В них газы разогревают насадки. Охлажденные до 500—600 °С дымовые газы из регенераторов проходят по боровам, через котел-утилизатор 9и устройство для очистки газов 10, а затем удаляются с помощью дымовой трубы 11. При достаточном охлаждении насадок правых регенераторов и нагреве ле


вых изменяют направление движения газов с помощью перекидных клапанов 8. Циклы повторяются.

В зависимости от огнеупорных материалов, из которых выполнены пол, стены и свод рабочего пространства, мартеновские печи делятся на основные и кислые.

Наибольшее распространение получила плавка стали в мартеновских печах с основной футеровкой, так как в них можно перерабатывать металлошихту со значительным содержанием серы и фосфора и получать качественную сталь.

В зависимости от загружаемых в печь материалов мартеновский процесс делится на скрап-процесс и скрап-рудный процесс.

Более прогрессивный скрап-процесс характеризуется применением шихты следующего состава: стальной скрап (основная часть), чушковый чугун (25—45%) и другие компоненты.

На под печи с помощью завалочных машин загружают скрап и вперемежку с ним известняк или известь. После этого загружается чугун.

При завалке печи и расплавлении шихты окисляются часть углерода, кремний, большая часть марганца и часть железа. Оксиды кремния, марганца и железа с поднявшейся вверх жидкой известью образуют большое количество основного шлака. Роль шлака при мартеновской плавке велика. Еще при плавлении шихты из печи выпускается так называемый первичный «сбегающий» шлак, уносящий образовавшиеся оксиды.

Главной операцией плавки в мартеновских печах является кипение металла вследствие окисления углерода. Избыточный углерод вводится в ванну с чугуном. Кипение приводит к выравниванию температуры и химического состава ванны, удалению из металла газов, вредных примесей и неметаллических включений. Также поднимается уровень шлака. Тогда отключают подачу топлива, над ванной снижается давление, что позволяет проводить «скачивание» шлака более высокой основности, вместе с которым уходит большая часть фосфора и часть серы. Через некоторое время в печь подается топливо и шлак оседает. Для более полного удаления фосфора и серы вновь наводится, уже высокоосновный, шлак. В случае необходимости сталь легируют. Периоды кипения, раскисления и легирования называют еще общим периодом рафинирования стали.

Общая продолжительность плавки в основных мартеновских печах вместимостью 180—600 т составляет 6—10,5 ч.

 
Посмотреть оригинал