Устройство мартеновская печь: Мартеновская печь: устройство и принцип работы

Содержание

Мартеновская печь. Мартеновский процесс. Схема мартеновской печи. Устройство мартеновской печи. Производство стали в мартеновских печах.

Мартеновский процесс (1864-1865, Франция). В период до семидесятых годов являлся основным способом производства стали. Способ характеризуется сравнительно небольшой производительностью, возможностью использования вторичного металла – стального скрапа. Вместимость печи составляет 200…900 т. Способ позволяет получать качественную сталь.

Мартеновская печь по устройству и принципу работы является пламенной отражательной регенеративной печью. В плавильном пространстве сжигается газообразное топливо или мазут. Высокая температура для получения стали в расплавленном состоянии обеспечивается регенерацией тепла печных газов.

Современная мартеновская печь представляет собой вытянутую в горизонтальном направлении камеру, сложенную из огнеупорного кирпича. Рабочее плавильное пространство ограничено снизу подиной 12, сверху сводом 11, а с боков передней 5 и задней 10 стенками. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи. В передней стенке имеются загрузочные окна 4 для подачи шихты и флюса, а в задней – отверстие 9 для выпуска готовой стали.

Схема мартеновской печи

Характеристикой рабочего пространства является площадь пода печи, которую подсчитывают на уровне порогов загрузочных окон. С обоих торцов плавильного пространства расположены головки печи 2, которые служат для смешивания топлива с воздухом и подачи этой смеси в плавильное пространство. В качестве топлива используют природный газ, мазут.

Для подогрева воздуха и газа при работе на низкокалорийном газе печь имеет два регенератора 1.

Регенератор – камера, в которой размещена насадка – огнеупорный кирпич, выложенный в клетку, предназначен для нагрева воздуха и газов.

Отходящие от печи газы имеют температуру 1500…1600 0C. Попадая в регенератор, газы нагревают насадку до температуры 1250 0C. Через один из регенераторов подают воздух, который проходя через насадку нагревается до 1200 0C и поступает в головку печи, где смешивается с топливом, на выходе из головки образуется факел 7, направленный на шихту 6. Отходящие газы проходят через противоположную головку (левую), очистные устройства (шлаковики), служащие для отделения от газа частиц шлака и пыли и направляются во второй регенератор. Охлажденные газы покидают печь через дымовую трубу 8. После охлаждения насадки правого регенератора переключают клапаны, и поток газов в печи изменяет направление.

Температура факела пламени достигает 18000C. Факел нагревает рабочее пространство печи и шихту. Факел способствует окислению примесей шихты при плавке.

Продолжительность плавки составляет 3…6 часов, для крупных печей – до 12 часов. Готовую плавку выпускают через отверстие, расположенное в задней стенке на нижнем уровне пода. Отверстие плотно забивают малоспекающимися огнеупорными материалами, которые при выпуске плавки выбивают. Печи работают непрерывно, до остановки на капитальный ремонт – 400…600 плавок.

В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различают разновидности мартеновского процесса:

  • 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 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.

Футеровка печи может быть основной и кислой. Если в процессе плавки стали, в шлаке преобладают основные оксиды, то процесс называют основным мартеновским процессом, а если кислые кислым мартеновским процессом.

Наибольшее количество стали производят скрап-рудным процессом в мартеновских печах с основной футеровкой. В печь загружают железную руду и известняк, а после подогрева подают скрап. После разогрева скрапа в печь заливают жидкий чугун. В период плавления за счет оксидов руды и скрапа интенсивно окисляются примеси чугуна: кремний, фосфор, марганец и, частично, углерод. Оксиды образуют шлак с высоким содержанием оксидов железа и марганца (железистый шлак). После этого проводят период «кипения» ванны: в печь загружают железную руду и продувают ванну подаваемым по трубам 3 кислородом. В это время отключают подачу в печь топлива и воздуха и удаляют шлак.

Для удаления серы наводят новый шлак, подавая на зеркало металла известь с добавлением боксита для уменьшения вязкости шлака. Содержание CaO в шлаке возрастает, а FeO уменьшается.

В период «кипения» углерод интенсивно окисляется, поэтому шихта должна содержать избыток углерода. На данном этапе металл доводится до заданного химического состава, из него удаляются газы и неметаллические включения.

Затем проводят раскисление металла в два этапа. Сначала раскисление идет путем окисления углерода металла, при одновременной подаче в ванну раскислителей – ферромарганца, ферросилиция, алюминия. Окончательное раскисление алюминием и ферросилицием осуществляется в ковше, при выпуске стали из печи. После отбора контрольных проб сталь выпускают в ковш.

В основных мартеновских печах выплавляют стали углеродистые конструкционные, низко- и среднелегированные (марганцовистые, хромистые), кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в плавильных электропечах.

В кислых мартеновских печах выплавляют качественные стали. Применяют шихту с низким содержанием серы и фосфора. Стали содержат меньше водорода и кислорода, неметаллических включений. Следовательно, кислая сталь имеет более высокие механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность, ее используют для особо ответственных деталей: коленчатых валов крупных двигателей, роторов мощных турбин, шарикоподшипников.

Основными технико-экономическими показателями производства стали в мартеновских печах являются:

  • производительность печи – съем стали с 1м2 площади пода в сутки (т/м2 в сутки), в среднем составляет 10 т/м2; р
  • расход топлива на 1т выплавляемой стали, в среднем составляет 80 кг/т.

С укрупнением печей увеличивается их экономическая эффективность.

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.

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.

история создания, устройство, работа и применение в современной промышленности

Мартеновские печи – это настоящий символ подъема промышленности в России (СССР) середины XX века. Недаром им посвящены песни, про рабочих-металлургов и сталеваров сняты художественные фильмы. В этой статье будет представлена история создания таких устройств, их прошлое и настоящее.

Что такое мартеновская печь?

Печь мартеновского типа – это особая металлургическая установка, в которой из лома железа и чугуна получается сталь.

С помощью конвективных потоков раскаленной газовоздушной смеси происходит сам процесс нагревания, а также дальнейшего плавления материала.

Ниже представлено фото мартеновской печи и сталевара, обслуживающего ее, а также контролирующего процесс выплавки металла:

Фото 1

Фото 2

Фото 3

к содержанию ↑

История появления

Изобрел мартеновскую печь французский металлургический инженер Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. С того времени – это официальная дата изобретения мартеновской печи. 

Во второй половине XIX века мартеновские установки стали настоящим прорывом в сталелитейном производстве.

В России первые мартены появились в 1870 году на Сормовском заводе под Нижним Новгородом. В их создании принимал активное участие инженер А. Износков.

Благодаря интенсивному развитию промышленности в СССР, в 30-ые годы XX века, к началу Великой Отечественной войны этот комбинат стабильно обеспечивал советскую армию запасными деталями, частями корпусов из стали и чугуна для военной техники.

к содержанию ↑

Устройство

Основными элементами, представляющими устройство мартеновской печи, являются:

  • Корпус, состоящий из передней и задней стенок, а также ее свода.
  • Головки, оснащенные каналами, расположенными вертикально. Через них происходит газовый обмен рабочей камеры с внешней средой, а также подается топливо.
  • Шлаковики воздушного и газового типа, в них происходит сбор и накопление крупнофракционной плавильной пыли.
  • Регенераторы, которые обеспечивают стабильную температуру подаваемого газа и воздуха, за счет тепловой энергии, выходящей из рабочей камеры.
  • Труба для отвода дыма и газов.
  • Котел-утилизатор.
  • Реверсивно-регулирующие клапаны, их функция состоит в выведении продуктов сгорания, а также в правильной подаче газового топлива и воздуха в камеру.

Ниже приведены типовые схемы мартеновских печей:

к содержанию ↑

Принцип работы

Мартеновская печь – это пламенный отражающий механизм, который действует по принципу регенерации металла. В рабочем пространстве происходит сжигание природного газа или мазута.

Температура в мартеновской печи может достигать 18000 градусов Цельсия. Такой высокий уровень температуры поддерживается с помощью регенерации тепловой энергии печных газов.

Описание принципа работы:

  1. Подогретый до 1200 – 1250 градусов газ, попадает в рабочую камеру, где происходит процесс его смешивания с топливом. Возникающий факел направляется на закладку шихты и происходит выплавление металла из нее.
  2. В свою очередь, отработанные газы, в смеси с шихтовой пылью, удаляются через дымоход в атмосферу, подвергаясь фильтрации в регенераторе. По завершении цикла, с помощью клапанов происходит переключение регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении, благодаря симметричной конструкции мартена.
  3. Процесс получения стали в такой установке длится несколько часов. Во время работы сталевар осуществляет контрольную выемку расплава специальным приспособлением, после чего направляет ее в цеховую лабораторию для определения процентного соотношения металла и примесей, таких как марганец, фосфор, сера и прочих.
  4. По результатам такого анализа, в рабочую камеру добавляются специальные присадки, улучшающие качество стали. В конце процесса производится процедура удаления кислорода из расплава с помощью раскислителей, ими являются ферромарганец, алюминий и ферросилиций.
к содержанию ↑

Виды и разновидности мартеновских плавок

Производство стали в мартеновских печах можно разделить на два основных способа – скрап-рудный процесс и скрап-процесс.

  • Рудный процесс.
  • Скрап-процесс характеризуется большим количеством металлолома в шихте, предельного чугуна в ней 30 – 45%.
  • Скрап-рудный процесс предусматривает плавку смеси лома и железной руды, содержание жидкого чугуна в ней больше и составляет 55 – 75%.

На качество получаемой стали влияет и футеровка стенок печного агрегата. Когда была изобретена мартеновская печь, об этом сильно не задумывались, но позже стали понятны механизмы получения того или иного вида стали с определенными свойствами.

Существует основная и кислая футеровка:

  • Основная футеровка применяется для получения конструкционных, марганцовистых, хромистых и низколегированных сталей.
  • Кислая футеровка – для высоколегированных качественных сталей с минимальным содержанием примесей.
к содержанию ↑

Отличие от доменной печи

Отличие доменной печи и мартеновской печи состоит в способе закладке шихты, а также в методах отвода и подачи газов в рабочее пространство установок.

Доменные агрегаты могут быть электрическими, в то время как мартены работают только на газу или жидком топливе. Печь мартеновского типа состоит из нескольких рабочих камер, а домна – это один большой резервуар шахтного типа.

Доменная печь, мартеновская печь – отличия их состоят и в атмосфере внутри камер. Домны способны работать с нейтральными или восстановительными атмосферами при различных режимах давления.

Это повышает производительность, а также количество выплавляемого металла на единицу объема шихты. Так, в отходах доменного производства содержится в 10 раз меньше остаточного железа, чем в шихте, оставшейся после мартенов.

к содержанию ↑

Плюсы и минусы

Основными достоинствами печей мартеновского типа являются:

  • Хорошее качество продукции.
  • Возможность осуществлять контроль качества выплавляемого металла в процессе работы установки.
  • Простота управления и обслуживания.
  • Низкие требования к качеству исходного сырья.
  • Способность переплавлять металлолом.
  • Возможность применения присадок и добавок, улучшающих качество стали.

Но отрицательных моментов у мартеновских печей больше, они следующие:

  • Низкая экономичность;
  • Высокое количество отходов металла;
  • Сложность и дороговизна ремонтных работ;
  • Невозможность получить сталь высокого качества;
  • Долгое время плавки металла;
  • Большой расход футеровочных материалов при строительстве и ремонте;
  • Недопустимо высокое количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу;
  • Вредные и опасные условия труда у рабочих;
  • Малая производительность труда.
к содержанию ↑

Используются ли эти печи сейчас?

Сейчас подобные агрегаты практически не применяются. Несколько заводов, использующих производство стали в печах, по типу мартеновских, еще функционируют в Китае, Украине, Индии и странах «третьего мира».

Это обусловлено их малой рентабельностью, а также особо вредными условиями труда работников, занятых в мартеновском производстве.

По степени загрязнения окружающего воздуха промышленными выбросами и аэрозолями, эти печки занимают одно из первых мест. Именно поэтому, с начала XXI почти все мировые производители металла отказались от подобных устройств в пользу современных сталеплавильных агрегатов.

к содержанию ↑

Что сейчас используют вместо мартеновских печей?

Шестидесятые года XX века ознаменовались изобретением новых прогрессивных методов получения качественной стали, таких как электрическая выплавка и кислородно-конвертерный способ.

Получение стали в мартеновских печах постепенно прекращалось. Перестали строиться новые установки, последняя печь данного вида была построена в 1970 году.

Физический износ мартеновских установок постепенно сводит подобное производство металла к нулю, во всем мире на сегодняшний день таким способом выплавляется всего 2% от общего объема изготавливаемой стали. На смену мартенам пришли:

  1. Электродуговые печи.
  2. Шахтные печи.
  3. Вакуумные печи.
к содержанию ↑

Вывод

Прошло уже более 150 лет с того момента, в каком году была создана мартеновская печь. Технологии плавления металла сильно шагнули вперед, были разработаны новые экономичные и экологически безопасные виды плавки стали. Однако, именно изобретение мартенов дало мощный толчок к росту промышленности.

Благодаря таким печкам, увеличение промышленного производства в XX веке достигло небывалых темпов. Сейчас выплавка стали в мартеновских печах в мире практически прекращена, но этот агрегат навсегда останется символом стремительного развития машиностроения и металлургии в умах многих поколений.

Устройство мартеновской печи

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

Печь мартеновская - Энциклопедия по машиностроению XXL

В черной металлургии при традиционной схеме производства металла чугун — сталь — прокат (с учетом производств, обслуживающих металлургические заводы) к агрегатам-источникам ВЭР могут быть отнесены доменные печи, кауперы, агломерационные машины, ферросплавные печи, мартеновские печи, кислородные конвертеры, нагревательные устройства (методи-  [c.39]
Печи мартеновские кислые — Изменение со става металла 6—185 Изменение составь шлака 6 — 185  [c.192]

Перестановка прилагательного применена с целью собирания однород -ных материалов в одном месте. Например Печи высокочастотные Печи дуговые Печи мартеновские Печи плавильные Печи термические и т. д.  [c.380]

Мартены (см. Печь мартеновская  [c.501]

Печи —см. по их названиям, например. Высокочастотные печи Мартеновские печи Плавильные печи Пламенные печи Сталеплавильные печи Электросталеплавильные печи и т. д.  [c.779]

Устройство и работа мартеновской печи. Мартеновская печь (рис. 2.3) - пламенная отражательная регенеративная печь, Она имеет рабочее плавильное пространство, ограниченное снизу подиной  [c.36]

Так, например, в плавильных печах — мартеновских и стекловаренных, — где сжигание топлива происходит в рабочем пространстве печи непосредственно над плавящимся металлом или стекольной массой, 80—90% тепла должно передаваться лучеиспусканием от факела пламени газа и отражением от сводов топки. Поэтому сжигание газов в этих печах производится светящимся пламенем, развитию факела которого способствуют большие объемы рабочего пространства печи. При этом воздух, подаваемый для горения, нагревается в регенераторах до температуры 800—1000 С.  [c.231]

Для кладки печей мартеновских.  [c.328]

Мартеновские печи—см. Печи мартеновские  [c.1054]

Устройство мартеновской печи. Мартеновская печь называется пламенной регенеративной, так как принцип ее работы основан на регенерации тепла, обеспечивающей высокую температуру печи, необходимую для ведения плавки.  [c.82]

Выплавку стали в литейных цехах производят в основных и кислых мартеновских печах, электродуговых и индукционных печах. Мартеновские печи применяют в производстве средних и крупных отливок менее ответственного назначения. Для более ответственных отливок сталь выплавляют в электрических дуговых печах, наиболее качественную сталь — в индукционных печах. Для неответственных отливок применяют малые конвертеры емкостью 1 —3 т  [c.323]

Устройство мартеновской печи. Мартеновская печь называется пламенной регенеративной, так как принцип ее работы основан на регенерации тепла, обеспечивающей высокую температуру печи, необходимую для ведения плавки. Схема устройства мартеновской печи с распределительными клапанами представлена на фиг. 39.  [c.82]

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 ЭО /о 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 металл ускоряет процессы шлакования вредных примесей.  [c.50]


К плавильным печам черной металлургии относятся шахтные плавильные печи (доменная печь и вагранка), пламенные плавильные печи (мартеновская печь), конвертеры и электрические плавильные печи (дуговые и индукционные).  [c.70]

Конструкции доменной печи, мартеновской печи, конвертеров и электросталеплавильных печей и их работа рассмотрены в соответствующих разделах настоящего учебника.  [c.70]

Для выплавки стали в черной металлургии широко применяют пламенную плавильную печь — мартеновскую.  [c.73]

Устройство и работа мартеновской печи. Мартеновская печь (рис. 11.6) — это пламенная отражательная регенеративная печь. Она имеет рабочее плавильное пространство, ограниченное снизу подиной 12, сверху сводом 11, не боков передней 5 и задней 10 стенками. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи. Футеровка печи может быть основной и кислой. Если в процессе плавки стали в шлаке преобладают кислотные окислы, процесс называется кислым мартеновским процессом, а если преобладают основные окислы — основным. При высоких температурах шлаки могут взаимодействовать с футеровкой печи, разрушая ее. Для уменьшения этого взаимодействия необходимо, чтобы при кислом процессе футеровка печи была кислой, а при основном — основной. Футеровку кислой мартеновской печи изготовляют из динасового кирпича, а верхний рабочий слой подины набивают из кварцевого песка. Футеровку основной мартеновской печи выполняют из магнезитового кирпича, на который набивают магнезитовый порошок. Свод мартеновской печи не соприкасается со шлаком, поэтому его делают из динасового или магнезитохромитового кирпича независимо от типа процесса, осуществляемого в печи. В передней стенке печи находятся загрузочные окна 4 для подачи шихтовых материалов (металлической шихты, флюса) в печь. В задней стенке печи расположено сталевыпускное отверстие 9 для выпуска готовой стали.  [c.46]

Устройство и принцип работы мартеновской печи. Мартеновская печь представляет собой пламенную регенеративную печь (рис. 16). Рабочее плавильное пространство п е ч и 5 снизу ограничивается подиной 6, сверху сводом 7, а с боков передней и задней стенками. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенам печи. Сырые материалы (металли-  [c.57]

Легированные стали выплавляют только спокойными в печах мартеновских или электрических  [c.286]

Электрические печи имеют перед пламенными печами, мартеновскими, вагранками и др., использующими для нагрева металла различные виды топлива, ряд преимуществ, из которых главные  [c.57]

В соответствии с ГОСТ 2787—54 лом и отходы, в зависимости от назначения, подразделяются на лом и отходы для вагранок, электрических печей, мартеновских печей и делятся на категории, группы и классы (табл. 144).  [c.283]

Мартеновская печь (рис. 21) представляет собой сложное сооружение, оснащенное совершенными механизмами для загрузки шихты и уборки продуктов плавки. Она оборудована автоматическими приборами для регулирования процесса горения и температуры в печи. Мартеновская печь состоит из рабочего (плавильного) пространства 3, ограниченного сверху сводом 2, а снизу подом 17. Передняя стенка имеет завалочные окна /, через которые загружают шихтовые материалы. В задней стенке имеются отверстия  [c.40]

Дуплекс-процесс. В одной из плавильных печей (мартеновской, томасовском конверторе, электрической) проводят расплавление, окисление, частичную или полную дефосфорацию и обычно раскисление. Затем металл переливают в дуговую печь, гдё уже находится расплавленный легированный скрап, и окончательно доводят плавку в этой печи.  [c.417]

Своды плавильного пространства двухванных печей, мартеновских не-чей, работающих с повышенным режимом интенсификации (интенсивность продувки ванны кислородом свыше 3000 м /ч) электросталеплавильных печей вместимостью 50 т и более  [c.161]

Куном проведено сопоставление затрат материалов на создание воздухонагревателя типа газовзвесь и обычного регенератора для мартеновских печей на 3 и 90 г, а также каупера домны. Показано, что во всех случаях затраты шамота, кирпича, бетона, металла более чем на порядок уменьшаются при переходе к теплообменникам типа газовзвесь . При этом отмечается небольшая тепловая инерция аппарата и возможность быстрого его разогрева. Следует отметить, что по опытным данным Л. Купа коэффициент аэродинамического торможения насадки k в среднем составлял 0,7.  [c.373]


Сера. Как и фосфор, сера попадает в металл из руд, а также из печных газов — продуктов горения топлива (SO2). Наиболее высокое содержание серы в бессемеровской стали (до 0,06%). В основном мартеновском процессе и при выплавке стали в основной электрической печи сера удаляется из стали.  [c.185]

Устройство И работа мартеновской печи. Мартеновская печь (рис. 2.3) — пламенная отражательная регенеративная печь. Она имеет рабочее плавильное пространство, ограниченное снизу подиио /2, сверху сводо . //, а с боков передней 5 и задней J0 стенками Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи. Футеровка печи может быть основной и кислой. Если в npoiie e плавки стали в шлаке преобладают основные окислы, проиесс называют основным мартеновским процессом, а если кислые — кислым. Основную мартеновскую печь футеруют магнезитовым кирпичом, на который набивают магнезитовый порошок. Кислую мартеновскую печь футеруют динасовым кирпичом, а подину  [c.32]

Площади пода — Расчёт 14 — 74 Печи мартеновские 6— 151  [c.192]

Технологические особенности тепловой обработки материалов и изделий обусловливают окончательный выбор топлива п топочных устройств. Так, например, пламенные печи (мартеновские, стекловаренные, нагревательные) требуют применения топлив, дающих светящееся пламя с большой долей передачи тепла лучеиспусканием. Сжигание производится с подогревом воздуха для получения максимальных температур, поскольку отдача тепла лучеиспусканием примерно пропорциональна разности четвертых степеней абсолютных температур газа и нагреваемого материала. Шахтные печи, где сгорание топлива происходит в среде обрабатываемого материала (пересыпной метод), требуют топлив с малым выходом летучих, сохраняющих прочность при давлении столба шихты в горячей среде, термостойких, с малой реакционной способностью, во избежание появления в отходящих газах большого количества СО и других горючих газов — прямой потери от химической неполноты горения. Наоборот, газогенераторы, назначение которых вырабатывать горючие газы, должны загружаться топливом с большой реакционной способностью. Для облегчения очистки генераторных газов применяемое топливо должно быть маловлажным и небитуминозным. Оно должно быть также достаточно термостойким. Многие недостатки работы тепловых установок являются следствием неправильного выбора топлива, а также плохого хранения его и недостаточного обогащения.  [c.33]

На металлургических заводах, вапример, доменный и коксовый газы идут на отопление многочисленных печей мартеновского и прокатного цехов. Лишь излишек газа направляется в котельную. Большое количество газообразного топлива сжигают под котлами в те периоды, когда расширение мартеновского и прокатного цехов отстает от роста мощности доменного uexia. Однако такой режим эксплуатации обыч1но я1вляется временным.  [c.107]

В настояш,ее время значительное число мартеновских печей переведено на отопление природным газом, в основном С0СТ0ЯШ.ИМ из метана СН4. Для повышения светимости природного газа одновременно с ним в печь вводят мазут. Природный газ и мазут являются высококалорийными видами топлива и способны давать высокотемпературный факел без подогрева топлива. Это позволяет упростить конструкцию печи. Мартеновские печи, отапливаемые высококалорийным топливом, имеют только одну пару регенераторов (для подогрева воздуха). При этом вдвое уменьшается число шлаковиков отсутствуют газовые вертикальные каналы, упрощ,ается -конструкция головки и система перекидки клапанов.  [c.154]

Магнезитовые огнеупорные изделия используются для футеровки пода стен и отдельных узлов сталеплавильных печей (мартеновских и электрических), а также для выполнения пода высокотемпературных нагревательных печей, где нагрев металла сопровождается сильным образованием окалины. Температура огнеупорности магнезитовых изделий — не ниже 2270° К, температура начала размягчения 1770—1870°К при сравнительно невысокой термостойкости (4—9 воздушных теплосмен). Магнезитовые огнеупоры имеют основной характер, т. е. хорошо сопротивляются воздействию основных шлаков, в том числе и железистых. Выпускаются термостойкие магнезитовые изделия (по особой технологии), характеризующиеся термостойкостью 140— 180 воздушных теплосмен, а также плавленые магнезитовые изделия с более высокими эксплуатационными свойствами.  [c.151]

Так, если преобладает передача тепла излучением, то режим работы печей будет радиационным. К печам с радиационным режимо.м работы относятся практически все плавильные топливные печи (мартеновская печь, печи для плавки чугуна и цветных металлов), а также большая часть нагревательных печей, используемых для нагрева черных металлов перед обработкой давлением и термической обработкой.  [c.197]

Основным технико-экономическим показателем мартеновского производства является съем стали с 1 м пода печя в сутки. Сталевары-новаторы, применяющие методы скоростного сталеварения, добились высокой производительносги, снимая в сутки с I м пода печи до 18 т высококачественной стали. Советскими металлургами освоено применение кислорода в мартеновском производстве, резко повысившее производительность печей. Мартеновский процесс по сравнению с конвертерным протекает спокойно и дает возможность получить углеродистую и легированную стали высокого качества, точно соответствующие заданному химическому составу. По плотности и однородности мартеновская сталь уступает стали, сваренной в электропечах, но значительно дешевле ее. Кислая мартеновская сталь используется в  [c.24]


Шлакоустойчивы к кислым шлакам. Благодаря дешевизне изделия из шамота применяют очень широко. Они идут для кладки шахт доменных печей, мартеновских печей и регенераторов для них, для термических печей и др.  [c.301]

Передел ванадиевых чугунов дуплекс-процессом возможен не только по описанному выше варианту кислородный конвертор — кислородный конвертор, но и по варианту конвертор — основная мартеновская печь. По такому варианту работает дуплекс-цех Чусовского металлургического завода, где основной конвертор имеет нижнее воздушное дутье. До пуска этого цеха передел ванадиевых чугунов с получением ванадиевых шлаков вели в основных мартеновских печах. Мартеновские шлаки имели низкое содержание V2O5.  [c.338]

Предназначен для показания, записи и регулирования давления газа в рабочем пространстве печей (мартеновских, нагревательных). Поставляется без исполнительного механизма. При заказе следует указать наименование, тип прибора и пределы показаиий.  [c.562]

Эффективность. Для печей мартеновского цеха разработана инструкция, по которой сталевары поддерживают глубину погружения фурмы так, чтобы разность температур была около 30° С. При этом достигается наиболее эффективная продувка, сокращается расход элктроэнергии на плавку.  [c.78]

При выплавке стали в основных мартеновских печах из металла удаляется большая часть фосфора. Сталь, вьшлавлен-  [c.183]


МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ - это... Что такое МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ?

МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ

[по имени франц. металлурга П. Мартена (P. Martin; 1824 - 1915)] - пламенная регенеративная печь для произ-ва стали из чугуна и стального лома. Первая М. п. была построена в 1864 во Франции. В конструкции М. п. (см. рис.) выделяют 2 осн. части: верхнее строение печи, состоящее из рабочего пространства и головок, располож. на двух его концах и служащих попеременно для подачи газообразного или жидкого топлива и воздуха, предварительно подогретых (до 1100 - 1200 °С) в регенераторах, и для отвода продуктов горения; нижнее строение печи, состоящее из двух пар шлаковиков для собирания пыли и шлаков, уносимых дымовыми газами, и двух пар (газовых и возд.) регенераторов, аккумулирующих теплоту продуктов горения с последующей ее отдачей газу и воздуху. Топливо для М. п. - газообразное (коксо-доменный и природный газ), жидкое (мазут, кам.-уг. смола) и пылевидное (угольная пыль).

Для интенсификации сжигания топлива воздух обогащают кислородом. В зависимости от огнеупорных материалов, из к-рых выполнены под, стены и свод рабочего пространства, печи делят на кислые (кладка пода из динаса с наваркой из кварцевого песка) и основные (с кладкой и наваркой пода из магнезита, доломита и стенами из магнезитового или хромомагнезитового кирпича). Большинство М. п. стационарные, реже строят качающиеся, у к-рых рабочее пространство при помощи спец. механизма наклоняется в сторону рабочей площадки (для спуска шлака) и разливочного пролёта (для выпуска металла). М. п. могут работать как на твёрдой, так и на жидкой завалке (см. Мартеновский процесс). Номин. вместимость М. п. - до 900 т.

Устройство мартеновской печи: 1 - завалочное окно; 2 - сталевыпускное отверстие; 3 - рабочее пространство; 4 - свод; 5 - отверстие для спуска шлака; 6 - подина; 7 - головка; 8 - вертикальные каналы; 9 - шлаковик; 10 - боров; 11 - насадка регенераторов; 12 - регенераторы; 13 - передняя стенка; 14 - задняя стенка; 15 - рабочая площадка

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.

  • МАРСЕЛЬ
  • МАРТЕНОВСКИЙ ПРОЦЕСС

Смотреть что такое "МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ" в других словарях:

  • МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ — пламенная регенеративная печь для переработки чугуна и стального лома в сталь. Первая мартеновская печь разработана и построена П. Мартеном во Франции в 1864. В 70 е гг. 20 в. строительство мартеновских печей практически прекращено (разработан… …   Большой Энциклопедический словарь

  • МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ — (мартен) пламенная регенеративная печь для производства литой мартеновской (см.) из чугуна и стального лома. В зависимости от огнеупорных материалов, из которых выложены М. п., они делятся на основные с кладкой и наваркой пода из основных… …   Большая политехническая энциклопедия

  • мартеновская печь — [open hearth (Martin) furnace, ОН furnace] топливная регенеративная ванная печь теплообменник периодического действия для выплавки стали из чугуна и стального лома. Первую кислую мартеновскую печь емкостью 1,5 т построил в 1864 г. француский… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Мартеновская печь — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей …   Википедия

  • мартеновская печь — пламенная регенеративная печь для переработки чугуна и стального лома в сталь. Первая Мартеновская печь разработана и построена П. Мартеном во Франции в 1864. В 70 х гг. XX в. строительство Мартеновской печи практически прекращено (разработан… …   Энциклопедический словарь

  • МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ — [от имени французского металлурга П. Мартена (P. Marten; 1824 1915)] пламенная регенеративная печь (рис. М 3) для производства стали из чугуна и стального лома. Мартеновская печь состоит из двух основный частей: верхняя рабочее пространство с… …   Металлургический словарь

  • Мартеновская печь — [от им французского металлурга П. Мартена (P. Marten; 1824 1915)) пламенная регенеративная печь для производства стали из чугуна и стального лома. Мартеновская печь состоит из двух основных частей: верхняя рабочее пространство с головками,… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • мартеновская печь — Marteno krosnis statusas T sritis chemija apibrėžtis Krosnis plienui lydyti iš ketaus, plieno laužo. atitikmenys: angl. open hearth steel furnace rus. мартеновская печь …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • мартеновская печь — Печь особого устройство для выплавки стали …   Словарь многих выражений

  • Мартеновская печь — (от имени П. Мартена)         пламенная регенеративная печь для переработки чугуна и стального лома в сталь заданного химического состава и качества.          М. п. состоит из следующих основных частей (рис.): рабочего пространства (под, передняя …   Большая советская энциклопедия

Open Hearth Process - обзор

9.3.2.1 Производство стали

Стали можно широко рассматривать как сплавы железа и углерода, процент углерода варьируется от примерно 0,1% в мягких сталях до примерно 1,8% в некоторых закаленных сталях. Их можно производить с помощью одного из четырех различных процессов: мартеновского процесса, конвертерного процесса Бессемера, процесса в электрической печи или кислородного процесса. Процессы могут быть кислотными или основными в зависимости от химической природы производимого шлака.Кислотные процессы используются для очистки чугуна с низким содержанием фосфора и серы, богатого кремнием и, следовательно, получения кислого шлака. Футеровка печи изготовлена ​​из кислотного материала, поэтому она предотвращает реакцию со шлаком. Базовый процесс используется для очистки чугуна с высоким содержанием фосфора и низким содержанием кремния. Фосфор можно удалить, только добавив большое количество извести, которая образует основной шлак. В этом случае футеровка печи должна быть из основного огнеупора, чтобы предотвратить реакцию со шлаком.Около 85% всей стали, производимой в Великобритании, относится к типу basic , и при использовании современных технологий она почти не уступает кислой стали , произведенной из высококачественных руд.

Здесь описаны только мартеновские процессы, электропечи и кислородные процессы, поскольку конвертерный процесс Бессемера не используется для сталей для судостроения.

Процесс с открытым подом. Мартеновская печь способна производить большое количество стали, от 150 до 300 тонн за одну плавку.Он состоит из неглубокой ванны с крышей, расположенной над двумя камерами, облицованными кирпичом. На концах расположены отверстия для подачи нагретого воздуха и топлива (газа или масла) в топку. Кроме того, они обеспечивают выход сгоревшего газа, который используется для нагрева воздуха и топлива. Примерно каждые двадцать минут поток воздуха и топлива меняется на противоположный.

В этом процессе в печи плавится смесь чугуна и стального лома, при этом углерод и примеси окисляются. Окисление происходит за счет кислорода, присутствующего в оксиде железа чугуна.Впоследствии добавляются углерод, марганец и другие элементы, чтобы удалить оксиды железа и придать требуемый химический состав.

Электропечи. Электрические печи обычно бывают двух типов: дуговая печь и высокочастотная индукционная печь. Первый используется для рафинирования шихты с получением требуемого состава, тогда как второй может использоваться только для плавления шихты, состав которой аналогичен окончательно требуемому. По этой причине подробно рассматривается только дуговая печь.В дуговой печи плавление производится путем зажигания дуги между электродами, подвешенными на своде печи, и самой загрузкой в ​​поде печи. Шихта состоит из чугуна и стального лома, и процесс позволяет получать стабильные результаты, а конечный состав стали можно точно контролировать.

Электропечи часто используются для производства высоколегированных сталей.

Кислородный процесс. Это современный процесс выплавки стали, при котором жидкая шихта из чугуна и стального лома с легирующими элементами содержится в основном футерованном конвертере.Затем струя газообразного кислорода высокой чистоты направляется на поверхность жидкого металла для его очистки.

Сталь из мартеновской или электрической печи выпускается в большие ковши и разливается в изложницы. В этих формах ему дают остыть до тех пор, пока он не затвердеет в достаточной степени, что позволит переместить его в «яму для выдержки», где слиток повторно нагревается до требуемой температуры для прокатки.

Химические добавки к сталям. Добавление химических элементов к стали во время вышеуказанных процессов служит нескольким целям.Их можно использовать для раскисления металла, удаления примесей и вывода их в шлак и, наконец, для получения желаемого состава.

Количество добавленных раскисляющих элементов определяет, являются ли стали «стали с краями» или «стали с раскислением». Стали с оправой получают, когда к расплавленному металлу добавляют лишь небольшие добавки раскислителя. Оправлять можно только те стали, которые содержат менее 0,2% углерода и менее 0,6% марганца. Из-за отсутствия раскисляющего материала кислород в стали соединяется с углеродом и другими присутствующими газами, и выделяется большой объем газа.Пока металл расплавлен, газ проходит через расплавленный металл вверх. Когда затвердевание происходит в виде слитков, сначала сбоку и снизу, а затем сверху, газы больше не могут покидать металл. В центральной части слитка задерживается большое количество газа, в результате чего сердцевина слитка с кромкой представляет собой массу газовых пузырей. Обычно горячей прокатки слитка в тонкий лист достаточно для сваривания поверхностей выдувных отверстий вместе, но этот материал не подходит для толстого листа.

Термин «убитая» сталь означает, что металл затвердел в изложнице с незначительным выделением газа или без него. Этого удалось избежать за счет добавления достаточного количества раскисляющего материала, обычно кремния или алюминия. Сталь этого типа обладает высокой степенью химической однородности, а сталь с закругленными краями превосходит стали с ободком. Если процесс раскисления осуществляется лишь частично за счет ограничения количества раскисляющего материала, получается «полузабитая» сталь.

В изложнице сталь постепенно затвердевает с боков и от основания, как упоминалось ранее. Точки плавления примесей, таких как сульфиды и фосфиды, в стали ниже, чем у чистого металла, и они будут стремиться отделяться и собираться к центру и верху слитка, который затвердевает в последнюю очередь. Это формирует так называемую «сегрегацию» в виде заметного сжатия в верхней части слитка. Из-за высокой концентрации примесей на этом этапе эта часть слитка часто выбрасывается перед прокаткой листа и секций.

Мартеновская печь - Global Energy Monitor

Мартеновская печь - это один из нескольких видов печей, в которых избыток углерода и других примесей выжигается из чугуна для производства стали. [1] 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.

Топка отапливается горючим газом. После плавления шихты в нее добавляют тяжелый лом, такой как строительный, строительный или сталеплавильный лом, вместе с передельным чугуном из доменных печей.После того, как вся сталь расплавится, добавляют шлакообразующие агенты, такие как известняк. Кислород в оксиде железа и других примесях обезуглероживает чугун, сжигая избыток углерода, образуя сталь. Чтобы увеличить содержание кислорода в тепле, можно добавить железную руду. [2]

Источник: Open Hearth - обзор | Темы ScienceDirect


Мартеновские печи менее распространены в сталеплавильном производстве. На их долю приходится <1% мирового производства стали. При этом сталь производится в мартеновской печи с использованием следующих этапов: [3]

1.Машина сбрасывает в печь стальной фрезерный лом (шихту) и известняк.

2. После плавления шихты добавляют чугун (чугун).

3. Нагревание продолжается, и углерод из железа становится газообразным монооксидом углерода. Примеси отделяются и образуют шлак (отходы, отделяемые от металлов при плавке или переработке железной руды).

4. Остающийся продукт представляет собой жидкую сталь, в которую можно добавлять сплавы для индивидуальной настройки.


Сырье (а):

  • Чугун
  • Известняк
  • Фрезерный лом


Продукт (ы):

Ссылки

  1. ↑ К.Barraclough, Сталеплавильное производство 1850-1900 (Институт металлов, Лондон, 1990), 137-203.
  2. ↑ Исследование открытого очага: Трактат о печи с открытым подом и производстве стали с открытым подом. Компания Harbison-Walker Refractories. (2015), 102 стр., ISBN 1341212122, ISBN 978-1341212123
  3. «Процесс открытого очага». steelmuseum.org . Проверено 12 июля 2021.

Внешние ссылки


На этой странице используются материалы со страницы Википедии Мартеновская печь в соответствии с положениями Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Непортированная лицензия.


Abeckford21 (разговор) 22:26, ​​12 июля 2021 (UTC)

~~~~

Печь с вращающимся подом (RHF) | НИППОН СТАЛЬНЫЙ ИНЖИНИРИНГ

Печь с вращающимся подом (RHF)

NIPPON STEEL CORPORATION / Завод Кимицу / Печь с вращающимся подом №3 / RHF

Печь с вращающимся подом - это устройство прямого восстановления, которое позволяет извлекать ценные металлы из пыли, образующейся в процессе выплавки стали, а также производить железо прямого восстановления из мелкозернистой руды.

Сталелитейные заводы образуют различную пыль, которая образуется в процессе производства стали. Среди них пыль, содержащая большое количество цинка, не может быть повторно переработана в процессе производства стали. 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. Это позволяет достичь нулевых выбросов.

Переработка железа прямого восстановления, произведенного в печи с вращающимся подом в доменной печи, снижает расход восстановителей, например кокса.Цинк, удаляемый в печи с вращающимся подом, также может быть восстановлен в виде неочищенного оксида цинка на установке по переработке отработанного газа, что позволяет продавать его в качестве высококачественного сырья для рафинирования цинка.

С момента поставки первой печи с вращающимся подом на заводе Hikari Works NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation в 2000 году компания NIPPON STEEL ENGINEERING CO., LTD. накопил знания и разработал инженерные технологии, которые позволяют обрабатывать самые разные виды пыли, образующиеся в процессе производства стали, например, доменную пыль, кислородно-кислородную пыль, пыль электродуговой печи и пыль нержавеющей стали.Кроме того, у нас есть высокоэффективная система рекуперации тепла, которая использует высокотемпературное тепло с помощью котлов без какого-либо прилипания пыли за счет использования запатентованного оборудования для предотвращения прилипания пыли.

Печи с вращающимся подом также могут производить железо прямого восстановления из мелкозернистой руды и мелкого угля. Предполагается, что они будут использоваться для производства высококачественного сырья для выплавки стали из низкосортного сырья.

Краткое описание процесса RHF

Химические реакции в процессе RHF

Запись о поставках

пр.

Страна:
Япония
Клиент:
NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION / Kimitsu Works
Завершено:
2008
Оборудование
Технические характеристики:
300000 т / год
Страна:
Корея
Клиент:
Совместное предприятие POSCO & Nippon Steel RHF / Pohang Works
Завершено:
2009
Оборудование
Технические характеристики:
200000 т / год
Страна:
Китай
Клиент:
MA Steel Corporation
Завершено:
2009
Оборудование
Технические характеристики:
200000 т / год

Заинтересованный товар

Печь с открытым подом

, лабораторное оборудование для гражданского строительства, лабораторное оборудование для гражданского строительства, лабораторное оборудование для гражданского строительства, लैब इक्विपमेंट, सिविल प्रयोगशाला के в Патти Мехар, Амбала, Advanced Technocracy Inc.


О компании

Год основания 2011

Юридический статус Фирмы Физическое лицо - Собственник

Характер бизнеса Производитель

Количество сотрудников До 10 человек

Годовой оборот 2010-11 рупий2–5 крор Прибл.

IndiaMART Участник с декабря 2010 г.

GST06AOFPC1341h2ZJ

Код импорта и экспорта (IEC) 33100 *****

Основанная в 1954 , мы, Advanced Technocracy Inc, сертифицированная ISO 14001: 2004 компания. Мы, Advanced Technocracy Inc. , с удовольствием представляемся в качестве одного из ведущих производителей, поставщиков, импортеров и экспортеров образовательных товаров, медицинских товаров, товаров для здоровья, больниц, сельского хозяйства, пищевой промышленности , Машиностроение и электротехника, промышленные товары и поставки, Строительные материалы и оборудование, химическая промышленность , Автомобильные, солнечные, ИТ и телекоммуникационные проекты и инфраструктурные проекты .Компания специализируется на разработке продуктов по индивидуальному заказу, поставках оптовых партий строго в установленные сроки, например, в проектах, финансируемых Министерством образования, здравоохранения, МАР. Фактически, компания имеет в своем активе множество глобальных проектов и тендеров Всемирного банка, АБР, ООН, ПРООН, ЮНИСЕФ, ЮНЕСКО, ВОЗ и др., Которые были разбросаны по разным странам мира.


Advanced Technocracy Inc. - это бизнес-организация, специализирующаяся на многих продуктах и ​​рынках. Экспортные показатели компании и ее усилия по обслуживанию нации были признаны правительством Индии.
Мы поставляем качественное оборудование, такое как оборудование для испытаний нефти, оборудование для испытаний нефти и различное лабораторное оборудование.

Видео компании

Sydney Open Journals Online

Sydney Open Journals является домом для ряда научных журналов, поддерживаемых библиотекой Сиднейского университета.

А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я Все

Австралийский и новозеландский журнал европейских исследований

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Искусство: Журнал Ассоциации искусств Сиднейского университета

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

26-я Австралазийская сетевая конференция по изучению юмора

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Австралазийский журнал викторианских исследований

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Материалы ежегодной конференции Австралийской ассоциации изучения религий

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Обзор австралийских религиоведческих исследований

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Цифровые исследования и публикации: журнал для выпускников в цифровых культурах

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Окружающая среда: научный журнал

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Медицинское просвещение на практике: журнал исследований профессионального обучения

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

История университетской жизни

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Международный журнал образования: сравнительные перспективы

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Международный журнал инноваций в естественно-математическом образовании

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Журнал и тезисы трудов инженерного общества Сиднейского университета

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Журнал Ассоциации изучения австралийской литературы

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Журнал китайского налогообложения и политики

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Журнал буддийских текстов Гандхарана

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Журнал Сиднейского общества истории Шотландии

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Журнал теории легитимации кода

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Литература и эстетика

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

The Liversidge Research Lectures: The Royal Society of NSW Series 1931–2000

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Протокол заседаний Инженерной ассоциации Нового Южного Уэльса

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Новогреческие исследования (Австралия и Новая Зеландия)

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Орбита: журнал исследований для бакалавриата Сиднейского университета

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Труды по организационной экономике

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Труды Австралийской конференции по естественнонаучному и математическому образованию

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Труды Линнеевского общества Нового Южного Уэльса

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Религиозные традиции: новый журнал по изучению религии / Журнал исследований Бхагавадгиты

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Социальная работа и политические исследования: социальная справедливость, практика и теория

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Сканирование

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Swamphen: журнал культурной экологии (ASLEC-ANZ)

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Сиднейские исследования на английском языке

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Сиднейские исследования религии

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Сиднейские исследования в области общества и культуры

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Сиднейский журнал музыковедения

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Телопея

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Белое на черном: писания об Океании

Просмотреть журнал | Текущий выпуск | Зарегистрировать

Открытый процесс - печь, шлак, чугун, сталь и металл

ПРОЦЕСС ОТКРЫТОГО СЕРДЦА Как только бессемеровский процесс достиг стадии производства, было обнаружено, что мягкие стали, промежуточные по содержанию углерода, прочности и пластичности между безуглеродистым кованым железом, с одной стороны, и высокоуглеродистой тигельной сталью, с другой, были наиболее эффективны. полезные материалы для машин и инженерных сооружений.Эти мягкие стали были действительно новыми материалами, никогда ранее не продаваемыми в больших количествах, и изобретатели пытались изготавливать их способами, которые не нарушали бы патенты Бессемера. Непреодолимой трудностью было отсутствие какого-либо меха. nace, даже при сжигании легколетучих углей при наддувной тяге, для их плавления. Как и в процессе лужения, когда очистка достигла определенной стадии, металл превратился в пастообразную губку. Это препятствие было встречено сэром Уильямом Сименсом, который воскресил заблудшее предложение по регенерации отработанного тепла (см. RE GENERATIVE FURNACE).Он пропустил дым через кирпичную кладку; после того, как проходы были сильно нагреты, через камеру втягивался воздух для сжигания угля. Этот предварительно нагретый воздух существенно повысил температуру пламени. Используя печь с таким устройством, Эмиль и Пьер Мартен производили сталь в Сирей, Франция, в 1864 году, выплавляя чугун хорошего качества, затем добавляя некоторый отобранный лом кованого железа, легированный чугуном, продолжая эти добавки до тех пор, пока не будет достигнуто содержание углерода. был уменьшен до желаемого процента в основном за счет разбавления (процесс свиньи и лома по Мартину).Уильям Сименс (q.v.) и его брат Фридрих сочли необходимым построить экспериментальный печной завод в Бирмингеме, чтобы развить применение своих идей в сталелитейной промышленности. К 1868 г. здесь были разработаны основные черты современного мартеновского процесса; а именно газообразное топливо, регенеративная насадка для предварительного нагрева воздуха и газа, тонкая крыша печи из кварцевого кирпича и метод очистки чугуна рудой или оксидом железа (процесс свиней и руды Сименса). Все эти печи, очаг, боковые стенки и свод были сделаны из высококремнистых огнеупоров; единственные шлаки, которые не вызывают коррозии, содержат избыток кремнезема, так называемых кислых шлаков.До тех пор, пока Томас не показал, как удалить фосфор с помощью основного, высококалорийного шлака в основном футерованном конвертере, никому в голову не пришло создать вспомогательное оборудование для мартеновской печи. экономичное производство. (См. Рис. 3; также РЕГЕНЕРАЦИОННАЯ ПЕЧЬ.) В первую очередь необходимо обеспечить достаточное количество топлива; следовательно, рядом находится еще одно здание, в котором находятся газопроизводители (q.v.) непрерывного типа. Ряд таких действующих производителей отводят газ в одну магистральную трубу, из которой он по мере необходимости отводится в печи.Следовательно, у производственного дома должно быть соответствующее оборудование для обработки угля; Завод с 10 шестидесяти тонными печами будет использовать 40 тысяч тонн угля в день, со средствами для вывоза или вымывания золы и котлами для повышения пара для продувки производителей. Производители газа обычно используются в качестве резервного оборудования, даже если используются другие виды топлива, такие как смеси доменного газа, побочного коксового газа, природного газа, гудрона и нефти. Далее необходим запас адекватного сырья. Если мартеновские и доменные печи находятся в пределах одного ограждения, будет использоваться плавленый чугун (чугун).Для этого требуется миксер для промежуточного хранения. В противном случае потребуется достаточный запас железа в чушках. Кроме того, используется большой тоннаж стального лома различных видов. Соотношение передельного чугуна и лома, загружаемого в сталеплавильные печи, теперь зависит исключительно от относительной доступности и стоимости этих двух материалов. Лом необходимо разделять по характеру и приблизительному анализу; большие ножницы и шарики (черепные крекеры) необходимы для разрезания и ломки громоздких кусков; Для экономичного обращения с этим материалом установлены мостовые краны и подъемные магниты.Должны быть предусмотрены бункеры и склады для различных специальных металлов, используемых для легирования или дегазации горячей стали, для известняка, плавикового шпата и других флюсов, для кремнезема, хрома, магнезита и другого огнеупорного кирпича для ремонта печи, для доломита или кремнезема. камень, из которого сделаны днища. На основных мартеновских установках необходимо вспомогательное здание для измельчения, обжига и хранения доломита, постоянно необходимого для ремонта дна печи и боковых стенок (банок). Spiegeleisen, если он используется для деокислителя, должен плавиться в вагранке или электрической печи.

Должны быть предусмотрены средства для подачи топлива в топку и частого изменения направления потока пламени. Для этого требуются соответствующие клапаны в дымоходах с соответствующей серией блокирующих устройств управления. Современные тенденции в конструкции печей требуют использования гораздо более коротких и прямых дымоходов, чем показано на виде в поперечном сечении, и использования задвижек с водяным охлаждением, которые не препятствуют потоку газа в открытом состоянии. Котлы-утилизаторы также довольно часто размещают между регенераторами и дымоходом, вместе с вентиляторами для протягивания через них горячих газов.Установлено очень интересное устройство для загрузки твердого материала через дверцы в саму топку. Это позволяет избежать длительных задержек между плавками для повторного заполнения печи, а также утомительного труда. Все твердые материалы теперь загружаются в загрузочные ящики, литые стальные лотки шириной и глубиной около 24 дюймов и длиной около 4 футов, таким образом удерживая, по крайней мере, тонну самого объемного стального лома. Полная загрузка печи собирается в или 5o таких ящиков, размещенных на составе небольших вагонов-платформ и перемещенных на рельсы, проходящие рядом с дверцами топки.Рядом на широкой колее работает заряжающая машина. Его плунжер входит в торцевое гнездо на ящике и фиксируется. Затем плунжер поднимает загруженный ящик с машины, перемещает его вперед через открытую дверь в печь, поворачивает в обе стороны и наклоняет вверх дном, выгружая его содержимое. в правильном месте. Затем эти движения повторяются в обратном порядке. Когда пустой ящик находится на вагоне, заряжающая машина перемещается в сторону, забирая с собой весь поезд загруженных вагонов, пока следующий полный ящик не будет обнаружен прямо перед соответствующей дверью.Затем его подбирают, бросают в печь и сбрасывают. Таким образом, можно загрузить печь весом 6 тонн менее чем за час. Также должно быть установлено оборудование для разливки готовой стали в изложницы, но эта операция, как по принципам, так и на практике, аналогична разливке плавки Бессемера и будет описана позже.

Основной мартеновский процесс (1938 г.) позволяет получить больше всего стали. Многие сталеплавильные печи расположены далеко от доменных печей, поэтому они полностью работают на холодном сырье, и, как уже отмечалось, можно загружать любую часть скребков и лома в соответствии с экономическими требованиями.Здесь кратко объясняется этот процесс, обычно применяемый в стационарной печи, и его элементарный химический состав. После опорожнения печи и ремонта днища и банки приступают к загрузке. Пластинчатый лом, если есть. разложен для защиты дна, за ним следует несколько тонн известняка, в зависимости от примесей, которые необходимо удалить из скребка и лома. Затем печь заполняется настолько, насколько это возможно, ломом, чушковым чугуном и некоторым количеством железной руды; затем двери закрываются, пламя получает избыток воздуха и начинается таяние; по мере того, как масса плавится и оседает, добавляется остаток холодного металла.Плавящийся чугун будет стекать по раскаленной добела сталь, еще твердой. Кремний и марганец в каплях чугуна окисляются избыточным кислородом в атмосфере печи и присоединяются к оксиду железа, образующемуся на раскаленной добела стали, и некоторой части извести на дне или стенке печи, образуя шлак. Через четыре-пять часов расплавленный металл практически не содержит кремния, и много марганца также переходит в шлак. Необходимо энергичное перемешивание, поскольку химические реакции происходят только на поверхностях, где металл и шлак находятся во взаимном контакте.Это происходит в основном за счет газов, поднимающихся из известняка, и примерно через два часа после того, как металл стал жидким, он продолжает распадаться, таким образом Газ, выходящий на поверхность большими пузырьками, вызывает характерное кипение. Известь также всплывает, присоединяясь к шлаку в качестве основы, не только высвобождая часть содержащегося в нем оксида железа для реакций рафинирования, таких как 2P + 5Fe0 = но также поддержание основного шлака, необходимого для растворения и удержания этого оксида фосфора. Когда известь поднялась, дальнейшее кипение в ванне происходит из-за химической реакции между оксидом железа и углеродом (которая продолжается постоянно, но ее механический эффект несколько затмевается кипением извести).

Оксид железа растворяется металлом из шлака. Образовавшиеся пузырьки окиси углерода продолжают поддерживать движение металла и шлака. Активный рафинирующий реагент в мартеновской печи такой же, как в Бессемеровской печи и более ранних процессах рафинирования, а именно оксид железа, но его происхождение иное. В мартеновском процессе оксид железа образуется в результате окисления стали во время плавки, извлекается из ржавого лома и добавляется по желанию в шлак в виде руды.В конце рафинирования горняк часто вынимает из ванны по ложке металла, разливает опытные слитки и разбивает их, судя по содержанию фосфора и углерода в трещине. Необходимо отрегулировать процесс таким образом, чтобы содержание фосфора в металле было снижено до желаемого минимума за некоторое время до того, как снизится углерод. Этим относительным удалением можно управлять, регулируя температуру (реверсирование потока газов чаще увеличивает нагрев), изменяя шлак, добавляя известь или руду, увеличивая его текучесть, добавляя плавиковый шпат (CaF), или увеличивая углерод, добавляя немного низкофосфорный чугун.Примерно через три часа

кипение углерода должно утихнуть, ванна должна быть с низким содержанием фосфора, а шлак должен состоять из силиката извести с высоким содержанием, чтобы удерживать фосфор; затем печь приводится в движение, чтобы повысить температуру металла, достаточную для литья. Шлак и металл медленно теряют оксид железа и углерод соответственно при взаимном взаимодействии, и металл отдает значительное количество газа, содержащегося в растворе. С 1930 г. большое внимание уделялось взаимосвязи между составом и вязкостью шлака, существующего на стадиях рафинирования, и качеством готовой стали.Состав шлака быстро оценивается на дне печи путем заливки небольшого «блина» из шлака стандартизованным способом и исследования его поверхности, цвета и излома. Его вязкость измеряется расстоянием, на котором шлак стекает по кристаллизатору. Точно так же углерод в стали можно точно оценить с помощью быстрых магнитных испытаний; Скорость выпадения углерода также является индикатором состояния окисления при нагревании. Высококачественные стали раскисляются контролируемым шлаком в печи, после чего в металлическую ванну могут быть добавлены дополнительные раскисляющие вещества, такие как ферромарганец или ферросилиний, а затем различные легирующие элементы, такие как хром, если должна быть изготовлена ​​легированная сталь.Когда дается слово, топочная бригада проталкивает длинный тяжелый стержень через отверстие в центральной двери через печь в ванну; несколько толчков тарана пробивают забитое отверстие летки, и раскаленный металл устремляется вниз по носику в установленный под ним ковш. Этот ковш достаточно велик, чтобы вместить сталь; шлак, который следует после перетекания в приямок или ковш для шлака.

Различные методы отклоняются от вышеупомянутой процедуры и были разработаны для адаптации мартеновского процесса к экономическим условиям, которым должен отвечать производитель стали, особенно в отношении относительного количества доступного стального лома и жидкого чугуна.Они варьируются от процессов предварительной обработки лома и небольшого количества расплавленного чугуна (как это обычно бывает в Америке) до процесса Талбота, описанного ниже, для обработки до 8% чугуна (как это практиковалось в Англии в 1939 году).

В американских стационарных печах, скажем, вместимостью 100 тонн известняк и лом загружаются, как указано выше, и сильно нагреваются до тех пор, пока хорошо не расплавятся. За это время из окисленного железа и кальцинированной извести образуется шлак. В течение двух часов весь лом, кроме самого тяжелого, расплавляется, и туда заливается расплавленный чугун.Начинается быстрая реакция между оксидом железа в шлаке и расплавленном ломе и углеродом, фосфором и кремнием в расплавленном чугуне. Оксиды углерода, вскипающие через шлак, вызывают его пенообразование и разбухание, и большая часть этого «промывочного шлака» вытекает через отверстие в задней части печи значительно выше нормальной береговой линии. Этот шлак несет в себе немного серы и много кремния, фосфора и марганца в чушках, и соответственно уменьшается количество чистового шлака.

Бенджамин Талбот первый построил печи для непрерывного производства стали в Пенкойде, штат Пенсильвания., в 1899 году, хотя процесс Талбота более популярен в Англии (1939). Печи имеют большую вместимость - от 200 до 30o тонн металла и монтируются как мешалка на цапфах; их можно наклонить вперед и снять шлак или вылить металл через носик, как правило, намного выше жидкой ванны. Большая часть чистового шлака и около 10 тонн стали от предыдущего плавления остается в печи, и в нее загружается достаточно негашеной извести и руды, чтобы первый шлак можно было удалить, когда металл станет 0.30% углерода выше желаемого. После нагревания шлака и печи в течение 2 часов загружается имеющийся лом, нагревается еще 2 часа и заливается около трех четвертей требуемого жидкого чугуна. Реакция идет интенсивно в течение примерно 4 часов, а затем оставшаяся часть добавлен горячий металл. Ванна быстро закипает, и через час шлак осторожно снимается. Этот шлак несет большую часть фосфора; он может анализировать 17% P205 и является ценным побочным продуктом. Затем чистовой шлак состоит из извести и окалины (оксида железа), и ванна обрабатывается до тех пор, пока углерод, сера и фосфор в металле не уменьшатся до требуемой точки, что занимает около 3 часов, после чего добавляют ферромарганец и разливают сталь. в ковши ожидания.Анализ можно «поймать на ходу» и провести для корректировки, легирования или создания второго рафинировочного шлака. Таким образом, процесс, помимо потребления большого количества чугуна, позволяет производить качественные стали с различными характеристиками по желанию, таким образом являясь прототипом электрической печи, которая будет описана ниже. Широко используются другие средства ускорения довольно продуманных мартеновских реакций, возможно, наиболее важным из которых является комбинация кислотного Бессемера и основного открытого очага.Это позволяет производителям стали начинать с руды с высоким содержанием серы, плавить ее до передельного чугуна с высоким содержанием кремния и с низким содержанием серы, выдувать кремний и углерод в конвертере и перемещать расплавленную сталь в большую наклонную печь, где фосфор, оксид и газы удаляются. В американской практике используются 250-тонные опрокидывающиеся печи; В поде остается 50 тонн жидкой стали, загружается, расплавляется высокощелочная комбинация руды и извести и заливается около изотонн выдувного металла.Когда температура и шлак правильно отрегулированы, загружается ковш основного чугуна из смесителя. Сразу же происходит сильное кипение углерода, и шлак вспенивается и выливается из него, неся много фосфора и немного серы. Когда первая реакция стихает, второй ковш чугуна возобновляет ее и вытесняет остальной фосфор. Затем шлак снимается, добавляется достаточно передельного чугуна, чтобы довести углерод до желаемого процентного содержания, металл обрабатывается и перегревается для разливки.Из такой печи каждые 3–4 часа можно брать 200 тонн стали.

Дуплексные процессы описанного типа, но с использованием двух мартеновских печей, возникли в Германии и используются для чугунов с низким содержанием фосфора для основного конвертера. В первой печи, работающей при довольно низкой температуре, фосфор и кремний удаляются в известковый шлак, достаточно богатый для использования в качестве удобрения. Печь выпускается, шлак отделяется, а металл вводится в другую, более горячую печь, где ожидает надлежащий шлак для быстрого удаления углерода.Это называется процессом Бер-Транда-Тиля; Модификация Hoesch повторно загружает частично очищенный металл обратно в печь, из которой он только что был слит. Суперрафинирование жидкой основной стали в электрической печи - еще одна разновидность дуплексирования, которая практикуется в Америке; за счет исключения серы и окисляющих частиц получается хорошая сталь, но сложность координации операций во избежание простоя дорогостоящих печей не позволяет более широкому внедрению дуплексных процессов.

Печи с кремнистым днищем и банками, потомки оригинальных мартеновских печей, все еще существуют в значительном количестве. Они производят сталь из шлаков, которые по существу представляют собой смесь оксидов железа, марганца и кремния, содержащих более 50% последнего, и которые по своей природе являются довольно кислотными. Такая кислотная сталь имеет завидную репутацию за качество, но поскольку реакции в печи не удаляют ни серу, ни фосфор, сырье и топливо следует выбирать с гораздо большей осторожностью.

При наличии свиньи и лом загружаются в холодную печь, которая имеет более высокий свод, чтобы выдерживать более высокую температуру рафинирования; во время плавления девять десятых марганца и кремния окисляются и соединяются с ржавчиной и обожженным железом, образуя шлак. Углерод медленно удаляется за счет реакции с оксидом железа в шлаке; немного руды добавляют примерно через два часа после того, как шихта хорошо расплавится, чтобы поддерживать эту реакцию до тех пор, пока остаточный углерод в металле не сравняется с тем, который требуется в производимой стали.Температура движется все выше и выше. К концу этого периода рафинирования, который может потребовать семи часов, некоторое количество марганца и кремния снова входит в металл, восстанавливается из шлака обратимыми химическими реакциями и очень эффективно удаляет кислород и другие растворенные газы. В конце концов, металл медленно теряет углерод, но приобретает марганец и кремний. Однако марганца все еще слишком мало для большинства спецификаций стали, поэтому соответствующее количество ферромарганца добавляют примерно за 20 мин.перед нажатием. Полный цикл операций может потребовать до 16 часов при производстве сталей для боеприпасов. Превосходство кислой мартеновской стали обусловлено более высоким качеством используемого сырья, небольшим количеством образующегося шлака (возможно, 7% металла), более продуманной обработкой тепла, позволяющей горняку доставлять свой металл на металл. правильный анализ без внесения больших добавок сплавов, а также способность удалять газы и неметаллические примеси из перегретого жидкого металла, пока он еще находится в печи.

Производство стали. Сцена в сталелитейной промышленности. Загрузочная машина сбрасывает материал для производства стали в мартеновскую печь на большом восточном заводе. Республика, Янгстаун

Черно-белые негативы, содержащиеся в Управлении безопасности фермы / Бюро военной информации Библиотеки Конгресса, находятся в открытом доступе и могут свободно использоваться и повторно использоваться.

Кредитная линия: Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий, Управление безопасности фермы / Управление военной информации, черно-белые негативы.

Для получения информации о воспроизведении, публикации и цитировании материалов из этой коллекции, а также о доступе к оригинальным материалам см .: Управление безопасности фермерских хозяйств США / Управление военной информации. Черно-белые фотографии - информация о правах и ограничениях.

Подробнее об авторских правах и других ограничениях

Чтобы получить рекомендации по составлению полных цитат, обратитесь к цитированию первичных источников.

  • Консультации по правам : Видеть Страница информации о правах и ограничениях
  • Номер репродукции : LC-USE6-D-003878 (ч / б пленка негр.)
  • Телефонный номер : LC-USE6- D-003878 [P&P] LOT 1861 (соответствующий фотопринт)
  • Консультации по доступу : ---

Получение копий

Если изображение отображается, вы можете скачать его самостоятельно. (Некоторые изображения отображаются только в виде эскизов за пределами Библиотеке Конгресса США из-за соображений прав человека, но у вас есть доступ к изображениям большего размера на сайт.)

Кроме того, вы можете приобрести копии различных типов через Услуги копирования Библиотеки Конгресса.

  1. Если отображается цифровое изображение: Качество цифрового изображения частично зависит от того, был ли он сделан из оригинала или промежуточного звена, такого как копия негатива или прозрачность. Если вышеприведенное поле «Номер воспроизведения» включает номер воспроизведения, который начинается с LC-DIG..., то есть цифровое изображение, сделанное прямо с оригинала и имеет достаточное разрешение для большинства публикационных целей.
  2. Если есть информация, указанная в поле «Номер репродукции» выше: Вы можете использовать номер репродукции, чтобы купить копию в Duplication Services. Это будет составлен из источника, указанного в скобках после номера.

    Если указаны только черно-белые («черно-белые») источники, и вы хотите, чтобы копия показывала цвет или оттенок (если они есть на оригинале), вы обычно можете приобрести качественную копию оригинал в цвете, указав номер телефона, указанный выше, и включив каталог запись ("Об этом элементе") с вашим запросом.

  3. Если в поле «Номер репродукции» выше нет информации: Как правило, вы можете приобрести качественную копию через Службу тиражирования. Укажите номер телефона перечисленных выше, и включите запись каталога («Об этом элементе») в свой запрос.

Прайс-листы, контактная информация и формы заказа доступны на Веб-сайт службы дублирования.

Доступ к оригиналам

Выполните следующие действия, чтобы определить, нужно ли вам заполнять квитанцию ​​о звонках в Распечатках. и Читальный зал фотографий для просмотра оригинала (ов). В некоторых случаях суррогат (замещающее изображение) доступны, часто в виде цифрового изображения, копии или микрофильма.

  1. Товар оцифрован? (Слева будет отображаться уменьшенное (маленькое) изображение.)

    • Да, товар оцифрован. Пожалуйста, используйте цифровое изображение вместо того, чтобы запрашивать оригинал. Все изображения могут быть просматривать в большом размере, когда вы находитесь в любом читальном зале Библиотеки Конгресса. В некоторых случаях доступны только эскизы (маленькие) изображения, когда вы находитесь за пределами библиотеки Конгресс, потому что права на товар ограничены или права на него не оценивались. ограничения.
      В целях сохранности мы, как правило, не обслуживаем оригинальный товар, когда цифровое изображение доступен. Если у вас есть веская причина посмотреть оригинал, проконсультируйтесь со ссылкой библиотекарь. (Иногда оригинал слишком хрупкий, чтобы его можно было использовать. Например, стекло и пленочные фотографические негативы особенно подвержены повреждению. Их также легче увидеть в Интернете, где они представлены в виде положительных изображений.)
    • Нет, товар не оцифрован. Перейдите к # 2.
  2. Указывают ли вышеприведенные поля Консультативного совета по доступу или Номер вызова, что существует нецифровой суррогат, типа микрофильмов или копий?

    • Да, существует еще один суррогат. Справочный персонал может направить вас к этому суррогат.
    • Нет, другого суррогата не существует. Перейдите к # 3.
  3. Если вы не видите миниатюрное изображение или ссылку на другого суррогата, заполните бланк звонка. Читальный зал эстампов и фотографий. Во многих случаях оригиналы могут быть доставлены в течение нескольких минут. Другие материалы требуют записи на более позднее в тот же день или в будущем. Справочный персонал может посоветуют вам как заполнить квитанцию ​​о звонках, так и когда товар может быть подан.

Чтобы связаться со справочным персоналом в Зале эстампов и фотографий, воспользуйтесь нашей Спросите библиотекаря или позвоните в читальный зал с 8:30 до 5:00 по телефону 202-707-6394 и нажмите 3.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *