Адрес этой страницы' ?>

Производство стали в пламенных печах (мартеновский процесс).

В конвертерных печах можно перерабатывать лишь жидкий чугун. В тех случаях, когда требуется перерабатывать чугун в твердом виде или выплавлять сталь из стального лома и твердых стальных отходов производства, применяют пламенные мартеновские печи. Однако в этих печах выплавляют, сталь и из жидкого чугуна с добавлением железной руды и стального лома.

В первом случае производство стали в таких печах называется скрап-процессом (скрап — металлический лом и отходы производства); во втором скрап-рудным процессом. Наибольшее распространение в промышленности получил скрап-рудный процесс.

В пламенных печах при выплавке стали для нагрева используется тепло отходящих газов (регенерация тепла). Такие печи называют регенеративными. Топливом для этих печей служит смесь доменного и коксовального газа, регенераторный газ, а также мазут. С экономической точки зрения, особо эффективно использование природного газа.

Рис. 4. Схема мартеновской печи

В настоящее время выплавка в мартеновских печах — наиболее распространенный способ производства стали. Мартеновская печь, топливом для которой служит газ, устроена следующим образом (рис. 4). В рабочую камеру 1 загружается шихта. Топливо-газ поступает в камеру 1 попеременно по каналам 9 и 10, а воздух по каналам 2 или 8 через регенераторы. Последние представляют собой камеры 3, 11, 6, 7, выложенные огнеупорными кирпичами. При пропускании через нагретый регенератор топливный газ и воздух подогреваются, чтобы в рабочей камере развивалась нужная температура сгорания (1700° С). Достичь такой температуры без предварительного подогрева газа и воздуха нельзя.

Регенераторы работают попеременно; во время нагрева воздуха и газа в двух камерах регенераторов, например 3 и 11, раздельно камеры 6 и 7 подогреваются продуктами сгорания, выходящими из рабочего пространства печи в направлении, показанном стрелками. Управление движением продуктов сгорания топлива и воздуха производится заслонками 4 и 5.

Свод и стенки мартеновской печи делаются из огнеупорного кирпича, а под — набивной. Этот под образует ванну для расплавленного металла. Шихту, содержащую серу и фосфор, в количестве, большем, чем допускается в готовой стали, переплавляют основным процессом с применением основной футеровки пода и основных огнеупорных материалов для кладки стен и свода. Для плавки стали под кислым шлаком применяют кислую футеровку пода.

Сталь после переплавки материалов (загруженных через завалочные окна) сливается в отверстие. В печах, работающих на мазуте, последний перед вводом в рабочую камеру распыляется через форсунки воздухом или паром.

В современных мартеновских печах широко применяют механизированные устройства для загрузки и других операций, а также автоматическое управление производственным процессом.

Как указывалось выше, в мартеновских печах сталь выплавляют каким-либо одним из двух способов скрап-рудным или скрап-процессом.

Металлическую шихту для скрап-рудного процесса плавки составляют из жидкого чугуна (80—60%), стального лома, железной руды и флюса (20—40%). Вначале в печь загружают твердую шихту (железную руду, флюс и скрап). После разогрева печи до температуры выше температуры плавления чугуна в печь заливают жидкий металл. Так как в последнем содержание фосфора и серы высоко, применяют основной флюс (известняк) и основные огнеупорные материалы для кладки печи и футеровки пода. Для обессеривания металла применяют также марганцевые руды. После кипения стали в печи скачивают шлак и вводят ферросплавы для раскисления металла.

При получении различных сортов стали в печь перед выпуском расплавленного металла присаживают легирующие материалы, содержащие нужные элементы (хром, никель, молибден и др.). В мартеновской печи происходят сложные физико-химические взаимодействия между топливом, металлом, шлаком и футеровкой печи.

Нормальный ход плавки характеризуется «кипением» стали, при котором происходит энергичное окисление углерода и усиленное перемешивание его с выделением газов, что вызывает бурление («кипение») металла.

Скрап-процесс осуществляется главным образом на машиностроительных заводах, где нет доменных печей. В этом случае шихта в большей своей части состоит из скрапа и 25—30% штыкового чугуна. Кроме того, для ускорения окисления примесей в шихту вводят 2—3% железной руды. Емкость мартеновских печей для скрап-рудного процесса до 70 т. Рабочий цикл 6—15 ч в зависимости от емкости печи. Печи для скрап-процесса имеют емкость до 100 т.

Основной показатель, характеризующий работу мартеновских печей — количество стали в тоннах, снимаемой с 1 м² пода печи в сутки (~12 т с 1 м² в сутки).

Повышение производительности мартеновских печей (до 20%) достигается применением дутья кислородом для интенсификации сгорания топлива и ускорения окисления примесей и автоматизацией управления тепловым режимом печи и процессом регенерации тепла.