Что такое мартеновская печь: Что такое мартеновская печь

Содержание

Мартеновская печь — история, схема, принцип работы и актуальность на сегодня

Еще с древних времен способ переработки железной руды свидетельствовал об уровне развития цивилизации и оригинальности технической мысли инженеров того времени. И постепенно человечество перешло от сыродутных печей к крупным сталеплавильным агрегатам.

Так в конце XIX века появилась мартеновская печь. Благодаря универсальности в отношении шихты, состава готовой стали и используемого топлива она длительное время оставалась основным сталеплавильным агрегатом в мировой металлургии.

История возникновения мартеновской печи

Мартен – печь пламенного типа с регенерацией тепла продуктов горения. Ее конструкция разработана великим французским металлургом Пьером-Эмилем Мартеном и названа в его честь, хотя фактически она представляет собой усовершенствованную модель регенеративной печи Сименса. Кстати, в технической литературе мартеновский способ получения стали также часто называется процессом Сименса. И, чтобы понять, откуда название «мартеновская печь» появилось в обиходе металлургов, давайте немного углубимся в историю XIX века.

С 1850 по 1857 год талантливый в разных сферах науки и техники ученый Карл Вильгельм Сименс разрабатывает принцип работы плавильной печи с симметричной конструкцией, в которой металл нагревается за счет подачи нагретого воздуха и обеспечивается эффективная рекуперация тепла. В это же время Пьер Мартен – сын Эмиля Мартена, владельца металлургического завода во французском городе Сирей, и прогрессивный инженер-металлург – возглавляет родительское предприятие и, как многие молодые ученые того времени, также начинает активные научные изыскания. Купив у Сименса патент на его изобретение, Мартен берет за основу принцип регенерации тепловой энергии в подовой пламенной печи и обеспечивает высокую температуру плавления стали за счет нагрева не только воздуха, но и газа, подаваемого в печь.

И уже 8 апреля 1864 года на заводе в г. Сирей была выполнена первая успешная выплавка стали. Удача воодушевила Мартена, и он оформляет на свое изобретение патент во Франции, а чуть позже в Англии. В результате сын и отец за свои достижения в области производства стали в 1867 году награждены золотой медалью Всемирной выставки, организованной в Париже, а запатентованная Мартеном печь для выплавки стали начинает активно использоваться как в Старом, так и в Новом Свете и приобретает его имя. При этом мартены, которые начали массово возводиться в разных странах и конкурировать с бессемеровским конвертером, сохранили принцип действия, но:

  • могли иметь стационарные или качающиеся конструкции;
  • работали на жидком и газовом топливе;
  • имели подины кислые и основные;
  • охлаждались водяной и испарительной системой.

Схема и устройство мартеновской печи

Мартеновская печь – это сложный агрегат с горизонтально расположенным плавильным отделением, сложенным из огнеупорного кирпича и заключенным в жесткий стальной каркас из усиленных балок, колонн и облицовочных плит. Все основные процессы происходят в рабочем пространстве, где ведутся сжигание топлива и плавка стали.

Лучше понять, что такое маретновская печь и какие у нее габариты поможет нижеследующий рисунок и таблица с основными размерами. Обращаем внимание, что емкость наиболее крупных мартеновских печей составляла 650…900 тонн.

Упрощенная схема мартеновской печи:

1, 7 – регенераторы, 2 – расплавленный лом и металл, 3 – завалочные окна, 4 – рабочее пространство, 5 – свод, 6 – подина

Параметры пода и главного свода мартеновских печей

Параметры

Садка (емкость), тонны

85

125

185

260

380

500

Площадь пода, м2

41,5

52,0

67,3

77,0

87,5

94,5

Длина ванны, м

10,5

11,8

13,5

14,5

15,5

16,1

Ширина ванны, м

3,9

4,4

5,0

5,3

5,6

5,8

Глубина ванны в середине печи, м

0,65

0,77

0,85

0,95

1,07

1,2

Высота свода, м

2,3

2,5

2,8

2,9

3,0

3,1

Стены

Исходя из того, какая конструкционная схема мартеновской печи, для большей прочности задняя стенка рабочего пространства наклонена на 45…55 градусов. Она имеет отверстия для выпуска стали и шлака. Из-за увеличенной площади задняя стенка рабочего пространства активно утрачивает тепло и, чтобы минимизировать это, ее оснащают усиленной теплоизоляцией.

В XX веке мартеновские печи производили также с наклонной передней стенкой, что повышало ее устойчивость. В ней располагаются разделенные простенками загрузочные окна, которые со временем утратили свою арочную форму и стали обрамляться металлическими рамами, обеспечивающими защиту от ударов завалочными машинами и охлаждение кладки. Загрузочные окна использовались для загрузки шихты и заливки чугуна. Закрывают их стальными заслонками с центральным смотровым отверстием и футеровкой из магнезитового кирпича.

Свод печи

Принцип работы мартеновской печи основан на отражении тепла. Поэтому перекрывающий ее рабочее пространство свод также выступает важным элементом и подвергается:

  • воздействию температуры 1700°С и выше;
  • температурным колебаниям и термическим ударам факела;
  • абразивному и химическому воздействию пыли шихты и брызг шлака.

Чаще всего в печах создавались арочные распорно-подвесные перекрытия, собирающиеся из прямых и клиновых кирпичей и подвешивающиеся к металлоконструкциям мартена на систему штырей и удлиненных стальных пластин. Свод имеет встроенные фурмы, подающие кислород, и при переходе к головкам приобретает небольшой наклон.

Головка печи

Так называют конструктивные элементы печи, расположенные по торцам рабочего пространства. В них происходит воспламенение топлива.

У мартена две головки: одна подает факел пламени, другая отводит продукты горения. И так как мартеновская печь работает в рекуперативном режиме, то в целом функционально они выполняют:

  • смешивание топлива с подогретой струей воздуха;
  • правильное и наиболее рациональное направление факела;
  • отвод продуктов горения из рабочего пространства.

Шлаковики

Конструктивно это камеры, в которых собираются частички пыли и шлака, увлекаемые продуктами горения при выходе из рабочего пространства. Шлаковики расположены над вертикальными каналами и для более эффективного оседания взвешенных частиц имеют по сравнению с ними более широкое поперечное сечение. Конструкция и футеровка шлаковиков адаптируется к основному виду топлива, но в любом случае их рабочий объем должен быть рассчитан на весь межремонтный период эксплуатации, так как работает мартеновская печь с очень редкими техническими остановками.

Регенераторы

Конструктивный преобразователь, представляющий собой камеру, заполненную насадкой. Конденсирует в себе тепловую энергию отходящих продуктов горения и передает ее газу или воздуху, направляемому в рабочее пространство. Также, как и шлаковики, регенераторы выкладываются из огнеупорного кирпича и заключаются в стальной каркас с кожухом. Они соединены с боровами – каналами, по которым продукты горения отводятся к дымовой трубе (в некоторых случаях к котлу-утилизатору) или подается топливный газ и воздух.

Насадки регенераторов: а) тип Сименса, б) тип Каупера

Перекидные клапаны

Регулирование направления и интенсивности тяги обеспечивают перекидные клапаны и шиберы, управляемые в автоматическом режиме. В зависимости от сигнала задания перекидные клапаны герметизируют каналы, перекрывая движение по ним, или поддерживают плавное движение газов без критических поворотов.

Подина печи

Нижнее основание или дно рабочего пространства. Выполняется из огнеупорных материалов, толщина которых рассчитывается с учетом емкости мартена, так как подвергается воздействию температур до +1600°С и ударным нагрузкам при загрузке шихты. Кирпичная кладка сверху покрывается наваркой, что исключает прорывы металла.

Принцип работы мартеновской печи

Мартеновский процесс протекает на поду рабочего пространства отражательной печи за счет тепла, получаемого от факела, и заключается в переработке чугуна и металлического лома, закладываемых в рабочее пространство печи. Преобладающая часть тепла поступает в мартеновскую ванну из рабочего пространства печи в результате теплоотдачи от факела и элементов кладки. Но, так как для выплавки стали необходимо поддерживать температуру до 1700°С, в рабочем пространстве ее получают путем сжигания в струе воздуха газообразного или жидкого топлива. Это позволяет компенсировать недостаток тепловой энергии химических реакций и физического тепла шихтовых материалов.

Основной вид теплопередачи в рабочем пространстве мартена является излучение от факела. Кладка частично поглощает тепловую энергию и интенсивно отражает ее от свода печи на поверхность нагрева. В потоке нагретого воздуха происходит сгорание топлива, подаваемого через головку. Отходящие дымовые газы нагревают насадку регенератора, которая в свою очередь нагревает подаваемый в печь холодный воздух. А реверсивное направление воздушных потоков, создаваемое перекидными клапанами, обеспечивает регенерацию тепла.

Избыточное содержание кислорода обуславливает в мартене окислительную газовую атмосферу, благодаря чему металл в течение плавки подвергается прямому и косвенному воздействию окислительной среды. После образования шлакового слоя на поверхности расплава тепло передается металлу через него.

Технология плавления металла

Процесс выплавки разделяется на несколько периодов. Но до начала плавки с математической точностью рассчитывается количественный и качественный состав шихты.

Плавление

Самый длительный период плавки. Его химические и физические процессы в мартене начинаются с момента завалки шихты и продолжаются более трех часов в результате прямого контакта железа и примесей с кислородом из атмосферы печи. Для обеспечения процесса плавки и выжигания избыточного количества примесей (во время плавки происходит максимальная десульфурация и дефосфация) в рабочем пространстве обеспечивают температуру, превышающую температуру точки плавления на 100…150°С, и подают количество воздуха выше расчетного значения. К концу плавления тепловую нагрузку снижают до минимально допустимого уровня, так как основная часть шихты расплавилась и снижается потребность в тепле. Металл переходит в жидкое состояние и на поверхности расплава образовывается активный шлак, так как его плотность меньше плотности металла.

Окисление

Металлическая шихта имеет сложный многокомпонентный состав. Кроме железа в ней содержится углерод (C), кремний (Si), сера (S), марганец (Mn), фосфор (P) и другие компоненты, влияющие на свойства стали. И массовая доля этих элементов выше необходимого уровня, чтобы привести их количество до заданных параметров, излишек удаляют путем окисления.

Источником кислорода выступают печная атмосфера и составляющие шихты. Причем в первой половине периода плавления протекает интенсивный процесс диссоциации нагретого до 910°С известняка и происходит реакция:

CaCO3 → CaO + CO2

Выделившийся углекислый газ так же, как и кислород, взаимодействует с жидкой сталью и участвует в ее окислении. Окислы примесей и флюсы удаляются вместе с продуктами горения и переходят в шлак. С того момента как шлаковый слой полностью покрывает расплав, прямое окисление стали прекращается.

Последующие процессы окисления уже протекают между жидким металлом и покрывающим его шлаком, который продолжает подвергаться прямому окислению в результате контакта с кислородом печной атмосферы и поступающих после добавления руды окислов железа. Образовавшаяся на поверхности шлака закись железа (FeO) взаимодействует с ним и образует магнитную окись железа (Fe3O4). Она в свою очередь распределяется в шлаке, который граничит с расплавленным металлом, и окисляет железо снова в закись. А FeO в расплавленной стали уже вступает в окислительные реакции с примесями. В результате химических реакций и ряда взаимодействий между компонентами окисленные примеси переходят в шлак.

Интенсивное окисление углерода происходит во втором периоде расплавления шихты, так как он обладает не такой большой скоростью окисления как кремний, марганец и фосфор. В виде CO углерод выступает на поверхности стали пузырьками, где и сгорает.

Раскисление

Это последний и наиболее ответственный этап плавки, так как он непосредственно определяет качество полученного металла.

К концу плавки стали в расплаве остается еще значительное количество кислорода. Он находится в виде закиси железа и неметаллических включений, что способствует ухудшению свойств металла. Поэтому для его удаления выполняют раскисление жидкой стали. Плохо раскисленные стали проявляют невысокую ударную вязкость и склонность к хладноломкости и красноломкости.

Раскисление проводят с использованием ферросплавов (ферромарганец, ферросилиций, силикомарганец и др.), а также алюминия, титана и кальция. Эти элементы активно вступают во взаимодействие с FeO и способны выводить кислород как в газ печной атмосферы, так и в виде окислов в шлак. Основываясь на таких свойствах, раскисление стали выполняют в два приема: предварительное раскисление в ванне и финишное – в ковше.

Расход материалов в мартеновской печи

По сути плавка в мартене – передел чугуна, стального лома и скрапа в сталь заданной марки. Обеспечить необходимые физико-химические свойства возможно только при строгом соблюдении соотношения всех компонентов шихты, которая состоит из нескольких основных и вспомогательных материалов.

Шихта для мартеновской плавки стали

Основные группы

Состав

Металлическая

  • чугун;
  • стальной лом;
  • раскислители;
  • легирующие элементы;
  • железорудное сырье;
  • агломерат.

Неметаллическая

  • сварочный шлак;
  • известняк;
  • известь;
  • боксит.

Особенности мартеновского процесса позволяют использовать жидкий и чушковый чугун.

Ориентировочный материальный баланс мартеновского процесса

Приход

На 1 тонну стали

Процентное содержание, %

Расход

На 1 тонну стали

Процентное содержание, %

Чугун жидкий

310000

46,85

Сталь жидкая

516000

77,99

Скрап

208000

31,44

Шлак

65374

9,88

Железная руда

64019

9,68

CO2 от окисления углерода, находящегося в шихте, и от разложения известняка

59234

8,95

Известняк

34040

5,14

Руда марганцевая

1936

0,29

Кислород из атмосферы печи

25116

3,80

Окалина

2200

0,33

Невязка

15906

2,40

Ферромарганец

4000

0,60

Чугун чушковый

4000

0,60

Влага, содержащаяся в железной руде, боксите и известняке

5103

0,77

Боксит

8306

1,26

ИТОГО

661617

100,0

ИТОГО

661617

100,0

Примечание: материальный баланс приведен для 500-т мартеновской печи. Источник – М.Н. Сосненко, Мартеновское производство стали, М: Металлургия, 1974.

Наряду с шихтовыми материалами для мартеновского процесса большое значение имеет и топливо, которое обеспечивает необходимые условия протекания физико-химических процессов выплавки стали. При этом большинство мартенов отапливается газовой смесью из двух или трех газов (природный, коксовый, доменный, генераторный), а жидкое топливо в виде мазута, смоляных масел или смолы используется для образования сильно светящегося факела пламени.

Классификация мартеновских процессов

Мартеновский процесс производства стали по-прежнему используется и по своей природе является окислительным, так как превращение чугуна в сталь происходит за счет снижения доли углерода и других элементов в результате окисления. Но наряду с окислительной реакцией, в расплаве происходят и восстановительные процессы. Например, марганец, кремний, хром и фосфор, окислившись в начале плавки, могут восстанавливаться и переходить в металл.

Строительство мартенов – высокое искусство. В разные годы при их создании использовали материалы, которые по химической природе относились к кислым, полукислым, нейтральным и основным огнеупорам. В основном это были кирпичи кремнеземистые (динасовые), алюмосиликатные кислые, шамотные и высокоглиноземистые, а также магнезиальные (магнезитовые, форстеритовые) и хромистые (хромитовые, магнезитохромитовые), а форма их была от простой прямоугольной до сложной многоугольной.

Облицовка печи также влияет на характер протекающих в ней химических процессов. В зависимости от вида огнеупоров и состава шлаков мартеновский процесс разделяют на кислый и основной.

По характеру шихтовых материалов мартеновский процесс делится на несколько разновидностей:

  • Скрап-процесс. Технология мартеновской плавки по скрап-процессу предполагает, что металлическая шихта в большей части состоит из лома. Так на долю скрапа может приходиться 55…75%, а на долю чугуна – 25…45%. При этом последний применяется в твердом (чушковом) состоянии. Преимуществом такого процесса является высокая эффективность переработки вторичного сырья и возможности применения на предприятиях неполного металлургического цикла.
  • Скрап-рудный процесс. Во время такого сталеплавильного процесса основную часть металлической массы шихты составляет жидкий чугун, массовая доля которого, как правило, достигает 55…80%. Соответственно применение скрап-рудного процесса оправдано на металлокомбинатах полного цикла, в составе которых есть доменный передел. Для окисления примесей при скрап-рудном процессе в шихту вводится значительное количество богатой железом руды, что обеспечивает повышенный выход стали.
  • Рудный процесс. В данном случае 100% металлической шихты составляет жидкий чугун. Использование такого метода выплавки оправдано в регионах с низкой ломозаготовительной базой.
  • Скрап-угольный (карбюраторный) процесс. В данной технологии металлическая часть полностью состоит из стального лома, а необходимый углерод добавляют в виде углеродсодержащих материалов – графита, угля, кокса. Такой метод не получил широкого промышленного применения.

Актуальность в 21 веке: плюсы и минусы

Несмотря на то, что мартеновские печи по-прежнему используются в отдельных странах, их доля в мировом производстве стали с каждым годом неуклонно снижается, уступая натиску более современных технологий кислородно-конвертерного и электросталеплавильного процессов. Столь долгое использование мартеновского метода при наличии более прогрессивных сталеплавильных агрегатов было обусловлено возможностью:

  • широкого варьирования сырьевых составляющих: применения в качестве шихты чугуна чушкового и расплавленного с повышенным содержанием вредных примесей, стального лома, стружки, окалины и других металлических отходов производства;
  • выплавки качественных углеродистых и легированных сталей в одном агрегате, без использования каких-либо дополнительных установок вторичной доводки;
  • использования доступного газового и мазутного топлива.

При этом мартеновский цех по функционированию и условиям труда относится к объектам повышенной опасности, требует большого количества энергоресурсов и применения дорогих систем фильтрации и газоочистки для снижения экологической нагрузки. Длительность плавки в мартеновской печи может достигать 9 часов в сравнении с 40-60 минутами в конвертерах и дуговых сталеплавильных агрегатах.

Таким образом, развитие сталеплавильных технологий, все возрастающие требования к качественным показателям стальной продукции и ужесточающиеся экологические нормы привели к практически полному вытеснению мартеновского процесса из черной металлургии. В настоящее время некоторые международные стандарты на металлопродукцию уже не допускают использование мартеновского способа при выплавке стали.

P.S.

В нашей стране на отдельных предприятиях пока еще сохранено производство стали в мартеновских печах. Однако планируется окончательный переход на выплавку сталей в кислородных конвертерах и электродуговых печах, что позволит Украине сделать отрасль более безопасной и экологически чистой и при этом не утратить довольно высокие позиции на мировом рынке.

Закрытие мартеновских печей оздоровит воздух в городах — Российская газета

Российская металлургия окончательно закрыла эпоху мартеновской плавки, продержавшейся только в нашей стране более 150 лет.

В конце марта на Выксунском металлургическом заводе (Нижегородская область) закрыта последняя в РФ промышленная мартеновская печь (мини-мартены еще присутствуют в литейных цехах некоторых предприятий). В Европе с этой технологией распрощались на двадцать лет раньше. А вот на Украине, в Индии и Китае этот способ сталеварения пока популярен. Но строить новые печи в мире прекратили в 1970-х годах.

На торжественную церемонию прощания с мартеновской печью в Выксу из Франции приехала Катрин Колганофф — правнучка изобретателя этой технологии Пьера Мартена. Несмотря на самое непосредственное отношение зарубежной гостьи к металлургии, выксунская печь стала первой и единственной, с которой она познакомилась тет-а-тет.

Пока оборудование цеха ВМЗ законсервировано. Возможно, со временем там будет создан музей. Кстати, 9 июня в Выксе откроется ежегодный фестиваль городской культуры «Арт-Овраг». Известный театральный режиссер, обладатель «Золотой маски» Анна Абалихина поставит в мартеновском цехе спектакль-перформанс «Страсти по Мартену».

С остановкой мартеновской печи практически полностью прекратились выбросы предприятия в атмосферу Выксы. В частности, исчез пресловутый «лисий хвост» — непременный атрибут мартеновской плавки. Так красиво называют выбросы диоксида азота за их яркий оранжево-бурый цвет, который газ приобретает при сильном нагреве. Тем не менее вся эта красота отнюдь не полезна для окружающей среды и, главное, здоровья населения: диоксид азота снижает сопротивляемость организма, изменяет состав крови, уменьшая содержание гемоглобина, вызывает кислородное голодание тканей, усиливает действие канцерогенных веществ. При взаимодействии с водой диоксид азота образует азотную кислоту.

После закрытия мартена выбросы загрязняющих веществ сократились почти десятикратно

Многие эксперты отрасли, впрочем, считают мартеновскую плавку наиболее дешевым способом получения стали. То есть в данном случае экологический аргумент был весомее экономического? «Можно сказать и так, — комментирует руководитель департамента по развитию активов и инвестициям Объединенной металлургической компании Дмитрий Чернышев. — Мартеновский цех ВМЗ был оснащен экономически эффективными агрегатами, которые успешно работали много лет. И в целом, а не только у нас, конец эпохи мартеновского производства связан с изменениями экологических требований и развитием иных технологий».

После закрытия мартена небо станет менее ярким, но более чистым. Фото: РИА Новости www.ria.ru

На ВМЗ мартеновский способ проигрывал электродуговому по одному показателю — чистоте металла. Чтобы получить стальную заготовку, струя жидкой стали проходила по огнеупорным кирпичам. Кирпич под воздействием металла постепенно вымывался, и в металл попадало некоторое количество его частиц. При разливке на современной машине непрерывного литья взаимодействие жидкого металла с огнеупорными кирпичами исключено.

Также на современном производстве кардинально отличаются и условия труда рабочих. Например, на мартеновском производстве при разливке стали применяется в основном ручной труд. Литейно-прокатный же комплекс ВМЗ автоматизирован, в частности, разливка осуществляется непрерывно и без непосредственного участия персонала. Теперь практически все 300 сотрудников мартеновского цеха перешли на современные рабочие места.

«Современное электросталеплавильное производство, вне сомнения, является лучшей альтернативой мартену», — подчеркнул Дмитрий Чернышев.

Комментарий

Яков Хицкий, руководитель направления по экологии ОМК:

— В нашей стране развитая индустриальная экономка, а промышленное производство, конечно же, создает определенную нагрузку на окружающую среду. В 2017 году объем выбросов загрязняющих веществ от основной площадки Выксунского металлургического завода в атмосферу составил 3 тысячи тонн. Это сравнительно немного, но 90 процентов от этих выбросов давал мартен. То есть количество выбрасываемых загрязняющих веществ сейчас сократилось почти десятикратно. Мониторинг состояния атмосферного воздуха ВМЗ ведет постоянно, продолжается он и после закрытия мартена. В конце года, проанализировав собранные данные, мы сможем точно увидеть, насколько воздух стал чище.

Принцип тепловой работы мартеновской печи

Для повышения температуры горения топлива в мартеновских печах используется предварительный нагрев газообразного топлива и необходимого для его сжигания воздуха до 1100 – 1200оС путем регенерации тепла отходящих из рабочего пространства печи газов. При этом температура факела может достигать 1850 – 1900оС.

Принцип тепловой работы мартеновской печи поясняется схемой на рисунке 15.1.

Рисунок 15.1 – Схема мартеновской печи: 1 – рабочее пространство; 2 – головки; 3 – вертикальные каналы; 4 – шлаковики; 5 – регенеративные нагреватели; 6 – борова; 7 – реверсивные и регулирующие клапаны; 8 – котел-утилизатор; 9 – газоочистка; 10 – дымовая труба; купить профессиональный шуруповерт аккумуляторный

Допустим, что первоначально нагретой является насадка правой пары регенераторов. В этом случае воздух и газ, проходя через эти регенераторы, нагреваются до температуры 1100 – 1200оС и поступают в рабочее пространство мартеновской печи.

В рабочем пространстве происходит их смешивание и сгорание топлива с образованием факела, имеющего температуру 1800 – 1900оС. Продукты горения удаляются из рабочего пространства через левую головку мартеновской печи при температуре 1650 – 1750оС. Проходя через вертикальные каналы и шлаковики, продукты сгорания топлива поступают в левую пару регенеративных нагревателей при температуре 1500 – 1550оС. Проходя через насадку регенераторов, продукты горения нагревают ее, после чего по боровам подаются к дымовой трубе.

Через 10 – 20 минут насадка правых регенераторов остывает и не обеспечивает необходимого нагрева газа и воздуха. К этому моменту насадка левых регенераторов нагревается до высокой температуры. Поэтому, для сохранения температуры факела в рабочем пространстве печи на требуемом уровне, направление движения воздуха и газа меняют (перекидка клапанов). После этого левая пара регенераторов используется для нагрева газа и воздуха, а правые регенераторы нагреваются за счет тепла отходящих из рабочего пространства печи газов.

При использования для отопления печи высококалорийного топлива (природный газ, мазут и др.) необходимость в его нагреве отпадает. При этом мартеновская печь может работать с одной парой регенераторов для нагрева воздуха.



Как производится сталь? | Invest Heroes

 

«Дни и ночи у мартеновских печей. Не смыкала наша Родина очей»

Это известные строки песни «День Победы». И они полностью соответствуют реальности – 35 мартенов работало на нужны обороны в 41 году, а позже металл из заводских мартеновских печей позволил вывести в космос Юрия Гагарина.

Мало кто знает про мартеновские печи: как и когда они появились, чем отличается процесс получения стали в мартенах и какое развитие получило мартеновское производство в наши дни.

Схема мартеновской печи

Промышленный переворот в середине 19 века дал новый толчок развитию металлургии. Машинное производство требовало большого количества стали разнообразных марок и качества лучшего, чем старое пудлинговое железо. Спрос рождает предложение – так и появились новые плавильные печи, одной из которой стала мартеновская печь. Название произошло от фамилия ее создателя – металлурга Пьера Эмиля Мартена, создавшего первую печь подобного образца в 1864 году

Чем хорош мартеновский процесс?

В отличие от доменного производства для выпуска жидкого чугуна, мартены могут использовать шихту даже низкого качества, состоящей из лома, железной руды, известняка, стружку и даже отходы производства, и получать на выходе продукт высокого качества. Из шихты можно было, оперативно меняя ход процесса, получать сталь заранее заданного качества, а при добавлении легирующих присадок – специальная сталь (например, для обеспечения большей прочности и качества для самолетов и космического корабля «Восток-1»)

Мартен — печь периодического действия (в отличие от доменной печи, которая работает запуска до ближайшего капитального ремонта). Общая схема ее работы такова:

  1. Нагрев запускается на полную мощность, чтобы как можно скорее прогреть рабочее пространство выше 1200 градусов.
  2. Производится заправка печи мелким чистым ломом и железной рудой
  3. В печь заваливается известняк и ординарный стальной лом – шихта.
  4. Заливается чугун
  5. Происходит плавка металла
  6. Осуществляется доводка расплава и введение в него (если нужно) легирующих присадок для получение специальной стали;
  7. Выпускают расплав
Серая куча внизу — это шихта, которая затем закидывается в печи

 

Сегодня эпоха мартеновских печей закончилась – 23 марта 2018 года погас последний мартен в России. На это есть следующие причины.

Мартеновское производство убивает экологию. 25% шлаковой пыли попадает в атмосферу. Кроме пыли, мартеновская печь выбрасывает в больших количествах угарный и сернистый газ, парниковый газ и оксиды азота.  Для охлаждения металлоконструкций мартена требуется ежечасно до 400 куб. м воды.

Кстати, крупные металлургические компании все больше и больше акцентируют внимание на увеличении экологичности своего производства, поэтому всегда в рамках стратегии уделяют большое значение инвестициям в природоохранные проекты.

 

Непроизводительность. У мартеновской печи очень длинный цикл плавки – 6–15 часов против 30–50 минут у кислородных конвертеров (по этому принципу работают современные доменные печи) и электродуговых печей.

Потери железа. В металлургии есть два основных правила:

  • Никакого топлива на передел (получение стали из полуфабрикатов)
  • Содержание железа в металле после передела должно оставаться столько же, сколько было до него

Конверторы топлива не требуют, так как разогреваются выгорающим углеродом, как только пойдет кислород, а электродуговая печь работает в процессе преобразования электрической энергии в тепловую. Потери металла при конверторном процессе составляет 3-5% железа, а при электродуговой плавке теряется всего 1-2% железа.

Теперь мартеновские печи остались в прошлом, но это скорее плюс — производство стали развивается в более производительном и экологически чистом направлении.

By the way, скоро будет целая серия про сталь (кто, как и для кого ее производит, состояние и перспективы наших металлургов на фоне глобальных конкурентов и многое другое). Поэтому подписывайтесь в вк на нашу рассылку от аналитиков чтобы быть в курсе всех отраслевых деталей.

Отказ от ответственности

Серовские металлурги вспомнили работу на мартеновских печах в преддверии юбилея первой плавки стали

Серовские металлурги вспомнили о мартеновском производстве в преддверии 150-летия первого выпуска стали в России. Почему эта дата так важна для Серова и Надеждинского метзавода, расскажем далее.

Более полутора века назад мартеновские печи стали новым словом в металлургическом производстве. Первая сталеплавильная печь была разработана французами – отцом и сыном Эмилем и Пьером Мартен. Несколькими годами позже, первая мартеновская печь заработала и в России. Ровно 150 лет назад, 16 марта на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде. Наш город зародился на четверть века позже знаковой даты и жизнь здесь начала кипеть с запуском производства на Надеждинском металлургическом заводе. Мартеновские печи стали основной нового металлургического производства на Урале. Первый выпуск стали в нашем городе датирован 19 января 1896 года.

СВЕТЛАНА ЗЫКИНА, ПРЕСС-СЕКРЕТАРЬ ПАО «НАДЕЖДИНСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД»: «На нашем заводе печи появились позже, в следующем году нам только 125 лет, мы решили организовать эту встречу, потому что у нас много сталеваров, для них событие памятное. К тому же у нас есть труженик тыла, который застал мартеновские печи в военные годы. Это был существенный вклад в оборонную промышленность страны.»

За военные годы производство на металлургическом заводе в Серове увеличилось более чем в полтора раза, а в начале 1944 года, в работу была введена восьмая мартеновская печь. Комсомольцы завода построили ее всего за сто дней. Победу в тылу ковали, в основном, женщины и подростки. Ветеран производства Сергей Дербенев пришел в мартен подручным сталевара в возрасте 15 лет, после чего посвятил больше половины века работе на заводе.

СЕРГЕЙ ДЕРБЕНЕВ, ТРУЖЕНИК ТЫЛА, ВЕТЕРАН МАРТЕНОВСКОГО ЦЕХА ПАО «НАДЕЖДИНСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД»:

«Ни детства, ни юности у меня не было. В итоге я остался работать в мартеновском цехе. Когда война закончилась, был на работе. Кстати, в ночную смену. Идет начальник, часа в 4 утра, говорит, война кончилась. Радость, конечно, после работы пошла на стадион.»

Мартеновский цех работал в составе 8 печей до 90-х годов прошлого столетия. В начале двухтысячных началась реконструкция и переход на новое – электросталеплавильное производство. В 2007 году была запущена дуговая сталеплавильная печь, тогда мартены один за другим останавливали свою работу. Свидетели этой смены эпохи до сих пор с трепетом вспоминают о переходе на новое производство.

ГЕОРГИЙ ЧЕКЛЕЦОВ, ВЕТЕРАН МАРТЕНОВСКОГО ЦЕХА ПАО:

«Я был начальником мартеновского цеха при остановке печей. 13 лет назад была пущена ДСП-80, она дает почти столько же стали, сколько давали 6 мартенов. Я благодарен ветеранам, низкий поклон вам, благодарен новому поколению, они продолжают наши традиции!»

Мартеновская сталь дала миру железные дороги, паровозы, корабли, однако прогресс на месте не стоит, и на смену приходят новые технологии. Тем не менее, мартеновское производство – весомая часть истории города Серова и Надеждинского металлургического завода.

Мартеновская печь » Детская энциклопедия (первое издание)

Бессемеровская сталь Легированная или специальная сталь

Мартеновская печь — как бы двухэтажная. Нижний этаж уходит глубоко в землю. Он состоит из двух камер, стены которых выложены огнеупорными кирпичами, как кауперы у домен. Это регенераторы, в них регенерируется, т. е. восстанавливается, тепло. Назначение этих камер примерно такое же, как и у кауперов. Только в них нагревается и поступающий в печь воздух, и газ, которым она отапливается.

Сами регенераторы нагреваются дымом печи. Раскаленные продукты горения направляют в подземные камеры. Проходя через регенератор, они отдает свое тепло, нагревают их. Горячий газ (раскаленные продукты горения) пропускают через одни регенераторы (камеры) — скажем, через правые. Когда они достаточно нагреются, газу закрывают ход в правые камеры и он идет в левые. Это осуществляется при помощи особых перекидных клапанов. В то время как греются левые регенераторы, в один из правых, уже успевших достаточно нагреться, пускают газообразное топливо, на котором работает печь, а в другой — воздух.

Мартеновская печь. Вверху слева — схема действия печи и регенераторов: 1 — дым: 2 — регенераторы; 3— воздух; 4 — газ; 5 — перекидные клапаны; 6 — дымовая труба.

Проходит 10-15 мин. — одни регенераторы нагреются, другие остынут. Тогда при помощи клапанов меняют направление потоков воздуха и газа: горячий дым пускают через остывшие регенераторы, воздух и газ проходят через нагретые. Таким образом в печи все время поддерживается высокая температура.

Верхний этаж печи — это рабочая камера, в которой ведется плавка. Стены ее выложены огнеупорным кирпичом. Пол, или под (подина), напоминает удлиненное, постепенно углубляющееся от краев к середине корыто, покрытое слоем огнеупорных материалов. Его называют ванной.

В передней стене сделаны окна (обычно пять), через них загружают материалы (железный лом, руду и др.), а также заливают расплавленный чугун. В противоположной стене — выпускное отверстие. Когда идет плавка, оно заполнено огнеупорной глиняной массой. По специальным каналам нагретые газ и воздух подводятся в верхнюю часть печи. Попадая в плавильное пространство печи, они смешиваются и загораются. Образуется факел яркого пламени, температура которого 1650-1700°. Газ и воздух двигаются быстро, факел растягивается на всю длину камеры и обогревает находящиеся в ней материалы.

В мартеновских печах не только получают из чугуна сталь, но и переплавляют старые, пришедшие в негодность стальные и железные изделия — лом. Ежегодно его накапливаются миллионы тонн. Переплавлять лом в бессемеровских конвертерах нельзя. Это также послужило одной из причин вытеснения их мартенами.

Обычно под одной крышей строят не одну, а несколько мартеновских печей. Вдоль них прокладывают рельсы. По одним из них подвозят нужные для плавки материалы, по другим курсируют завалочные машины. На наших металлургических заводах есть печи, которые за одну плавку выдают 500 Т стали. Намечается строительство еще больших печей.

Войдем в один из мартеновских цехов Магнитогорского металлургического комбината. В ряд выстроены печи. Вот печь, из которой только что выпустили готовый металл. Сталевары уже начали готовиться к новой плавке.

Мартеновский цех: 1 — печь; 2 — завалочная машина; з — ковши с жидким чугуном; 4 — мостовой кран печного пролета; 5 —регенераторы; 6 — ковши для приема и разливки жидкой стали; 7 — изложница; 8 — мостовой кран литейного пролета.

С помощью специальной машины они заделывают обнаружившиеся после выпуска предыдущей плавки изъяны в подине и кладке печи. Это называется заправкой печи — первая операция, с которой начинают плавку.

Потом начинается загрузка, или завалка. Сначала в печь идут холодные материалы-руда, железный лом, известняк. Для загрузки применяют завалочные машины. Длинными, похожими на хобот слона, штангами они захватывают металлические ящики — мульды — с железным ломом, известью и т. п., заносят их в печь, легко и быстро переворачивают, выбрасывают содержимое и ставят мульды снова на вагонетку.

Завалка печи продолжается полтора-два часа, а затем опускаются все заслонки над «окнами». Теперь в печь можно смотреть только через прорезанные в заслонках «глазки» (и то сквозь темные очки: глаза не выдерживают яркого пламени). Куски лома быстро меняют окраску. Появляются первые лужицы жидкого, расплавленного металла.

Когда лом расплавится, в печь заливают чугун. Его доставляют из миксера — своеобразного термоса, в котором хранится жидкий чугун. Электровоз подвозит ковш с чугуном. В одно из окон печи вставляют желоб; кран снимает с лафета ковш, наклоняет его, и по желобу чугун льется в печь.

Теперь надо добиться, чтобы жидкость в ванне хорошо перемешалась, закипела. Пройдет полтора-два часа, и на поверхности ванны появятся пузыри: через металл и шлак прорывается окись углерода. Она образуется в результате реакций между отдельными элементами шихты (марганцем, кремнием) и кислородом печных газов и руды. Чтобы усилить выгорание углерода, в ванну прибавляют железную руду.

Для чего это делают? В домнах углерод помог избавиться от кислорода руды. В мартеновских печах кислород руды помогает избавиться от излишнего углерода в металле.

ЗЕМНАЯ ОСЬ ИЗ СТАЛИ

«Выковать земную ось невозможно», — окажете вы. Но если такая работа непосильна для современного человечества, то вовсе не потому, что для этого не хватит металла. В 1965 г. в СССР будет выплавлено 86-91 млн. Т стали. Из этого количества металла можно сделать столб в 19 тыс. км длиной и диаметром в 90 см. Это диаметр могучей вековой сосны. Если такой столб «вделать» в Землю, он соединит Северный и Южный полюса Земли, да еще протянется на 3 тыс. км вверх и вниз над каждым полюсом.

А чтобы узнать, насколько интенсивно проходят химические реакции в печи, время от времени берут пробы. В цеховой лаборатории очень быстро (их поэтому называют экспресс-лабораториями) делают анализ и сообщают сталевару, сколько в металле углерода, серы, фосфора, марганца и других элементов.

В последний период производится раскисление, т. е. удаляется образующаяся в ванне печи закись железа, вредно влияющая на качество металла. Для этого в печь добавляют так называемые раскислители (ферросилиций и ферромарганец).

И вот сталь готова. Под выпускным отверстием наготове стоит ковш, в него и льется струя стали.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Бессемеровская сталь Легированная или специальная сталь

«В России закрывается последняя крупная мартеновская печь» в блоге «Своими глазами»

Это уникальный случай, когда на портале «Сделано у нас» появляется публикация о закрытии какого-либо производства. Особенно удивительно видеть здесь такую новость, когда это производство последнее в стране. Но не переживайте, иногда и в закрытии производства есть позитив.

На самом деле с закрытием этой печи в стране подходит к концу целая эпоха, которая началась на Сормовском заводе почти 150 лет назад. Именно тогда еще в Российской Империи была построена первая печь по технологии французского инженера Пьера Эмиля Мартена. С тех пор мартеновские печи стали неотъемлемой частью черной металлургии, благодаря им проходила сталинская индустриализация, с их помощью ковалась наша победа в Великой Отечественной Войне. Все помнят знаменитые строки: «Дни и ночи у мартеновских печей не смыкала наша Родина очей».

И вот теперь всё. В стране еще остаются несколько сравнительно небольших мартеновских печей, но в целом можно говорить об окончании эры выплавки стали мартеновским способом. Уже 23 марта состоится последняя выплавка стали, после чего мартеновская печь на Выксунском металлургическом заводе, входящем в группу ОМК, будет навсегда закрыта. От этого становится немного грустно.

Но не будем о грустном. При всех заслугах мартеновских печей технология эта давно устарела. В мире практически не осталось стран, где используют этот метод, последние мартеновские печи работают лишь в России, на Украине и в Индии. Россия одна из последних покидает этот клуб.

На Выксунском металлургическом заводе одна из двух работавших здесь печей уже остановлена.

Чтобы понять, почему этот метод более практически нигде в мире уже не используется, достаточно одного факта. Если мартеновским способом выплавка 250 т стали занимает более 7 часов, то современная электродуговая печь способна выплавить 160 тонн стали менее чем за час.

Процесс плавки металла завораживает и восхищает. В этот же день мы увидели плавку в современной электродуговой печи, и поверьте, там «спецэффектов» куда меньше. А в мартеновском цеху всюду фонтаны раскаленных искр, брызги расплавленного шлака, реки раскаленного металла. Рабочие постоянно берут пробы, измеряют температуру расплава. Громадные краны туда сюда перевозят огромные ковши с распаленным металлом. Красотища!

Но начинается все отсюда. На переплавку привозится измельченный металлический лом.

Этот лом называется шихтой. Твердая шихта предварительно засыпается в стальные контейнеры — мульды, после чего специальные машины загружают их в мартеновскую печь. Эта операция называется завалкой. Завалочные машины загружают металлическую шихту в рабочие окна, закрываемые жаростойкими крышками.

После завалки в печи происходит плавка шихты и в результате физико-химических процессов под действием температуры из железа выходят примеси, образуя шлак.

Рабочие время от времени берут пробы стали, чтобы контролировать её химический состав. Взятие проб сопровождается эффектным «дождем» из раскаленных брызг.

Работа печи контролируется через специальные окошки — гляделки. Через них производят забор проб и измеряют температуру. Все вручную.

После того, как замеры показали, что сталь соответствует нужному составу и имеет необходимую температуру, происходит выпуск стали в разливочный пролет с другой стороны печи.

Сначала сливается металл в специальные сталеразливочные ковши.

После удаления шлака происходит заливка стали

После каждой плавки приходится печь обслуживать, например, чистить ковши и желоба от шлака.

Ванна мартена повреждается механически при завалке шихты и разъедается шлаком. Поэтому печь периодически останавливают для ремонта и чистки.

Необходимость регулярного обслуживания, высокая трудоемкость производства, ужасная экология — это лишь малая доля недостатков мартеновских печей. Потому удивительно, что в наше время в России еще сохранился этот способ выплавки стали. Впрочем, уже долгое время мартеновские печи обеспечивали менее 10% от всего производства стали в нашей стране.

И все же это очень волнительно — осознавать, что стал свидетелем окончания эпохи. Наблюдая за плавкой, всматриваясь в языки пламени, в брызги раскаленного металла, я испытывал детский восторг с примесью ностальгии, ведь прошлого нам всегда немножко жаль.

Еще немного — и мартеновское производство окончательно станет нашим прошлым. И это хорошо, это свидетельствует о том, что наша страна не застряла в прошлом и пусть с некоторым опозданием, но идет в будущее, туда, где нет места таким неэффективным, опасным и грязным производствам как мартеновское.

Но все равно хочется, что бы эта печь была сохранена — пусть в качестве памятника, как напоминание об ушедшей славной эпохе, и как свидетель и участник великих свершений которые были бы невозможны без мартеновских печей.

Между прочим, здесь прямо напротив мартеновского цеха уже есть один памятник — это бывшая водонапорная башня, выполненная по проекту инженера Владимира Григорьевича Шухова.

Думаю мартеновский цех может органично дополнить этот памятник инженерному искусству.

P. S. Решение о том, что станет с мартеновским цехом, будет принято в 2018 году.

мартеновский процесс | металлургия | Британника

мартеновский процесс , также называемый Siemens-martin Process , технология производства стали, которая на протяжении большей части 20-го века составляла основную часть всей стали, производимой в мире. Уильям Сименс, немец, живший в Англии в 1860-х годах, в поисках средств повышения температуры в металлургической печи возродил старое предложение об использовании отходящего тепла, выделяемого печью; направляя дым из печи через кирпичную насадку, он нагревает кирпич до высокой температуры, а затем использует тот же путь для ввода воздуха в печь; предварительно нагретый воздух существенно повысил температуру пламени.Первыми, кто использовал это устройство для производства стали, были Пьер и Эмиль Мартен из Сирей, Франция, в 1864 году, загрузив в печь чугун и лом кованого железа. Руды, наиболее доступные как в Великобритании, так и в Соединенных Штатах, особенно хорошо подходили для мартеновского процесса, продукт которого оказался лучше, чем продукт из конвертера Бессемера.

В качестве топлива используется природный газ или тяжелые дизельные топлива; и воздух, и топливо перед сгоранием нагреваются. В печь загружается жидкий доменный чугун и стальной лом, а также железная руда, известняк, доломит и флюсы.Сама печь сделана из огнеупорных материалов, таких как магнезитовый кирпич для подов и крыш. Мощность мартеновских печей достигает 600 тонн, и они обычно устанавливаются группами, чтобы можно было эффективно использовать массивное вспомогательное оборудование, необходимое для загрузки печей и обработки жидкой стали.

Хотя мартеновский процесс был почти полностью заменен в большинстве промышленно развитых стран кислородным процессом и электродуговой печью, тем не менее, он составляет около одной шестой всей стали, производимой в мире.

Эта статья была последней отредактированной и обновленной Челси Парротт-Шеффер.

Мартеновская печь

Печь Сименса с 1895 г.

Мартеновские печи являются одним из видов печей, в которых избыток углерода и других примесей выжигается из чугуна для производства стали. Поскольку сталь трудно производить из-за ее высокой температуры плавления, обычного топлива и печей было недостаточно, и мартеновская печь была разработана для преодоления этой трудности.Большинство мартеновских печей были закрыты к началу 1990-х годов, не в последнюю очередь из-за их медленной работы, и их заменили кислородные печи или электродуговые печи.

Технически, возможно, первой примитивной мартеновской печью была каталонская кузница, изобретенная в Испании в восьмом веке, но принято ограничивать этот термин определенными процессами сталеплавильного производства XIX века и более поздними, таким образом исключая обжиговые печи (включая каталонскую кузницу). кузницы для украшений и печи для лужения от его применения.

Регенеративная печь Сименс

Сэр Карл Вильгельм Сименс разработал регенеративную печь Siemens в 1850-х годах и в 1857 году утверждал, что улавливает достаточно тепла, чтобы сэкономить 70–80% топлива. Эта печь работает при высокой температуре за счет регенеративного подогрева топлива и воздуха для горения. При регенеративном предварительном нагреве отходящие газы из печи закачиваются в камеру, содержащую кирпичи, где тепло передается от газов к кирпичам.Затем поток в печи меняется на противоположный, так что топливо и воздух проходят через камеру и нагреваются кирпичами. Благодаря этому методу мартеновская печь может достигать достаточно высоких температур для плавления стали, но компания Siemens изначально не использовала ее для этого.

Регенераторы являются отличительной особенностью печи и состоят из дымоходов из огнеупорного кирпича, заполненных кирпичом, установленным на краю и расположенных таким образом, чтобы между ними было большое количество небольших проходов. Кирпичи поглощают большую часть тепла уходящих отходящих газов и позже возвращают его входящим холодным газам для сжигания.

Мартеновское производство стали

В 1865 году французский инженер Пьер-Эмиль Мартен получил лицензию у Siemens и впервые применил свою печь для производства стали. Их процесс был известен как процесс Сименс-Мартин , а печь — как «мартеновская». Наиболее привлекательной характеристикой регенеративной печи Сименс является быстрое производство большого количества основной стали, используемой, например, для строительства высотных зданий. Обычный размер печей составляет от 50 до 100 тонн, но для некоторых специальных процессов они могут иметь мощность 250 или даже 500 тонн.Процесс Сименс-Мартин скорее дополнял, чем заменял процесс Бессемера. Он медленнее и, следовательно, его легче контролировать. Это также позволяет плавить и рафинировать большие объемы стального лома, дополнительно снижая затраты на производство стали и перерабатывая опасные отходы. Его худшим недостатком является то, что плавление и очистка заряда занимает несколько часов. Это было преимуществом в начале 20-го века, поскольку давало химикам-заводам время проанализировать сталь и решить, сколько еще времени нужно для ее улучшения.Но примерно к 1975 году электронные инструменты, такие как атомно-абсорбционные спектрофотометры, сделали анализ стали намного проще и быстрее. Рабочая среда вокруг мартеновской печи считается чрезвычайно опасной, хотя это еще более верно в отношении среды вокруг кислородной или электродуговой печи.

Основное кислородное производство стали со временем заменило мартеновскую печь. http: // www.energystar.gov/ia/business/industry/41724.pdf

Дополнительная литература

  • K. Barraclough, Сталеплавильное производство 1850–1900 (Институт металлов, Лондон, 1990), 137–203.
  • W. K. V. Gale, Iron and Steel (Longmans, Лондон, 1969), 74–77.

Внешние ссылки

Американский опыт. Самый богатый человек в мире: Эндрю Карнеги. Сталелитейный бизнес: мартеновская печь


Сталелитейный бизнес: мартеновские печи

На рубеже веков большая часть стали Карнеги производилась из огромных кирпичных печей, называемых мартеновскими печами.Они были будущим сталеплавильного производства. В 1890 году в Хомстеде, крупнейшем в мире мартеновском заводе, работало 16 печей, каждая из которых производила сорок тонн стали каждые шесть часов.

Мартеновские печи выделяли огромное количество тепла и использовали отходящие газы расплавленного чугуна для выработки еще большего количества тепла, почти 3000 градусов. По обеим сторонам очага горели огни, попеременно пропуская горячие потоки воздуха и газа от каждого костра по расплавленному железу. Отработанный газ проходил в камеры над двумя кострами, удерживая тепло в специальном огнеупорном кирпиче и делая следующий поток газа еще более горячим.Сильная жара в конечном итоге выгорела примеси в железе, в результате чего стала серебристо-белая сталь.

Перед тем, как в печи был произведен выпуск металла и вылилась сталь, рабочие стучали по балкам, чтобы предупредить других о необходимости укрыться. «Господи, было жарко», — вспоминал один работник. «Если бы в формах была вода, когда они вытащили бы ее, эта проклятая штука взорвалась бы, и металл полетел бы по всей площади».

Сталь была обработана добавлением углерода и марганца — не так просто, как кажется. В 1919 году мартеновский рабочий описал этот процесс в своем дневнике: «Вы поднимаете на плечи большой мешок с углем, бежите к раскаленной добела стали в стотонном ковше, должны подойти достаточно близко, не обжигая лицо, чтобы швырнуть мешок, используя каждую унцию силы, в ковш и беги, пока пламя прыгает на крышу, а жар разносит все на крышу.Затем вы бросаетесь к ковшу и безумно перекладываете в него марганец — задача настолько жаркая, насколько можно вообразить ».

К середине 20 века мартеновский процесс уступил место другим технологиям. Последний мартеновский процесс превзошел другие технологии. печи в Северной Америке были замурованы в 1980-х годах.

Печь с открытым подом, Применение печи с открытым подом, Производители печей с открытым подом, Процесс с открытым подом

Введение: Мартеновская печь — это самый старый метод плавки чугуна для производства стали.Сталь, которая имеет высокую температуру плавления, не может быть расплавлена ​​с использованием обычно используемой фу смолы. Используя метод регенеративного обжига, можно получить до 1600 ° C тепла, необходимого для плавления передельного чугуна для стали.

История: Первая мартеновская печь могла быть использована в 8 веке нашей эры, но первое коммерческое использование для выплавки стали было сделано в 19 веке. Хорошо известная и широко используемая регенеративная печь Siemen была разработана примерно в 1850 году сэром Вильгельмом Сименсом.Работая при высоких температурах, этот процесс может сэкономить почти 80% топлива за счет использования регенеративного предварительного нагрева топлива. Однако процесс не удался, потому что футеровка печи также расплавилась.

Позже французские инженеры Пьер-Эмиль Мартен, отец и сын, получили лицензию у Siemens. Они изменили его и назвали процесс регенерации и печь «мартеновской». Мартинс разработал печь с жаростойкой футеровкой стен. Процесс, известный как процесс siemen-martins, начался в 1864 году.В течение 100 лет процесс производства стали и мартеновская печь были главными элементами сталелитейной промышленности. Однако в 20 веке этот процесс был заменен более эффективными методами, такими как электродуговая печь и конвертер.

Процесс плавки в открытом поде (процесс Сименс): Мартеновская печь Сименс-Мартин состоит из верхней и нижней печи. Верхняя печь предназначена для плавления металла, а нижняя печь является регенеративной камерой, в которой предварительно нагревается воздух для горения и генераторный газ.В этом процессе выхлопные газы из печи закачиваются в камеру, содержащую кирпичи, где тепло передается от газов к кирпичам. Затем поток в печи меняется на противоположный, так что топливо и воздух проходят через камеру и нагреваются кирпичами. Благодаря этому процессу температура достигает 1800 ° C, что достаточно для плавления стали.

Чтобы удалить элементы или примеси, такие как углерод, марганец, кремний, фосфор и другие элементы, вещества окисляются и выходят в виде газа или плавают на жидкой стали.

Печь с открытым подом Применение: Обычный размер печей составляет от 50 до 100 тонн, но для некоторых специальных процессов они могут иметь мощность 250 или даже 500 тонн. Многие страны, включая США, перестали использовать открытый очаг. Почти половина стали, производимой с использованием мартеновских печей, приходится на Украину.

Преимущества мартеновской печи : Этот процесс экономичен, поскольку при использовании регенеративного сжигания тепла производится с меньшим расходом топлива.
В отличие от обычной печи, здесь температура печи может быть увеличена до 1800 ° C и может быть произведено почти 600 тонн стали.

120. Мартеновская печь

Это отражательная печь, к которой подключена регенеративная система нагрева. Продольный разрез печи с футеровкой для основного процесса показан на рис. 26, а диаграмма под печью представляет собой упрощенное устройство, на котором ясно показаны соединения и каналы для воздуха и топливного газа в регенеративной системе.

Рис. 26. — Мартеновская сталеплавильная печь.

Под или бассейн, построенный на плоских стальных пластинах FF, поддерживаемых двутавровыми балками, как показано на рисунке, состоит из кирпича и магнезита.Загрузочные дверцы D находятся на стороне печи рядом с загрузочной платформой (примерно на 12 футов над уровнем земли), а выпускное отверстие находится на противоположной стороне печи. Свод печи сделан из силикатного кирпича, арочного перекрытия печи.

Нижние стороны отверстий для воздуха RR ‘и отверстий для газа GG’ покрыты слоем хромового кирпича, основного материала, так как эти кирпичи могут расшататься и упасть в металл в топке. Выше уровня расплавленной шихты, где не будет протекать химическая реакция, печь построена из силикатного кирпича, чтобы сэкономить на основных материалах.

На каждом конце печи есть два отверстия (R и G с одной стороны и R’G ‘с другой), которые подают воздух и топливный газ в пространство над загрузкой, где они смешиваются и газ горит, вызывая длинное пламя сильного жара, распространяющееся по всей длине чаши или очага. Регенеративная система работает следующим образом: подача генераторного или природного газа из газопровода, отмеченного на схеме, проходит по трубопроводу A, через сильно нагретую шахматную кладку в регенераторе газа C и поступает в печь через порт G.Воздух, забираемый из атмосферы, проходит через впускное отверстие для воздуха по трубопроводу В через шахматную кирпичную конструкцию регенератора воздуха и входит в печь через его канал R. И газ, и воздух сильно нагреваются, проходя через камеру накаливания. кирпичная кладка соответствующих регенераторов, и как только они вступают в контакт, они объединяются в пламени сильного тепла. Тяга дымохода заставляет продукты сгорания проходить в отверстия для газа и воздуха G ‘и R’ на противоположном конце печи через два нижних регенератора (которым они отдают много тепла) и по трубопроводам K. и L в водопропускную трубу T, ведущую в высокую трубу.

Примерно с интервалом в полчаса клапаны M и N меняются местами, что приводит к изменению направления движения воздуха и газа через печь и регенеративные системы. Таким образом, регенераторы на противоположных концах печи поочередно действуют как нагреватели газа и воздуха, когда они проходят в печь, и как поглотители тепла от сгоревших газов после того, как они покидают печь. Эта система позволяет поддерживать высокую температуру, необходимую для мартеновского процесса.

Очаг имеет такую ​​опору, чтобы под ним оставалось большое пространство для воздуха.Это позволяет излучать тепло и предотвращает перегрев материалов, из которых состоит под. Вся кирпичная кладка печи жестко закреплена вертикальными стальными балками, соединенными сверху и снизу кирпичной кладки с помощью анкерных стержней, как показано на рис. 27.

В мартеновском процессе?

Спросил: Эльберт Риппин
Оценка: 4.5 / 5 (2 голоса)

Мартеновский процесс — это периодический процесс , а периодический процесс называется «нагревом».Сначала печь осматривают на предмет возможных повреждений. … Топка топится горючим газом. После плавления шихты в нее добавляют тяжелый лом, такой как строительный, строительный или сталеплавильный лом, вместе с чушковым чугуном из доменных печей.

Что вы подразумеваете под открытым огнем?

: — процесс производства стали из чугуна в отражательной печи, оснащенной регенератором .

Что такое кислотный мартеновский процесс?

Мартеновский процесс, также называемый процессом Сименс-Мартин, Технология производства стали , на которую на протяжении большей части 20-го века приходилась основная часть всей стали, производимой в мире.В печь загружается жидкий доменный чугун и стальной лом, а также железная руда, известняк, доломит и флюсы. …

Каковы преимущества мартеновского процесса?

Преимуществами мартеновского производства являются большая гибкость , возможность использования процесса в любых производственных масштабах , менее жесткие требования к исходным материалам, относительная простота контроля и управления процессом плавки, высокое качество и широкие возможности. разновидности выплавленных сталей, а также…

Чем Бессемеровский процесс отличается от мартеновского процесса?

Среднее содержание азота в производимых сталях примерно вдвое меньше, чем в обычном промышленном мартеновском материале. Стоимость процесса Бессемера для флюсов и зачистки почти в четыре раза выше, чем у открытого пода , но открытый под значительно выше по расходам на топливо, техническое обслуживание и смеситель.

Найдено 45 похожих вопросов

Что заменило бессемеровский процесс?

Хотя сам процесс был намного медленнее, к 1900 году процесс с открытым подом в значительной степени заменил бессемеровский процесс.

Каковы недостатки бессемеровского процесса?

Одна трудность с процессом Бессемера заключалась в том, что он мог преобразовать только чугун с низким содержанием фосфора и серы . (Эти элементы можно было удалить добавлением основного флюса, такого как известь, но образовавшийся основной шлак разрушил кислую огнеупорную футеровку конвертера Бессемера.)

Как производится мартеновская сталь?

Мартеновская печь (Мартеновская печь) использует теплоту сгорания газообразного или жидкого топлива для преобразования шихты лома и жидкого доменного чугуна в жидкую сталь .Высокая температура пламени, необходимая для плавления, достигается за счет предварительного нагрева воздуха для горения, а иногда и топливного газа.

В каком процессе используется большой неглубокий под?

, описывающий процесс выплавки стали , в котором шихта укладывается в печь на мелкий под и нагревается непосредственно предварительно нагретым газом с плоской температурой до 1750 ° C, а также излучательно стенками печи; широко использовавшийся процесс с конца 19-го по большую часть 20-го века, но теперь его обычно заменяют на…

Что в чугуне?

Чугун — это продукт плавки железной руды (также ильменита) с высокоуглеродистым топливом и восстановителем, таким как кокс, обычно с известняком в качестве флюса. . Древесный уголь и антрацит также используются в качестве топлива и восстановителя. Чугун получают путем плавки железной руды в доменных печах или плавки ильменита в электрических печах.

Что такое тигельный процесс?

Тигельный процесс, — технология производства тонкой или инструментальной стали …. Сталь производилась путем нагрева кованого железа с материалами, богатыми углеродом, такими как древесный уголь в закрытых сосудах. Он был известен как wootz, а затем как дамасская сталь.

Как производится сталь мартеновским способом 12 класса?

При мартеновском процессе примеси, присутствующие в чугуне, удаляются путем окисления гематитом. Процент углерода уменьшается за счет добавления металлолома…. Образовавшийся шлак удаляется, и небольшое количество стали извлекается из пода и анализируется.

Как работает печь с вращающимся подом?

Печи с вращающимся подом удаляют цинк из пыли и позволяют эффективно использовать его в сталеплавильном процессе , производя путем восстановления железо прямого восстановления, содержащее большое количество металлического железа…. Печи с вращающимся подом также способны производить железо прямого восстановления из мелкой руды и мелкого угля.

Что такое очаг?

1а: кирпичная, каменная или бетонная площадка перед камином. б: пол камина также: камин. c: особенно нижняя секция печи: секция печи, в которой руда или металл подвергаются воздействию пламени или тепла. 2: дом жаждал домашнего комфорта и домашнего уюта.

Какой материал используется для облицовки пода печи?

Обычно огнеупорная футеровка обычной доменной печи изготавливается из угольных или графитовых блоков . Углерод и графит идеально подходят для этого конкретного применения, потому что оба они не смачиваются горячим металлом.

Что такое шахтная печь?

Шахтная печь , предназначенная для обработки паром, использует внутреннюю футеровку или реторту для удержания паровой атмосферы во время ее циркуляции по всей загрузке .Эти печи (рис. 2) почти всегда имеют электрический обогрев и снабжены охлаждающими вентиляторами для снижения температуры детали перед удалением.

Что такое мартеновский камин?

Камин с открытой топкой — Камины с открытой топкой обычно строятся каменщиком на участке или . Топка выложена настоящим огнеупорным кирпичом. … Средний открытый очаг потребляет очень мало наружного воздуха для сжигания, и около 300 кубических футов воздуха в минуту вытягивается из вашего дома и поднимается в дымоход.

Что такое кислотный бессемеровский процесс?

Кислотный бессемеровский процесс состоит в основном из продувки воздухом расплавленного чугуна для окисления марганца, кремния и углерода . Расплавленный чугун заливается в большую емкость, облицованную огнеупорным материалом и снабженную съемным дном, через которое вводится воздух.

Что такое наклонный очаг?

Рекуперация с наклонным подом Печи

Этот тип печи используется для регенерации алюминия из железного / алюминиевого лома…. Расплавленный металл выпускается со стороны стенки печи и течет в системы желобов для разливки в слитки или заготовки напрямую или в печь выдержки для дальнейшей обработки.

Почему называется кованое железо?

Кованое железо прочное, ковкое, пластичное, устойчивое к коррозии и легко сваривается. … Ему было присвоено название «кованый », потому что его ковали, катали или обрабатывали другим способом, пока он был достаточно горячим, чтобы вытеснить расплавленный шлак .Современный функциональный эквивалент кованого железа — это низкоуглеродистая сталь, также называемая низкоуглеродистой сталью.

Каков процесс удаления чугуна и шлака из пода печи?

Тепло плавления обеспечивается газовыми горелками над печью и сбоку от нее. Рафинирование достигается за счет окисления углерода в металле и образования известнякового шлака для удаления примесей.

Как называется процесс выплавки стали?

Бессемеровский процесс , первый метод массового производства стали. Хотя этот процесс был назван в честь сэра Генри Бессемера из Англии, этот процесс развился благодаря вкладам многих исследователей, прежде чем его можно было использовать на широкой коммерческой основе.

Используем ли мы до сих пор бессемеровский процесс?

Несмотря на то, что Бессемеровскому процессу нет места в производстве современных строительных материалов , он заложил основу для развития в том виде, в каком мы его знаем.

Как работает Бессемеровский процесс?

Бессемерный процесс восстанавливает жидкий чугун в так называемых бесемерных конвертерах — яичных контейнерах, футерованных кремнеземом, глиной или доломитом, вместимостью от 5 до 30 тонн жидкого чугуна. Отверстие в узкой верхней части конвертера Бессемера позволяет вводить железо и разливать готовый продукт.

ПЕЧЬ С ОТКРЫТОМ СЕРДЦЕМ | Галерея инженеров

В мартеновских печах, чугун, стальной лом и т. Д.плавятся для получения стали. Эта печь широко используется на литейных заводах Америки для производства стали. Очаг окружен крышей и стенами из огнеупорных кирпичей, как показано на рис. Зарядка подается через загрузочную дверцу и нагревается до 1650 ° C в основном за счет излучения тепла от горения газообразного топлива над ней. Это тепло получается путем сжигания предварительно нагретого воздуха и газа. Такой предварительно нагретый газообразный воздух получают, пропуская их через дугообразные горячие регенераторы на нижнем уровне.Он содержит огнеупорные кирпичи, которые предназначены для отвода тепла из выхлопных газов. В топке воздух и топливо проходят через соты из горячего огнеупорного кирпича, называемые шашками. Он предварительно нагревает воздух и топливо, чтобы они были готовы к сгоранию, когда попадают в очаг. Продукты горения одновременно проходят через насадки на другом конце топки. Горячие газы нагревают шашки. Затем процесс меняется на противоположный, и недавно нагретые шашки используются для нагрева воздуха и топлива.Об этом говорят как о восстановительном процессе. Продукты сгорания, отдавая тепло шашкам, проходят вверх через штабель. При сжигании кокса шихта нагревается. Часть необходимого тепла происходит за счет излучения от низкой горячей крыши камеры. Печь возводится кирпичной кладкой с загрузочной платформой в задней части, также приподнятой так, чтобы шихта могла быть загружена в печь. Расплав сливается спереди в большие ковши.

Химический состав конечного продукта зависит от футеровки, загрузки и контрольных примесей, добавляемых во время плавки после выпуска расплава в ковш.Подкладка играет важную роль в борьбе с загрязнениями. Для печи с магнезитовой футеровкой шихта состоит из чушкового чугуна, известняка и железного лома. Известняк образует шлак. Этот шлак и кислород воздуха объединяются для удаления примесей. Шлак реагирует с серой и фосфором в металле, в то время как барботажный воздух вызывает окисление углерода и кремния. Если в расплаве присутствует слишком много углерода, добавляют железную руду. Кислород из оксида железа сжигает избыток углерода. Если содержание углерода слишком низкое, добавляют чугун.Это восполняет углерод. Другие легирующие элементы, такие как Cr, Ni. Co, W, Mo, V и т. Д. Добавляются по мере необходимости.

Ферромарганец может быть добавлен в тигель после выпуска. Для печи кислой футеровки шихта должна быть чугунным ломом и чугуном с низким содержанием фосфора. Известняк необходим для сохранения текучести шлака. Как описано выше, основная футеровка сжигает фосфор, кремний и углерод. Шлак отделяется расплавленным металлом, позволяя ему перетекать по стенкам тигля в шлаковый котел.

Кислород — один из наиболее важных элементов, используемых при восстановлении расплавленного металла.Ржавчина, окалина, шлак и известняк являются одними из источников кислорода. Кислород вводится в печь с помощью кислородных фурм через свод печи. Вдвое больше кислорода будет вдвое уменьшено количество углерода. Это увеличивает производство стали в печи.

Справочная информация «Введение в основные производственные процессы и технологию мастерских» Раджендера Сингха.

Для инженерного проекта посещайте эту страницу регулярно, чтобы узнать больше о проектных идеях. Щелкните здесь, чтобы увидеть идеи проектов.Галерея инженеров. Всего наилучшего!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *