Температура в мартеновской печи

Свое название мартеновская печь получила по имени изобретателя – металлурга французского происхождения Пьера Мартена, какой в 1864 году придумал новое устройство для выплавки стали. Принципиально новая конструкция существенно расширяла возможности сталелитейного производства, поэтому получила активное распространение. Мартеновское изобретение относят по классу к отражательной регенеративной конструкции. Мартен состоит из следующих элементов:

ванны, где происходит плавка. Обычно она выкладывается огнеупорным кирпичом.

сферического свода, расположенного над ванной. Его основное назначение – отражать продукты горения, тепло, направляя их обратно к ванне с плавящимся металлом.

Соблюдение принципов конвекции позволяет обеспечить равномерное распределение жара по емкости. Мартеновские печи употребляют мазут или газообразное топливо. Если раньше предпочтение отдавалось смеси коксовых, доменных газов, то теперь широко потребляется горючий природный газ. По технологии, прежде чем оказаться в печке, воздух, газы следует нагреть в четырех регенераторах. Это специальные камеры, которые выкладываются огнеупорным кирпичом. Оттуда нагретые воздух, газы устремляются в верхнюю составляющую мартена, где подлежат смешиванию и сгоранию. Максимальная температура мартеновской печи – 2000°С. Столь высокий порог необходим, чтобы обеспечить полное плавление металла.

В мартеновской передней стенке, чтобы загружать сырье, спроектированы завалочные окна. Они закрываются стальными толстыми задвижками. Задняя стенка имеет выпускное отверстие, что направляет в ковш готовую сталь. В течение выплавки выпускное отверстие забивают своеобразной «пробкой» из глины огнеупорной.

Современный мартен выглядит как горизонтально вытянутая камера. Ее строят из кирпича огнеупорного. Пространство плавильное для работы снизу ограничено подиной, сбоку – задними, передними стенками, сверху сводом. Подина по форме напоминает емкость ванны, откосы, направление которых ведет к стенкам печке. В передней стене есть загрузочные окна, чтобы подавать флюс, шихту, в задней – проем для выхода готовой стали. (См. также: Железные печи для бани)

Основанием всего агрегата служит фундамент для мартеновских печей, с составом из:

подошвы, которая располагается ниже отметки заводского пола,

пня – наружной части.

Это мощный армированный железобетонный массив, способный выдерживать динамические удары и значительные нагрузки.

Процесс выплавки

Принцип действия мартеновской печи – окислительная выплавка железосодержащих материалов. Загруженный чугун, флюсы, стальной лом, руда железная, непростыми физико-химическими процессами контактируют с газовым пространством печи, металл освобождается от шлаков.

Первый этап означает, что загружается шихта – холодный материал. Она помещается в мульды (ящики из стали). Мульды захватываются завалочной машиной, сквозь завалочное окно материал поступает в печку. Мульды переворачиваются и высыпают содержимое. После загрузки заслонки над завалочными окнами опускаются, в мартен накачивается предельное количество воздуха, газа. Это позволяет быстро нагреть и расплавить шихту. (См. также: Карта сайта 2)

Далее из миксера – внушительного по размерам хранилища, в который сливают чугун, расплавленный в доменных печах, – ковшами к печам распределяется доменный чугун. Металл подается в жидком виде. Поочередно мостовым краном ковши подымаются, и под наклоном по желобу в печь льется чугун. Выплавка стали – процесс многочасовый, сталевар длинным металлическим приспособлением («ложкой») несколько раз зачерпывает немного металла для отправки в экспресс-лабораторию цеха. Там проводится анализ, предоставляющий сталевару оперативные данные по содержанию в выплавке серы, марганца, углерода, фосфора, кремния. Сталевар добавляет в сплав недостающие ингредиенты, чтобы сталь стала запланированного химического состава.

Последним этапом выплавки идет рафинирование – очищение выплавки от ненужных примесей, раскисление – ликвидация из стали кислорода. Сталевар для этого добавляет раскислители:

Мартеновские печи эксплуатируются непрерывно, круглосуточно. Их ресурс равняется 400-600 плавкам, затем требуется остановка для капитального ремонта.

Вариации мартеновского процесса

Процесс тепловой обработки стали различается по составу используемой шихты на:

Скрап-процесс получается, если шихта собрана из лома стального, именуемого скрапом, 25-45% предельного чушкового чугуна. Такая технология актуальна для заводов, где не предусмотрены доменные печи, зато много в наличии лома из металла. Скрап-рудный процесс означает, что шихта на 55-75% обеспечена жидким чугуном, к которому присоединяют железную руду, скрап. Такая технология востребована на заводах металлургии с печами доменными.

Различают футеровку печи. Когда при плавке возобладают основные оксиды, футеровка называется основной, когда кислые – кислой. Значительную часть стали изготавливают в мартенах по технологии основной футеровки. В ванну направляются железная руда, известняк, когда произошел подогрев, добавляется скрап. Как он нагрелся, вливается жидкий чугун. Выплавка отличается окислением чугунных примесей: фосфора, кремния, углерода (частично), марганца. Из-за этого получается шлак со значительной долей марганца, оксидов железа (называется железистый шлак). При основной футеровке получаются:

сталь конструкционная углеродистая,

среднелегированная (хромистая, марганцовистая).

Получить высоколегированную сталь, сплав из основного процесса в мартене невозможно. Кислая футеровка позволяет выплавить высшего качества сталь. В качестве исходника используется шихта, в какой содержание серы, фосфора низкое. Такая сталь на выходе содержит меньше кислорода, водорода, неметаллических включений, обладает улучшенными механическими показателями, как ударной вязкостью, пластичностью. Такой материал нужен для создания ответственных деталей: роторов у мощных турбин, коленчатых валов для крупных двигателей, шарикоподшипников. Кислая футеровка добивается высокого качества стальных изделий.

К технико-экономическим показателям основного плана при обработке стали мартенами относят:

производительность (средний съем стали с квадратного метра подовой площади за сутки, ориентировочно 10 т),

расход потребляемого топлива для тонны выплавляемой стали (традиционное значение 80 кг).

Чем крупнее в масштабах комплекса мартенов, тем выше их эффективность.

Особенности технологии

Преимущества мартеновских печей:

возможность переплавки в сталь металлического лома (предшественники, вроде конверторов бессемеровских были на такое неспособны);

контроль качества металла;

возможность вносить необходимые добавки, получать на выходе сталь разных марок и свойств;

высокая гибкость производства;

большая лояльность к исходному сырью;

возможность применения технологии во многих производственных масштабах;

относительно простой контроль, управление процессом;

невысокая стоимость передела производства;

высокое качество выплавки.

Все вышеназванные достоинства привели к массовому распространению такого способа выплавки в XIX веке. На протяжении практически ста лет применение мартеновских печей обеспечивало до 80% производства стали всего мира.

Сейчас технология дорабатывается и модифицируется. Например, возникли двух ванные печи, какие позволяют ликвидировать регенераторы. В таких конструкциях применяют чистый кислород, не воздух. Как результат – увеличение количества тепла, лучшая производительность (примерно в 2-4 раза), уменьшенный топливный расход (около 10-15 раз).

Однако современный мир ставит жесткие условия, которые мартеновская технология выполнить не может, как постепенно устаревающая. Недостатки мартеновских печей:

пониженная экономичность сравнительно к кислородно-конверторной технологии;

повышенный угар металла.

качество стали хуже;

большие затраты по ремонту;

длительный процесс выплавки, особенно сопоставимо с электрической плавкой;

высокий расход огнеупоров;

неудовлетворительное количество загрязняющих среду отходов;

граничащие с нарушением современных норм условия труда;

низкая производительность труда;

В шестидесятых годах прошлого века появилась новая кислородно-конвертерная выплавка и электрическая плавка, более выгодная мартеновского способу. Результатом стало прекращение строительства мартенов в мире. С 1970 года ни одна конструкция не была возведена. Оставшиеся производства постепенно подходят к граничным срокам своей эксплуатации, поэтому мировая плавка стали по-мартеновски постоянно уменьшается (до 2%).

Читайте также:  Серые льняные шторы в интерьере

Мартеновская печь – пламенная регенеративная печь для выплавки стали из чугуна и стального лома.

Схемы мартеновских печей, отапливаемых высококалорийным топливом (природным газом или мазутом) и низкокалорийным топливом (коксо-доменная смесь), приведены, соответственно, на рис. 3.2 и рис. 3.3. На рис. 3.2 более детально показана кладка рабочего пространства печи и регенераторов, а на рис. 3.3 – схема боровов и перекидных устройств.

В конструкции печи выделяют две основные части:

  • верхнее строение печи, состоящее из рабочего пространства и головок, расположенных на двух его концах и служащих попеременно для подачи газообразного топлива и воздуха, предварительно подогретого (подогретых) в регенераторе (определение регенератора см. на стр. 7), и для отвода продуктов горения;
  • нижнее строение печи, состоящее из шлаковиков для собирания пыли и шлаков, уносимых дымовыми газами, и регенераторов, аккумулирующих теплоту продуктов горения, с последующей её отдачей воздуху.

Принцип работы мартеновской печи поясним по схеме, приведенной на рис. 3.3, как более общей.

В предварительно разогретую печь заваливается шихта, состоящая из железной руды, известняка, скрапа, металлического лома (для справки: скрап – это зашлакованные отходы черных металлов, образующиеся при выпуске, транспортировании и разливке чугуна и стали. Иногда под структурной составляющей скрапа подразумевают и металлолом). Печь отапливается с помощью горелки – при работе на высококалорийном газе (рис. 3.2) или с помощью форсунки – при работе на мазуте. При работе на низкокалорийном газе (рис. 3.3) топливо так же как и воздух, необходимый для горения топлива, поступает из регенератора в головку печи и далее в рабочее пространство печи. На рис. 3.3 показан случай, когда топливо и воздух поступают справа. Обычно применяются одноканальные головки печи, имеющие один канал для подвода воздуха от регенератора (рис. 3.2) и трехканальные головки, включающие один газовый и 2 воздушных вертикальных канала, расположенных по бокам газового канала. Трехканальные головки используются в том случае, когда в регенераторах подогреваются топливо и воздух.

При сгорании топлива образуется факел с температурой 1800-1900 °С. Факел топливосжигающего устройства организуют так, чтобы он стелился по поверхности шихты. Продукты горения проходят над шихтой, нагревают ее и удаляются через противоположную (левую, см. рис. 3.3) головку, попадая через шлаковики в регенераторы с температурой 1500-1550 °С. В шлаковиках оседает основное количество плавильной пыли. После регенератора дым с температурой 500-700 °С уходит к дымовой трубе по системе боровов.

Пока через регенератор проходит дым, он (регенератор) постепенно нагревается. Через 5-10 минут следует, так называемая перекидка клапанов. Система клапанов (поз. 8 на рис. 3.3) перенаправляет потоки газа, воздуха и дыма в противоположную сторону. В левые нагретые регенераторы (рис. 3.3) поступают холодный воздух и холодный газ, нагреваются в нем и через головку печи поступают на горение. Продукты горения уходят через правые регенераторы, нагревая его. Затем цикл повторяется.

После прогрева шихты до средней температуры около 1250 °С на нее заливается жидкий чугун или заваливается твердый чугун. Далее нагрев ванны продолжается. При достижении поверхности шихты, контактирующей с факелом температуры 1450-1500 °С наступает момент ее расплавления, после чего весь металл постепенно переходит в жидкое состояние. На поверхности зеркала металла постоянно образуется шлак, который легче металла. Шлак является своего рода экраном между металлом и факелом. Кроме того, в шлаке накапливаются нежелательные примеси (фосфор и др.), которые при определенных условиях могут перейти в металл. Поэтому шлак периодически скачивают. В процессе плавления проводятся и другие необходимые технологические операции, связанные с удалением примесей и получением стали нужного состава. Затем разделывается сталевыпускное отверстие и через него выпускается плавка.

Если характеризовать сам мартеновский процесс, то он заключается в расплавлении шихты, снижении в ней до определённого уровня содержания углерода, кремния, марганца, удалении нежелательных примесей (серы и фосфора) и введении легирующих элементов. Температура в печи должна обеспечивать пребывание металла в жидком состоянии; к концу плавки она составляет около 1650 °С. Для получения такой температуры калориметрическая температура горения топлива должна быть не ниже 2350-2500 °С, что обеспечивается высокотемпературным подогревом воздуха, а возможно и топлива, – в регенераторах. Температура плавления стали в зависимости от химсостава колеблется в пределах 1400-1530 °С, а перед выпуском составляет обычно 1550-1650 °С. В соответствии с диаграммой для сплава Fe-С меньшие значения относятся к высокоуглеродистым сталям, а большие – к низкоуглеродистым.

Мартеновские печи могут работать как на твёрдой, так и на жидкой завалке. Для заливки жидкого чугуна может быть предусмотрено специальное отверстие. Доля твёрдой (лом, чугун в чушках) и жидкой (чугун) завалки может изменяться от 0 % до 100 %. В зависимости от состава шихты различают скрап-процесс (55-75 % стального скрапа и 25-45 % чугуна в чушках), скрап-рудный процесс (25-45 % железной руды и стального скрапа и 55-75 % жидкого чугуна), скрап-угольный или карбюраторный (стальной лом и карбюратор: антрацит, кокс, графит. Может быть немного чугуна – 10-15 %) и рудный процесс (100 % жидкого чугуна + железная руда, как носитель кислорода). Есть и другие разновидности этих процессов: скрап-кислородный, топливо-кислород-скрап-процесс, отличающиеся не составом шихты, а технологическими условиями их реализации. На практике фактически используются скрап-процесс и скрап-рудный процесс. Иногда скрап-процесс называют переплавочным, а скрап-рудный процесс – рафинировочным. Скрап-рудный процесс может использоваться на тех заводах, которые имеют в своем составе доменное производство.

В зависимости от состава шлака и материала футеровки (подины) мартеновский процесс может быть кислым или основным. Наиболее распространен основной процесс из-за возможности переработки шихты, загрязненной серой и фосфором. Ванну основных печей выкладывают магнезитовым кирпичом, а подину наваривают магнезитом или смесью магнезита с доломитом. Ванну кислых печей выкладывают динасовым кирпичом, а подину наваривают кварцевым песком.

В целом мартеновский процесс делят на периоды:

  1. Заправка печи (осмотр и исправление дефектов кладки подины и порогов окон);
  2. Завалка и прогрев твердых материалов шихты;
  3. Заливка жидкого чугуна (скрап-рудный процесс) или завалка твердого чугуна (скрап-процесс);
  4. Плавление (догрев до температуры плавления твердых материалов, расплавление и перегрев металла над температурой ликвидуса на 30-40 °С);
  5. Доводка плавки (окончательная рафинировка металла и перегрев расплава по отношению к температуре плавления на 55-60 °С). Период обычно состоит из двух этапов:
  1. Полировка или рудное кипение, т.е. кипение при добавках железной руды и
  2. Чистое кипение, т.е. кипение без добавок;
  • Раскисление и легирование металла (может проводиться как в печи, так и в ковше во время выпуска стали);
  • Выпуск металла и шлака.
  • Экономичность работы мартеновской печи по расходу топлива зависит от длительности плавки. Чем короче плавка, тем меньше тепловая мощность холостого хода и, соответственно, ниже удельный расход топлива. Длительность каждого из периодов зависит от типа процесса (скрап-процесс, скрап-рудный процесс и др.), условий сжигания топлива (направление факела, степень черноты факела, калориметрическая температура топлива и др.) и, главное, от способа подачи окислителя (кислорода, воздуха) в жидкую ванну в периоды плавления и доводки.

    Читайте также:  Сим карта из чего состоит

    Кислород необходим для окисления избыточного углерода, содержащегося в жидкой ванне. При вводе кислорода образуется большое количество газа СО, активное выделение которого создает иллюзию кипения ванны. Эта реакция окисления углерода расплава является основной реакцией мартеновского процесса. Более того, без этой реакции и «кипения» ванны мартеновский процесс невозможен. Активное окисление углерода начинается при температуре ванны свыше 1400 °С. Надо отметить, что при подаче кислорода сначала окисляется кремний, затем марганец и только после этого – углерод, что объясняется различным химическим сродством элементов к кислороду. Так, при t = 1400 °С сродство к кислороду выражается рядом: Cu, Ni, P, Fe, Cr, C, Mn, Si, V, Ti, Al, Mg, Ca. В первую очередь окисляются Са и Mg и в последнюю – Cu и Ni.

    При кипении выравнивается температура и химсостав ванны, удаляются растворенные в металле газы (азот, водород), присоединяются к шлаку неметаллические включения, интенсивно переводятся в шлак обычно нежелательные для металла фосфор и сера за счет увеличения площади контакта металла со шлаком.

    Кислород для окисления углерода может попадать в металл тремя способами:

    1. обычно самый медленный – диффузией из атмосферы печи через слой шлака;
    2. присадкой в ванну железной руды, желательно в виде кусков агломерата или в виде окатышей;
    3. самый интенсивный – продувкой металла через водоохлаждаемые кислородные или воздушные фурмы, обычно располагаемые в своде печи.

    Основной недостаток продувки жидкой ванны кислородом связан со значительным пылеобразованием, которое в 7-20 раз выше, чем в печах без продувки.

    Если не использовать продувку ванны кислородом, то длительность мартеновской плавки составляет 7-12 часов, где меньшая цифра относится к случаю использования воздуха горения, обогащенного кислородом. При использовании кислорода для продувки чугуна общее время плавки может быть уменьшено до 3,5-4 часов, а при параллельном использовании газокислородных горелок на стадиях завалки и прогрева возможно сократить время плавки до 2,5-3 часов. В результате мартеновская плавка по своей эффективности приближается к конвертерной, длительность которой всего 35-50 минут. Такого показателя нельзя достичь в мартеновской печи по условию вспучивания ванны и возможности выброса металла и шлака через рабочие окна на рабочую площадку при бурном выделении СО. Поэтому максимально допустимая скорость окисления углерода в мартеновской печи всего 2 %/час, тогда как в конвертере – 25 %/час, т.е. на порядок больше.

    Примерная температурно-тепловая диаграмма мартеновской плавки изображена на рис. 3.4. Как видно из рис. 3.4, основные контролируемые параметры – это температура свода, температура ванны, тепловая мощность.

    Подача топлива по ходу плавки меняется. Максимальный расход его – в период завалки и прогрева шихты. Подаваемое в это время количество теплоты называют максимальной тепловой нагрузкой (тепловой мощностью). По мере прогрева шихты тепловая мощность падает – она ограничена стойкостью свода, т.е. мощность снижается при достижении сводом
    максимально возможных температур.

    Примерный материальный баланс выплавки стали основным скрап-рудным процессом до раскисления приведен в табл. 3.3. Соответствующий ему тепловой баланс мартеновской печи приведен в табл. 3.4. При составлении балансов принято, что емкость печи 190 тонн, кислород для продувки ванны не используется. Печь отапливается низкокалорийным коксодоменным газом с теплотой сгорания 8,8 МДж/м 3 , т.е. в регенераторах подогревается не только воздух, но и топливо. За плавку выгорает: 2,36 % С, 0,89 % Mn, 0,58 % Si, 0,118 % Р. Продолжительность плавки 8,5 часа.

    В данном примере удельный расход топлива составляет 3894/29,308 = 133 кг у.т./т стали. В целом, удельный расход топлива в мартеновских печах зависит от их ёмкости, типа процесса и времени плавки. По мере увеличения садки печи снижаются удельные потери теплоты холостого хода (потери через кладку, потери с охлаждающей водой и т.п.). В печах без применения кислорода расход топлива составляет 70-280 кг у.т./т стали. Меньшие цифры относятся к крупным печам (

    900 тонн) на скрап-рудном процессе, а большие – к мелким печам на скрап-процессе.

    Оценить влияние кислорода можно на показателях 200-тонной печи: без применения кислорода время плавки составляет 9,5-10 часов и удельный расход условного топлива

    130-160 кг у.т./т; при обогащении дутья кислородом время плавки

    7,5-8 часов и расход топлива

    100-140 кг у.т./т; при продувке кислородом время плавки

    5-5,5 часа и расход топлива 60-90 кг у.т./т; при использовании газокислородных горелок в «твердый» период (завалка, прогрев и заливка чугуна) и продувке ванны в «жидкий» период кислородом время плавки составляет

    2,5-3,5 часа и расход топлива 30-60 кг у.т./т. В общем случае длительность плавки при скрап-процессе по сравнению со скрап-рудным процессом выше за счет времени расплавления твердого чугуна. Поэтому расход топлива в скрап-процессе выше примерно на 30 %.

    Если считать топливом примеси, содержащиеся в завалке (Si, C, Mn, P), что вполне логично в связи с выгоранием последних с выделением большого количества теплоты, то удельный расход топлива мартеновской плавки надо увеличивать на 30-40 кг у.т./т стали.

    Энергетическую сторону мартеновской плавки удобно характеризовать через такой показатель, как тепловой дефицит ΔI [Дж/кг], представляющий собой количество теплоты, которое надо сообщить исходным материалам для получения 1 кг жидкой стали. Чем выше тепловой дефицит, тем дольше идет процесс плавки и выше удельный расход топлива. ΔI удобно представлять через объемную долю чугуна в шихте – К чуг , – (рис. 3.5).

    Если К чуг = 0, то шихта полностью состоит из скрапа, а если К чуг = 100 %, то шихта включает в себя только чугун. На этом рисунке линия 1 справа от пересечения с горизонтом ΔI = 0 соответствует ведению конвертерного процесса, из чего видно, что максимальное количество скрапа составляет 23 %. Линия 2 соответствует наиболее широко используемому варианту скрап-рудного процесса, когда в шихту вводится 12 % железной руды, что позволяет окислять 40 % примесей рудой; остальное окисляется свободным кислородом. Линия 3 соответствует скрап-процессу с окислением примесей свободным кислородом. Линия 4 отвечает предельному случаю скрап-рудного процесса, когда весь жидкий чугун окисляется кислородом руды.

    Для экономии топлива в мартеновских печах и улучшения их экологических характеристик можно рекомендовать следующее:

    1. 1. интенсификация теплообмена в рабочем пространстве печи путём повышения температуры факела (использование кислорода) и повышения светимости факела (добавка к газовому факелу мазута или угольной пыли, самокарбюрация);
    2. 2. широкое использование кислорода при разогреве твердой шихты газокислородными горелками и при продувке кислородом ванны в периоды плавления и доводки;
    3. 3. использование кислородно-водяной смеси или многосопловых кислородных фурм для продувки жидкой ванны, что приводит к резкому сокращению пылеобразования;
    4. 4. использование испарительного охлаждения для элементов печи: рам завалочных окон, пятовых балок и др. Преимущества испарительного охлаждения: сокращение расхода воды по сравнению с водяным охлаждением в 60 раз, резкое сокращение простоев печи на ремонты, получение большого количества пара (6-7 т/ч с одной крупной печи);
    5. 5. применение в скрап-процессе взамен твердого чугуна жидкого чугуна, выплавляемого в вагранках. Это позволяет приблизить показатели скрап-процесса к показателям скрап-рудного процесса;
    6. 6. утилизация физической теплоты продуктов горения для подогрева воздуха перед регенератором (в рекуператоре) или для получения пара (в котле-утилизаторе).
    Читайте также:  Столешница из мдф под дерево для кухни

    Технико-экономические показатели работы мартеновских печей

    Эффективность работы мартеновских печей определяется их производительностью и себестоимостью 1 т выплавляемой стали. Производительность печей измеряется съемом стали с 1 м 2 площади пода в тоннах в сутки [т/(м 2 -сут)]; часовой производительностью (т/ч) и годовой производительностью (т/год).

    Съем стали зависит от емкости печи и ее конструкции, вида процесса, сортамента выплавляемой стали и организации работы. С увеличением емкости печи возрастает съем стали, составляя 6—8 т/(м 2 -сут) на печах емкостью 100—200 т и 9—12 т/(м 2 -сут) на печах 600—900 т.

    Часовая производительность достигает 60—80 т/ч на 900-т печах при широком использовании кислорода для интенсификации процесса, а годовая производительность возрастает с увеличением емкости печи:

    Приведенные данные по производительности относятся к печам, работающим скрап-рудным процессом с использованием кислорода для интенсификации сжигания топлива и для продувки. В случае работы печей скрап-процессом их производительность уменьшается на 30—45%.

    Важным технико-экономическим показателем работы мартеновских печей является расход топлива на 1 т выплавленной стали. Поскольку в мартеновских печах используется различное топливо, то его расход приводят к условному топливу, теплота сгорания которого принимается равной 29400 кДж/кг (7000 ккал/кг). Расход топлива составляет 120—130 кг/т на 200-т печах и 90— 105 кг/т на 400—600-т печах,

    Себестоимость стали в мартеновских цехах зависит от многих факторов, в том числе и вида процесса, марки стали, масштаба и организации производства и т. д. Увеличение объема производства, повышение емкости печей, улучшение организации производства снижают себестоимость стали.

    Устройство мартеновской печи и принцип ее работы

    Для получения высоких температур в печи воздух и газы подают нагретыми до 1100—1300°. 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. 20 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. 20. 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 — волоохлаждаемыс 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. 20) расположены под печью или под рабочей площадкой. Как показано на рис. 21, 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. 20) 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. 20) 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 мереих 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. 20). 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. 20). 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 металлускоряет процессы шлакования вредных примесей.

    Поперечный разрез мартеновского цеха показан на рис. 21 . 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.21 . 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

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    ТурбоЗайм
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

    Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

    Adblock detector