Конструкция и особенности эксплуатации мартеновских печей
Марте́новская печь (марте́н) — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества.
В зависимости от состава огнеупорных материалов подины печи мартеновский способ выплавки стали может быть основным (в составе огнеупора преобладают СаО и MgO) и кислым (подина состоит из SiO2). Выбор футеровки зависит от предполагаемого состава шлака в процессе плавки.
Основной принцип действия — вдувание раскаленной смеси горючего газа и воздуха в печь с низким сводчатым потолком, отражающим жар вниз, на расплав. Нагревание воздуха происходит посредством продувания его через предварительно нагретый регенератор (специальная камера, в которой выложены каналы огнеупорным кирпичом). Нагрев регенератора до нужной температуры осуществляется очищенными горячими печными газами. Происходит попеременный процесс: сначала нагрев регенератора продувкой печных газов, затем продувка холодного воздуха.
Мартеновский способ также зависит от состава шихты, используемой при плавке. Различают такие разновидности мартеновского способа выплавки стали:
скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25—45 % чушкового передельного чугуна; процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома
скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55—75 %), скрапа и железной руды; процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи.
Схема работы мартена A. Вдувание газо-воздушной смеси; B. Теплообменник (нагрев); C. Жидкий чугун; D. Под (подина); E. Теплообменник (охлаждение); F. Выхлоп сгоревших газов
Периоды процесса получения стали в мартеновской печи длится 5—8 часов (при скоростном сталеварении - до 4,5—5,5 часа) и состоит из этапов[
1. Плавление.
Плавление начинается ещё до окончания
загрузки печи. Плавление стараются
проводить при максимальной температуре,
чтобы препятствовать растворению в
металле газов и не допустить излишнего
окисления. В этот период интенсивно
окисляются кремний, марганец, железо,
фосфор, образуется большое количество
закиси
железа
.
2. Окисление.
Происходит окисление углерода за счёт
ранее образованного
.
Формула реакции:
.
Образующийся угарный
газ
приводит
расплав в состояние кипения. В течении
2—3 часов доля углерода в расплаве
уменьшается и становится ниже 2 %.
3. Раскисление. Если к окончанию плавки в стали растворено большое количество , это придаёт стали хрупкость в горячем состоянии — красноломкость. Для удаления кислорода сталь раскисляют ферросилицием, ферромарганцем или алюминием. Иногда для проверки раскалённый кусок стали подвергают ковке - при плохой раскисленности образуются трещины.
При необходимости, после раскисления вводят легирующие элементы: ферротитан, феррохром, высококремнистый ферросилиций, чистый никель и др.
После окончания плавки сталь выпускают в ковш.
Для ускорения процесса и повышения производительность на 15—25% используют кислород. Его вводят при плавке двумя способами:
обогащая факел пламени в период завалки и расплавления шихтовых материалов
продувая через жидкую ванну в период выгорания углерода.