Сущность мартеновского процесса

Сущность мартеновского  процесса.

Мартеновский  способ производства стали представляет собой передел чугуна или стольного  лома на поду пламенной отражательной  печи регенеративного типа в сталь  заданного химического состава.

В отличие  от конвертерного мартеновский процесс  производства стали не может проводиться  без подачи дополнительного тепла  из вне. Нагрев и расплавление металла  в мартеновской печи осуществляются благодаря теплу, выделяющемуся  при сгорании топлива. Сталь получают путем окислительной плавки в  результате сложный физико-химических процессов при взаимодействии газовой, жидкой (шлак, металл) и твердой (под  печи) фаз. Газовая фаза образуется в результате сгорания топлива в  рабочем пространстве печи. Для обеспечения  полного сгорания топлива в печь подают воздух, несколько больше, чем  теоретически необходимо. Избыток кислорода, CO₂ и H₂O в продуктах сгорания обусловливает окислительный характер атмосферы в рабочем пространстве печи, поэтому окисление железа и примесей металлической шихты начинается с момента завалки в печь при непосредственном взаимодействии газовой фазы с шихтой.

Применяемое оборудование.

Устройство  мартеновской печи и принцип её работы.

Для получения  высоких температур в печи воздух и газы полают нагретыми до 1100-1300^о. Для нагрева воздуха и газа используют отходящие из мартеновской печи горячие газы. Для более интенсивного нагрева печи в современной практике используют обогащенное кислородом дутье.

На рис. 1 показана принципиальная схема устройства мартеновской печи. Плавильное пространство печи А подвергается действию высоких температур и химическому взаимодействию расплавленного металла 1 и жидкого шлака 2. Плавильное пространство ограничивается сверху сводом 3, снизу — подом 4, задней 5 и передней 6 стенками. В передней стенке имеются загрузочные окна 7, количество которых зависит от размеров печи. Заднюю стенку 5 устанавливают с наклоном для лучшего прилипания к ней порошкообразных огнеупорных материалов при текущем ремонте. В этой стенке сделано выпускное отверстие — летка 8,    которое во время плавки закрыто огнеупорными материалами 9. Перед выпуском готовой стали огнеупорный материал 9, тощий отверстие, разрушается, и отверстие 8 пробивают стальным   ломом.

Рис. 1. Схема устройства мартеновской печи: 1 — расплавленный металл; 2 — расплавленный шлак; 3 — свод; 4 — под; 5 — задняя стенка- 6 — передняя стенка; 7 — загрузочные окна. 8 — выпускная летка для металла и шлака; 9 — огнеупорный материал; 10 - воздушный регенератор: 11 - газовый регенератор; 12 — рабочий уровень площадки; 13 и 13 - каналы для подвода воздуха и отвода продуктов горения; 14 и 14' — каналы для подвода газа и отвода продуктов горения, 15 — перекидные клапаны; 16 — головка; 17 — дымовой канал; 18 — тележка для шлака; 19 — водоохлаждаемые с кислородные фурмы

Под печи конструктивно выполнен с уклоном  к выпускному отверстию, чтобы весь металл и шлак могли полностью вытекать из печи. Рабочее плавильное пространство расположено на высоте 4,5 -8 м от уровня пола с таким расчетом, чтобы под выпускной желоб можно было подводить разливочный ковш.

В настоящее  время на отечественных заводах  повышается удельный  вес крупных мартеновских печей, повышается емкость действующих печей, разработаны типовые мартеновские печи ёмкостью 600—700 т и 800—900 т. Работа мартеновских печей переведена на автоматическое управление с применением в отдельных случаях счетно-решающих машин.

Регенераторы 10—11 (рис. 1) расположены под печью или под рабочей площадкой. Как показано на рис. 2, они занимают первый этаж и углублены значительно ниже уровня пола. Регенераторы устанавливают с двух сторон печи попарно. При этом одна пара нагревается, вторая пара отдает тепло.

Регенераторы 10 (рис. 1) нагревают воздух, а регенераторы 11 нагревают газ. Если печь работает на жидком топливе или высококалорийном природном или коксовом газе, то регенераторы нагревают только воздух.

Для предохранения  отдельных частей металлической  арматуры печей последние охлаждаются  водой. Мартеновская печь работает по следующему принципу. Через правую пару регенераторов (рис. 1) по каналам подают газ и воздух, которые, проходя регенераторы 10 и 11, постепенно нагреваются до 1100° и выше. Нагретые газ и воздух смешиваются в. головке печи и сгорают. Образующиеся продукты сгорания направляются на поверхность металлической ванны и удаляются из рабочего пространства через каналы 13°, 14° в левую пару регенераторов. Температура отходящих газов в верхней части регенераторов 1600°; по мере их опускания температура их понижается: из газового регенератора они удаляются с температурой 600° и через дымовые каналы отводятся в трубу.

Спустя  некоторое время, движение газов  в печи переключают в противоположном  направлении так, чтобы левая  пара регенераторов нагревала воздух и газ, а правая  нагревалась.

Направление отходящих газов и подачу холодного  воздуха и газа регулируют с помощью  специальных клапанных перекидных устройств 15 (рис. 1). Регулирование теплового режима мартеновской печи осуществляется автоматически. Для этой цели в местах заданных температур устанавливают приборы для измерения температуры связанные с автоматическими устройствами. В настоящее время более 90% стали выплавляется на автоматизированных мартеновских печах. Мартеновские печи имеют устройства для подачи кислорода для форсирования горения топлива или для окисления примесей в жидкой ванне.

Кислород  для окисления примесей подается через сводовые водоохлаждаемые  фурмы 19 (рис. 1). При подаче кислорода в жидкую ванну его используют для введения порошкообразных флюсов непосредственно в жидкий металл. В отдельных случаях для этой цели используют воздух. Ввод порошкообразных материалов в жидкий металл ускоряет процессы шлакования вредных примесей.

Поперечный  разрез мартеновского цеха показан  на рис. 2. Металл из печи через отверстие 5 выпускают по желобу в разливочные ковши 4. Загрузка печей производится специальным» крановыми или напольными завалочными машинами 10. Материалы подаются в печь металлическими ящиками-мульдами 7. Доставляются материалы с шихтового двора на рабочую площадку вагонетками 8. Готовая сталь краном разливается из ковшей в изложницы 2. Изложницы устанавливаются на тележках или в специально оборудованных канавах.

Рис.2. Поперечный разрез главного здания типового цеха с мартеновскими печами: 1-механизм для открывания стопора; 2-изложницы; 3-ковшпри заливке металла в форму; 4-ковш при выходе металла из печи; 5-выпускное отверстие-летка; 6-мартеновские печь; 7-мульда; 8-вагонетка; 9-регенераторы; 10-заволочная машина