Мартеновская печь: история создания, устройство, работа и применение в современной промышленности

Что такое мартеновская печь?

Мартеновская печь — это специальный металлургический завод, на котором сталь производится из лома чугуна и чугуна.

С помощью конвективных потоков раскаленной газовоздушной смеси происходит сам процесс нагрева и дальнейшее плавление материала.

Ниже представлена ​​фотография мартеновской печи и обслуживающего ее сталелитейщика, а также контролирующего процесс плавки металла:

Последняя мартеновская печь

Последнее крупное мартеновское производство в России было закрыто на Выксунском металлургическом заводе (ВМЗ). Алексей Богачев снял фотоотчет о конце эпохи.

23 марта 2021 года закрылся последний мартеновский цех в России. Работники предприятия существенно переведены на работу в строящийся новый трубный цех ВМЗ (цех №1) и в литейно-прокатный комплекс, а оборудование выведено из эксплуатации. Прокатное производство ВМЗ полностью переходит на закупочную заготовку. В 2021 году будут определены дальнейшие планы как по оборудованию и цеху, так и по территории, которую он еще занимает.

Мартеновская печь — это плавильная печь для переработки чугуна и стального лома заданного химического состава и качества. Название происходит от фамилии французского инженера и металлурга Пьера Эмиля Мартена, создавшего первую печь такого типа в 1864 году.

Первая мартеновская печь в России была построена в 1870 году снова на нижегородской земле, на Сормовском заводе.

Основной принцип мартеновского производства стали заключается в вдувании горячей смеси горючего газа и воздуха в печь с низким сводчатым потолком, которая отражает тепло в расплав. Воздух нагревается, продувая его через предварительно подогретый регенератор (специальная камера с каналами, выложенными огнеупорным кирпичом). Очищенные горячие газы из топки нагреваются до необходимой температуры. Происходит чередующийся процесс: сначала продувка топочных газов, затем продувка холодным воздухом.

В 21 веке мартеновский метод производства сохранился только в России, Украине и Индии. Он был практически вытеснен гораздо более эффективным методом кислородного конвертера (около 63% мирового производства), а также электролитическим синтезом (более 30%). С 1970-х годов в мире не было построено ни одной новой печи с открытым топком. По итогам 2008 года мартеновским способом производства стали пришлось 2,2% мирового производства стали.

Первая мартеновская печь на Выксунском металлургическом заводе была построена в 1892 году.

В 1937-1939 годах была проведена масштабная реконструкция мартеновского цеха. В первые месяцы Великой Отечественной войны выксунские металлурги доминировали в производстве броневых марок стали для танков, пистолетов и другого оружия. После войны мастерскую модернизировали и увеличили мощность.

В 1975 году в связи с коренной реконструкцией завода старый мартеновский цех, прослуживший городу 83 года, был закрыт. В 1973-1974 гг. В новом мартеновском цехе п. 2 преобладала выплавка колесной стали, которая стала его основным продуктом. Оснащенный двумя печами мощностью 250 тонн каждая (из которых в настоящее время работает только одна), он продолжает работать, являясь основным производителем заготовок для производства колесной прокатки ВМЗ. В 2004-2005 годах на заводе модернизированы открытые печи, создан полностью автоматизированный участок внепечной обработки стали в составе агрегата «печь-ковш» и камерно-вакуумный агрегат, что значительно увеличило производительность и выпуск продукции качественный.

Выксунский металлургический завод входит в состав ОМК с 1999 года. На предприятии работает более 15 000 сотрудников. Год основания 1757, основатели — братья Баташевы. Это номер 1 в Европе по производству труб для магистральных трубопроводов и железнодорожных колес. Выкса (городской округ города Выкса) — один из центров металлургии России с более чем 260-летней историей. Находится в Нижегородской области, в 350 км от МКАД.

Конструкция

Элементами мартеновской печи являются (стандартный вариант монтажа):

• Под духовкой.
• Передняя и задняя стенки.
• Время.
• Загрузочные окна, через которые материал для обработки подается в печь.
• Прочные бетонные опоры.
• Спуски к стенам.
• Воздушный канал, также называемый головками.
• Газовый канал для подачи отопительного материала — газ.
• Вертикальные каналы.
• Важной частью конструкции является так называемый шлак от регенераторов воздуха и газа.

Передняя стенка печи оборудована загрузочными окнами, сюда идет зарядка. В задней стенке есть проем для выгрузки готовой стали.

Шлаковики

Выхлопные газы, покидающие рабочее пространство, проходят через головку. Они попадают в шлак по вертикальным каналам. Внутри них оседает около 50-75% пыли. При этом большие фракции накапливаются, а более мелкие в большем объеме транспортируются в пробирку. На газовом тракте содержащаяся в них пыль взаимодействует с материалами кладки. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе последнего при устройстве вертикальных каналов, а также шлака.

История появления

Мартеновская печь была изобретена французским инженером-металлургом Пьером Эмилем Мартеном в 1864 году. С тех пор это официальная дата изобретения мартеновской печи.

Во второй половине XIX века мартеновские заводы стали настоящим прорывом в сталеплавильном производстве.

В России первые мартеновские печи 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-е годы 20 века, в начале Великой Отечественной войны, этот завод постоянно снабжал Советскую армию запасными частями, стальными и чугунными деталями корпусов военной техники.

Технология плавления металла

Процесс слияния разделен на несколько периодов. Но перед началом плавки количественный и качественный состав шихты рассчитывается с математической точностью.

Плавление

Более длительный период таяния. Его химические и физические процессы в мартеновской печи начинаются с момента загрузки шихты и продолжаются более трех часов из-за прямого контакта железа и примесей с кислородом из атмосферы печи. Для обеспечения процесса плавления и сжигания избыточного количества примесей (при плавлении происходит максимальное обессеривание и дефосфоризация) в рабочем пространстве обеспечивается температура, превышающая температуру плавления на 100… 150 ° С и количество воздуха поставляется выше расчетного значения. По окончании плавки тепловая нагрузка снижается до минимально допустимого уровня, так как большая часть шихты расплавилась и потребность в тепле уменьшается. Металл переходит в жидкое состояние и на поверхности расплава образуется активный шлак, так как его плотность ниже, чем у металла.

Окисление

Металлический наполнитель имеет сложный многокомпонентный состав. Помимо железа, он содержит углерод (C), кремний (Si), серу (S), марганец (Mn), фосфор (P) и другие компоненты, влияющие на свойства стали. Причем массовая доля этих элементов выше требуемого уровня, чтобы довести их количество до заданных параметров, избыток удаляют окислением.

Источниками кислорода являются топочная атмосфера и компоненты шихты. Кроме того, в первой половине периода плавления происходит интенсивный процесс диссоциации известняка, нагретого до 910 ° C, и происходит реакция:

CaCO3 → CaO + CO2

Выделяющийся углекислый газ, как и кислород, взаимодействует с жидкой сталью и участвует в ее окислении. Оксиды примесей и флюсы удаляются вместе с продуктами сгорания и переходят в шлак. С того момента, как слой шлака полностью покроет расплав, прямое окисление стали прекращается.

Последующие процессы окисления уже происходят между жидким металлом и покрывающим его шлаком, который продолжает подвергаться прямому окислению после контакта с кислородом в атмосфере печи и поступления оксидов железа после добавления минерала. Оксид железа (FeO), образующийся на поверхности шлака, взаимодействует с ним и образует магнитный оксид железа (Fe3O4). В свою очередь, он распределяется в шлаке, который граничит с расплавленным металлом, и снова окисляет железо до закиси азота. А FeO в жидкой стали уже вступает в окислительные реакции с примесями. В результате химических реакций и ряда взаимодействий между компонентами окисленные примеси переходят в шлак.

Во втором периоде плавления шихты происходит интенсивное окисление углерода, поскольку он не имеет такой высокой скорости окисления, как кремний, марганец и фосфор. В виде CO углерод появляется на поверхности стали в виде пузырьков, где он горит.

Раскисление

Это последний и самый ответственный этап литья, так как от него напрямую зависит качество получаемого металла.

По окончании плавки стали в расплаве остается значительное количество кислорода. Он находится в виде закиси железа и неметаллических включений, что способствует ухудшению свойств металла. Поэтому для его удаления жидкую сталь раскисляют. Слабо раскисленные стали обладают низкой ударной вязкостью и склонностью к хладноломкости и красной хрупкости.

Раскисление проводится с использованием ферросплавов (ферромарганец, ферросилиций, силикомарганец и др.), А также алюминия, титана и кальция. Эти элементы активно взаимодействуют с FeO и способны удалять кислород как в газах топочной атмосферы, так и в виде оксидов в шлаке. Исходя из этих свойств, раскисление стали осуществляется в два этапа: предварительное раскисление в ванне и чистовое раскисление в ковше.

Мартеновские печи во время войны

Первый агрегат в России был запущен на Сормовском заводе в 1870 году. В то время устройство было разработано молодым инженером А. Износковым. Открытые печи имели особое значение во время войны. Из полученной в них стали отливали части танков, патронов и винтовок. В те годы было очень необходимо опасное для здоровья и очень трудоемкое производство. С тех пор исчез и термин «мартеновские печи». Это свидетельствовало о мощи и стойкости советской эпохи. В 1970-е годы производство агрегатов было приостановлено, поскольку им на смену пришли усовершенствованные конструкции. Однако особое символическое значение для Советского государства изобретение приобрело. Мартеновская печь увековечена в фильмах и песнях той эпохи.

Современность или анахронизм?

В некоторых источниках на просторах русского Интернета встречается выражение: «Современная мартеновская печь». Это уже анахронизм, так как с 1970 года мартеновские печи не строили во всем мире. Правда, в Китае, Индии и странах «третьего мира» количество мини-печей для производства стали, в основном китайского производства, работающих по мартеновскому циклу, учтено не полностью, см. Рис. Ниже. Большинство из них — ротационные печи: формы расположены радиально на вращающемся поде. Плавка происходит за один оборот топки: вынимается окатыш с расплавленной массой, вставляется корыто с шихтой и т.д. И т.д. Известны такие печи: в них плавится тот самый «китайский» сырой металл, из которого еще можно «достать» в инструментальных мастерских и на железных базарах. Если губки клещей загибаются при попытке вкусить алюминиевую проволоку, то это далеко не металлургия.

Мини сталеплавильная печь

Википедия утверждает, что в 2009 году сталь выплавляли мартеновским способом только в Индии, Украине и России. Здесь, надо сказать, ВП в своей характерной манере недобросовестно: данные для статистической обработки берутся только по металлургическим предприятиям, а конструкция машин с мартеновской печью не учитывается. Если вы хотите быть уверенным, введите Siemens martin в поле поиска. Однако сегодня (лето 2021 г.) доля мартеновской стали в ее мировом производстве составляет ок. 2% и медленно, но стабильно падает. Несмотря на то, что цены на металлолом падают, это является следствием сокращения объемов добычи на мартеновских печах из-за истощенных запасов богатой чистой железной руды, и более выгодно использовать кислород и топливную энергию для преобразования и электродугового плавления.

В РФ в 2012 году принято постановление о полном прекращении мартеновского производства в 2015 году. В начале 2021 года на Урале еще 3 или 4 мартеновские печи завершали капитальный ремонт, после чего они подлежали закрытию и ликвидации. В первой половине 2021 года в этих печах было выплавлено ок. 650 тысяч тонн стали, после чего невозможно найти информацию о действующих в России мартеновских печах.

На этом фоне Украина выделяется ярким, но неровным местом. Жители Донецка по обе стороны от линии фронта, несмотря на гражданскую войну, вынуждены были иметь дело со своими открытыми очагами: в течение 2015 года все открытые очаги Донбасса были остановлены и демонтированы. Но на «Запорожстали» все еще курит и курит настоящий мартеновский цех, а в бывшей «Криворожстали» (ныне индийская «Арселор Миттал Кривой Рог») есть большая двухкамерная мартеновская печь. Оба плавятся в год ок. 7 миллионов тонн мартеновской стали, или ок. 25% мирового производства. За все время существования Украины как отдельного государства не было обнародовано никаких официальных документов о ликвидации мартеновского производства, а нынешнее правительство Украины продлило разрешение на эксплуатацию существующих национальных мартеновских печей до 2021 года без каких-либо разъяснений относительно их будущего судьба.

Как плавит мартен

Мартеновская печь периодического действия. Общая схема его работы следующая:

1. Обогрев запускается на полную мощность, чтобы максимально быстро нагреть рабочую зону выше 1200 градусов. Свод интенсивно поглощает тепло;
2. Печь заполняется мелкодисперсным чистым ломом и железной рудой
3. В топку засыпают обрезки известняка и обычной стали;
4. Заливается чугун;
5. Из-за выделения тепла горящим углеродом из чугуна содержимое ванны плавится. Нагрев уменьшается, и если чугун составляет более 56-57% по весу, увеличение содержания кислорода деактивируется и активируется. Кроме того, в этом случае печь работает как кислородный конвертер;
6. Температура дыма поднимается до 1650-1700 градусов. Встречные регенераторы активно поглощают тепло и нагреваются до 1200-1300 градусов. Остаточные дымовые газы с температурой 600-800 градусов проходят через теплообменник котла на отработанное тепло и уходят в дымоход;
7. Металл расплавлен, см. Ниже;
8. Расплав доводится до мелочей и вводятся легирующие добавки (при необходимости);
9. Расплав выгружается;
10. Осматривается топка на предмет необходимости ремонта, проверяется тяга на необходимость очистки шлака от шлаковой пыли;
11. Профилактический ремонт (сварка) днища проводится мелкодисперсным порошком магнезита;
12. Кулисные переключатели переключаются, и цикл повторяется, меняются местами только окна входа и выхода воздуха и газа.

Примечание. Пункт 5 действительно только для мартеновских поперечных печей для кислотной плавки, которые вышли из употребления задолго до 1970 г.

Ванна с открытым подом механически повреждается во время заполнения шихты, подвергается коррозии из-за шлака, а регенераторы забиваются шлаковой пылью. Поэтому печь периодически останавливают для ремонта и чистки. В процессе ремонта очаг восстанавливается специальным составом — черепом. Из шлака удаляют пыль и заменяют верхние ряды магнезитохромитового или форстеритового кирпича. Нижние ряды дешевого огнеупорного кирпича мало изнашиваются и не подлежат регулярной замене. Это главный недостаток мартеновских печей, особенно потому, что шлаковый порошок спекается на более доступном форстерите. Для удаления шлакового козла регенератор необходимо сломать и восстановить.

Виды и разновидности мартеновских плавок

До широкого распространения электродуговой плавки, преодолеваемой на всем мартене, значительная часть специальных сталей выплавлялась в мартеновских кислых печах с динасовой ванной или кварцевыми пятками. Для разливки открытым огнем требуется очень чистая шихта с содержанием вредных примесей не более 0,025%, поскольку в процессе кислотной плавки невозможно удалить серу и фосфор из расплава. Поэтому уже тогда для получения специальных сталей в мартеновских печах применялся дуплексный процесс: обычная шихта плавилась в основной мартеновской печи, затем жидкий полупродукт заливался в кислотную печь. После 1965-66 гг. Мартеновские кислотные плавки систематически нигде не проводились.

Основная плавка

Для основной (щелочной) плавки с открытым подом ванна изготавливается из магнезитовых материалов: кирпичей, сварных швов. Свод может быть как кислотным, так и основным, потому что он не контактирует с металлом и шлаком, но если динасовый купол обслуживает 200-250 отливок, то магнезит-хлоритовый — более 1000. Основная мартеновская печь производит (с учетом времени профилактической сварки топки) 2-3 батареи в сутки; с 1 кв.м топки удаляется до 10 т / с металла.

Различают 2 вида основной плавки на мартене: лом или минеральный лом. Во время плавки лома на предприятиях с сопровождением мартеновского производства избыток кислорода в расплаве создается за счет обогащения продуваемого воздуха, а в фазе кипения ванны (см. Ниже) — за счет взрыва кислорода, например, в конвертер. Выплавка пустой руды осуществляется на металлургических предприятиях с мартеновскими цехами. Избыточный кислород попадает в топку с оксидами железной руды. Процесс утилизации удобнее и технологичнее, поскольку исключает потерю кислорода, необходимость в оборудовании для его производства и позволяет более точно влиять на процесс плавки.

Независимо от способа обогащения кислородом плавка стали в основной мартеновской печи проходит по следу:

• Если используется чугун, его предварительно выплавляют в купол.
• После заливки жидкого чугуна примеси кремния, марганца и частично фосфора в чугуне активно поглощают кислород из оксидов лома и минералов. Или, при плавлении лома, из отработанных оксидов и избытка очищенного от продуваемого воздуха.
• На поверхности расплава образуется слой основного шлака, который связывает фосфор и кальций в оксидах.
• Если был загружен кондиционированный чугун, шлак выгружается непосредственно перед началом кипячения ванны. Если был введен фосфорный чугун, шлак выгружается повторно в соответствии с инструкциями стального мастера.
• Ванна закипает: оксид железа FeO, образующийся при плавлении шихты, выделяет кислород углероду чугуна и лома. Окись углерода CO (окись углерода) активно выделяется, что создает впечатление точки кипения.
• Чтобы поддерживать кипение, руда добавляется в печь (в процессе переработки лома) или в печь вдувается кислород (при переплавке лома).
• Расплав дегазируется и гомогенизируется (становится однородным). Неметаллические примеси также «засасываются» из расплава в шлак. И что самое главное, граница раздела шлака и расплавленного металла увеличивается во много раз.
• Известь добавляется в духовку с добавками разбавителей — боксита или флюорита.
• Образуется новый химически более активный основной шлак.
• Кальций в индуцированном шлаке удаляет кислород из FeO, возвращая железо в расплав.
• СаО в образовавшемся шлаке связывает остатки фосфора в расплаве и большую часть серы. Для получения специальных марок сталей остатки серы удаляют внепечным способом в ковше.
• При кипячении сгорает много углерода. Поэтому перед окончанием кипячения (момент определяет мастер) пробу расплава забирают ковшом (ложкой) и отправляют в лабораторию на экспресс-анализ.
• Согласно результатам первого выраженного анализа, в расплав добавляют мелкодисперсный углерод для получения стали определенной марки.
• При испарении расплава проводится повторный экспресс-анализ и по заданию лаборатории в расплав добавляют флюсы: ферросилиций или ферромарганец для получения нейтральной химической реакции расплава. Отливки, изготовленные из кислотного или щелочного расплава, будут хрупкими и красного цвета.
• При необходимости добавить в расплав легирующие добавки и выдержать полтора часа. Доработка расплава необходима для полного растворения и равномерного распределения содержащихся в нем флюсов или добавок.
• Расплав выгружается из печи.

Те, кто желает подробно ознакомиться с химией мартеновского процесса, могут обратиться к специальным источникам, используя ссылки для поиска «основной мартеновский очаг», «мартеновский кислотный расплав», «процесс металлолома» и «процесс утилизации». Только не увлекайтесь Википедией, даже там все это изложено недостаточно понятно специалистам. Также вы можете посмотреть рассказ о том, как происходит плавка в мартеновской печи:

Устройство

Основными элементами, которые представляют собой устройство мартеновской печи, являются:

• Кузов, состоящий из передней и задней стенок, а также его свод.
• Головки оснащены вертикальными каналами. Через них происходит газообмен рабочей камеры с внешней средой, а также подается топливо.
• Отходы воздушного и газового типа собирают и накапливают крупную плавильную пыль.
• Регенераторы, которые гарантируют стабильную температуру подаваемого газа и воздуха за счет тепловой энергии, покидающей рабочую камеру.
• Шланг для отвода дыма и газа.
• Котел-утилизатор.
• Путем реверсирования регулирующих клапанов их функция заключается в удалении продуктов сгорания, а также в правильной подаче топливного газа и воздуха в камеру.

Типовые схемы печей с открытым топом показаны ниже:

Производство стали в мартеновских печах

По конструкции мартеновские печи делятся на:

• стационарный;
• качается.

Самыми популярными являются стационарные духовые шкафы.

В основном качающиеся печи используются в литейных цехах машиностроительных заводов, когда необходимо выпускать металл отдельными порциями или выгружать большое количество шлака.

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

• процесс лома, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55 — 75%), лома и железной руды. Процесс используется на металлургических заводах с доменными печами;
• лом, в котором шихта состоит из лома стали и чугуна (25 — 45%). Процесс используется на предприятиях, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома.

Что такое мартеновская печь?

Мартеновская печь — это специальный металлургический завод, на котором сталь производится из лома чугуна и чугуна.

С помощью конвективных потоков раскаленной газовоздушной смеси происходит сам процесс нагрева и дальнейшее плавление материала.

История появления

Мартеновская печь была изобретена французским инженером-металлургом Пьером Эмилем Мартеном в 1864 году. С тех пор это официальная дата изобретения мартеновской печи.

Во второй половине XIX века мартеновские заводы стали настоящим прорывом в сталеплавильном производстве.

В России первые мартеновские печи 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-е годы 20 века, в начале Великой Отечественной войны, этот завод постоянно снабжал Советскую армию запасными частями, стальными и чугунными деталями корпусов военной техники.

Устройство

Основными элементами, которые представляют собой устройство мартеновской печи, являются:

• Кузов, состоящий из передней и задней стенок, а также его свод.
• Головки оснащены вертикальными каналами. Через них происходит газообмен рабочей камеры с внешней средой, а также подается топливо.
• Отходы воздушного и газового типа собирают и накапливают крупную плавильную пыль.
• Регенераторы, которые гарантируют стабильную температуру подаваемого газа и воздуха за счет тепловой энергии, покидающей рабочую камеру.
• Шланг для отвода дыма и газа.
• Котел-утилизатор.
• Путем реверсирования регулирующих клапанов их функция заключается в удалении продуктов сгорания, а также в правильной подаче топливного газа и воздуха в камеру.

Принцип работы

Мартеновская печь — это пламенный отражательный механизм, работающий по принципу регенерации металла. В рабочей зоне сжигается природный газ или мазут.

Температура мартеновской печи может достигать 18000 градусов по Цельсию. Этот высокий уровень температуры поддерживается за счет регенерации тепловой энергии топочных газов.

Описание принципа работы:

1. Нагретый до 1200 — 1250 градусов газ поступает в рабочую камеру, где смешивается с топливом. Получившийся факел направляют на зарядку шихты и из нее выплавляют металл.
2. В свою очередь, отработавшие газы, смешанные с шихтой, выводятся через дымоход в атмосферу, фильтруясь в регенератор. В конце цикла клапаны используются для переключения регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении благодаря симметричной конструкции открытого очага.
3. Процесс получения стали на такой установке занимает несколько часов. Во время работы сталелитейный завод производит контрольный отжим расплава специальным устройством, после чего отправляет его в лабораторию цеха для определения процентного содержания металла и примесей, таких как марганец, фосфор, сера и другие.
4. По результатам этого анализа в рабочую камеру добавляются специальные добавки для улучшения качества стали. В конце процесса проводится процедура удаления кислорода из расплава с помощью флюсов, это ферромарганец, алюминий и ферросилиций.

Принцип работы

Мартеновская печь — это пламенный отражательный механизм, работающий по принципу регенерации металла. В рабочей зоне сжигается природный газ или мазут.

Температура мартеновской печи может достигать 18000 градусов по Цельсию. Этот высокий уровень температуры поддерживается за счет регенерации тепловой энергии топочных газов.

Описание принципа работы:

1. Нагретый до 1200 — 1250 градусов газ поступает в рабочую камеру, где смешивается с топливом. Получившийся факел направляют на зарядку шихты и из нее выплавляют металл.
2. В свою очередь, отработавшие газы, смешанные с шихтой, выводятся через дымоход в атмосферу, фильтруясь в регенератор. В конце цикла клапаны используются для переключения регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении благодаря симметричной конструкции открытого очага.
3. Процесс получения стали на такой установке занимает несколько часов. Во время работы сталелитейный завод производит контрольный отжим расплава специальным устройством, после чего отправляет его в лабораторию цеха для определения процентного содержания металла и примесей, таких как марганец, фосфор, сера и другие.
4. По результатам этого анализа в рабочую камеру добавляются специальные добавки для улучшения качества стали. В конце процесса проводится процедура удаления кислорода из расплава с помощью флюсов, это ферромарганец, алюминий и ферросилиций.
   

Двухванный сталеплавильный агрегат

Другой тип мартеновской печи, в которой есть две ванны, соединенные между собой каналом для передачи материала из одной емкости в другую. Процесс выплавки стали выглядит следующим образом:

• В ванне разливают чугун и продувают кислородом.
• При этом во втором баке заправляется и нагревается шихта в твердом виде, для чего используются горячие газы, выходящие из первого бака.
• Постепенно процесс меняется, и ванны также выполняют функции предыдущих.

При определенном количестве чугуна в шихте (более 65%) двухконтурная печь начинает работать без расхода топлива, чем-то копируя кислородный конвертер.

В заключение следует сказать, что мартеновский метод выплавки стали когда-то стал настоящим прорывом и помог мировой промышленности сделать значительный шаг вперед.

Сейчас доля его использования в мировой металлургии не превышает 2–3%, поскольку современные методы плавки (такой же конверсионный процесс) намного эффективнее. Правда, в некоторых странах он по-прежнему занимает до 50% всех объемов производства.

Головки

Они ограничивают рабочее пространство с торцов. Качество агрегата будет зависеть от конструкции головок. Через эти элементы подается топливо и воздух. В зависимости от скорости их внедрения в рабочее пространство и уровня взаимодействия будет зависеть форма и некоторые другие характеристики фонарика. Он, в свою очередь, определяет качество, с которым работает вся мартеновская печь. Руководители должны предоставить:

1. Оптимальная ровность факела по всей длине ванны. Это необходимо для того, чтобы передать ему как можно больше тепла и как можно меньше — стенам и сводам.
2. Минимальное сопротивление в процессе удаления продуктов сгорания из рабочего пространства.
3. Оптимальное смешивание воздуха и топлива для полного сгорания последнего.

Для выполнения первого и третьего условий сечение выходных отверстий должно быть небольшим. Это обеспечит максимальную скорость подачи топлива и воздуха. Чтобы удовлетворить второму условию, сечение, наоборот, должно быть максимальным. Такая двойная роль головок — подача воздуха и топлива и удаление отходов — представляет собой довольно сложную задачу для дизайнеров.

Виды и разновидности мартеновских плавок

Производство стали в мартеновских печах можно разделить на два основных метода: процесс переработки лома и процесс переработки лома.

• Минеральный процесс.
• Процесс утилизации характеризуется наличием большого количества металлического лома в шихте, в котором содержится 30-45% сырого железа%.
• Ломовой процесс заключается в плавлении смеси лома и железной руды, содержание жидкого железа в нем больше и составляет 55-75%.

На качество производимой стали также влияет футеровка стенок печи. Когда была изобретена мартеновская печь, об этом особо не задумывались, но потом выяснились механизмы получения того или иного вида стали с определенными свойствами.

Бывает щелочное и кислотное покрытие:

• Основное покрытие используется для получения конструкционных, марганцевых, хромистых и низколегированных сталей.
• Кислотное покрытие — для высоколегированных качественных сталей с минимальным содержанием примесей.

Отличие от доменной печи

Отличие доменной печи от мартеновской заключается в способе загрузки шихты, а также в способах отвода и подачи газа в рабочее пространство заводов.

Доменные установки могут быть электрическими, а мартеновские — только на газе или жидком топливе. Мартеновская печь состоит из нескольких рабочих камер, а доменная печь представляет собой большую емкость шахтного типа.

Доменная печь, мартеновская печь: их отличия также обнаруживаются в атмосфере внутри помещений. Доменные печи могут работать в нейтральной или восстановительной атмосфере при различных условиях давления.

Это увеличивает производительность, как и количество расплавленного металла на единицу объема партии. Таким образом, отходы доменного производства содержат в 10 раз меньше остаточного железа, чем остаточная шихта после мартеновских печей.

Технология скрап-рудного процесса

• Сталь готовится в несколько этапов:
• погрузка (налив) груза (железная руда, известняк, лом);
• отопление;
• чугун отливают в жидком состоянии;
• плавление и кипячение расплава;
• отбор проб для анализа;
• удаление первичных отходов пласта;
• наполнитель для образования нового шлака для процесса дефосфорации (повторяется до тех пор, пока количество фосфора не станет нормальным)
• отбор проб для анализа необходимого содержания фосфора;
• кипячение. Во время процесса сжигается уголь. Продукт процесса — окись углерода, плавает по толщине металла, перемешивая его, выравнивает химический состав, очищает расплав от газов и примесей;
• отбор образцов металлов по содержанию углерода;
• раскисление и легирование;
• выставка;
• выпуск жидкого металла для дальнейшей разливки.

Сегодня используются передовые методы плавления с кислородом, как для оптимизации горения, так и для продувки металла. Для этого к ванне с кипящим металлом через крышу проводят кислородный шланг с водяным охлаждением.

Плюсы и минусы

Основными преимуществами мартеновских печей являются:

• Хорошее качество продукции.
• Возможность контролировать качество жидкого металла в процессе работы установки.
• Легко управлять и поддерживать.
• Низкие требования к качеству сырья.
• Возможность плавления металлолома.
• Возможность использования присадок и добавок, улучшающих качество стали.

Но у мартеновских печей отрицательных сторон больше, они следующие:

• Низкая эффективность;
• Большое количество металлических отходов;
• Сложность и дороговизна ремонтных работ;
• Невозможность получить качественную сталь;
• Длительное время плавления;
• Большой расход футеровочных материалов при строительстве и ремонте;
• Недопустимо большое количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу;
• Вредные и опасные условия труда для рабочих;
• Низкая производительность труда.

Тепловой и материальный баланс плавки

Для двух типичных составов 4:
Материальный баланс 1

• Расход: лом — 66, чугун — 34, известняк — 4, наполнитель — 3, минерал — 2, ферромарганец — 1
• Чистота: жидкая сталь — 96, конечный шлак — 8, шлак после выпуска — 5, CO от окисления углерода — 3, CO от разложения извести и известняка — 2, влажность — 1, шарики — 1

Тепловой баланс 1

• Расход: теплота сгорания топлива — 61, теплота воздуха в регенераторах — 29, экзотермические реакции исчерпания примесей — 8
• Поступление: вывезено с продуктами — 61, потери в окружающую среду — 16, на обогрев стали — 15, на обогрев шлака — 3

Материальный баланс 2

• Расход: лом — 34, чугун — 66, минерал для заливки — 15, известняк — 5, наполнитель (доломит и магнезит) — 3, минерал в период кипения — 2, ферромарганец — 1
• Чистота: жидкая сталь — 103, конечный шлак — 8, шлак после выпуска — 7, CO от окисления углерода — 6, CO от разложения извести и известняка — 2, влажность — 1, шарики — 1

Тепловой баланс 2

• Расход: теплота сгорания топлива — 48, теплота воздуха в регенераторах — 20, теплота газа в регенераторах — 11, экзотермические реакции исчерпания примесей — 8
• Поступление: вывезено с продуктами — 58, потери в окружающую среду — 15, на обогрев стали — 20, на обогрев шлака — 5, разложение известняка — 1

Используются ли эти печи сейчас?

Сейчас такие агрегаты практически не используются. Несколько заводов, которые используют производство стали в печах, таких как мартеновские печи, все еще работают в Китае, Украине, Индии и странах третьего мира».

Это связано с их низкой рентабельностью, а также с особо вредными условиями труда рабочих, занятых на мартеновском производстве.

По степени загрязнения атмосферного воздуха промышленными и аэрозольными выбросами эти печи занимают одно из первых мест. Именно поэтому с начала 21 века практически все мировые производители металла отказались от таких устройств в пользу современных сталеплавильных производств.

Упоминания в популярной культуре

• Мартен упоминается в популярной песне «День Победы» (музыка Давид Тухманов, слова Владимира Харитонова) как символ тяжелой индустрии, которая имела стратегическое значение для СССР в годы Великой Отечественной войны:

Дни и ночи у мартенов Наша Родина не закрывала глаза

• Роман В.Ф. Попова «Сталь и шлак» (1948), посвященный труду и патриотическому делу донецких металлургов в годы Великой Отечественной войны, получивший Сталинскую премию второй степени (1949), а также роман-продолжение «Сталь». Вареный »(1955).
• В одном из самых популярных фильмов 1950-х годов в кинопрокате СССР «Весна на Заречной улице» одним из главных героев фильма является мартеновский сталевар, лейбористский барабанщик Александр Савченко (актер Николай Рыбников). Кадры из фильма демонстрируют работу мартеновского цеха и мартеновских печей. А в популярной песне из фильма, ставшего популярным, есть такие строчки:

Когда на Заречной улице В домах гаснет свет, Горят мартеновские печи, И днем ​​и ночью горят.

• Фрагмент песни «Рабочий квартал» (музыка и слова Юрия Шевчука):

В рабочем районе в мартеновских печах горят световые дали. Подобно небесным титанам, они держали власть и несли ее на своих плечах.

• Поэма Владимира Маяковского «Рассказ Хренова о Кузнецкстрое и кузнецких людях»:

Здесь стройки будут стенами. Бип, пар, сипи. В сотне солнц с мартеновскими печами зажигаем Сибирь.

• Фрагмент песни «Уткина завод (песня)» (музыка и слова Бориса Гребенщикова)

Вы прошли лабораторию, там взорвалась мартеновская печь, даже сам Бен Ладен не может этого сделать.

Актуальность в 21 веке: плюсы и минусы

Несмотря на то, что мартеновские печи все еще используются в отдельных странах, их доля в мировом производстве стали неуклонно снижается с каждым годом, уступая натиску самых современных технологий конверсии кислорода и процессов в электродуговых печах. Столь длительное использование мартеновского метода при наличии более совершенных сталеплавильных агрегатов было связано с возможностью:

• широкий выбор сырья: использование в качестве наполнителя чугуна и жидкого чугуна с повышенным содержанием вредных примесей, стального лома, стружки, хлопьев и других отходов производства металлов;
• литье качественных углеродистых и легированных сталей в одном агрегате без использования дополнительных агрегатов вторичной отделки;
• возможно использование газа и мазута.

В то же время мартеновский цех по эксплуатации и условиям работы относится к опасным, требует большого количества энергоресурсов и использования дорогостоящих систем фильтрации и очистки газа для снижения нагрузки на окружающую среду. Время плавки в мартеновской печи может достигать 9 часов по сравнению с 40-60 минутами в конвертерах и установках по производству дуговой стали.

Таким образом, развитие технологий производства стали, постоянно растущие требования к показателям качества стальной продукции и ужесточение экологических стандартов привели к практически полному переходу мартеновского процесса от черной металлургии. В настоящее время некоторые международные стандарты на металлопродукцию больше не позволяют использовать мартеновский метод в производстве стали.