Производство стали в мартеновских печахМартеновский процесс более универсальный по составу металлошихты значительно уступает кислородно-конвертерному по производительности, трудоемкости и капитальным затратам. Мартеновский процесс передела чугуна в сталь осуществляется в пламенной отражательной печи, оснащенной системой регенерации, направленной на использование теплоты отходящих при горении газов для подогрева воздуха и газообразного топлива. Устройство мартеновской печи схематически показано на рис. 2.3. Передняя стенка с завалочными (рабочими) окнами 2, задняя стенка со сталевыпускным отверстием, подом (подиной) и сводом образуют рабочее '(плавильное) пространство печи 1. С торцов плавильного пространства расположены головки 3 для смешивания топлива с воздухом (кислородом), подачи горючей смеси в плавильное пространство и отвода продуктов сгорания. Головки с помощью вертикальных каналов 4 соединены со шлаковиками 5, регенераторами 6 и боровами (каналами) 7.
Топливом для мартеновских печей служат природный газ или мазут. На схеме воздух и газ поступают с правой Рис. 2.3. Схема мартеновской печи стороны печи. Проходя через предварительно нагретые насадки, воздух и газ нагреваются до 1000...1200 °С. При сгорании топлива в рабочем пространстве возникает факел с температурой 1800...1900 °С, достаточной для расплавления шихты. Кроме того, температура факела обеспечивает нагрев металла до 1600... 1650 °С, что создает условия для выпуска стали и разливки ее. Раскаленные продукты сгорания (дымовые газы) проходят через левую головку, попадают в шлаковики, в которых улавливаются частицы плавильной пыли и шлака, а затем в левые регенераторы. В них газы разогревают насадки. Охлажденные до 500...600 °С дымовые газы из регенераторов проходят по боровам, через котел-утилизатор и устройство для очистки газов 10, а затем удаляются с помощью дымовой трубы 11. При достаточном охлаждении насадок правых регенераторов и нагреве левых изменяют направление движения газов с помощью перекидных клапанов 8. Циклы повторяются в зависимости от огнеупорных материалов, из которых выполнены под, стены и свод рабочего пространства, мартеновские печи делятся на основные и кислые (динасовый кирпич, кварцевый песок, молотый кварцит). Наибольшее распространение получила плавка стали в мартеновских печах с основной футеровкой, так как в них можно перерабатывать металлошихту со значительным содержанием серы и фосфора и получать качественную сталь. В зависимости от загружаемых в печь материалов мартеновский процесс делится на скрап-процесс и скрап-рудный процесс. Более прогрессивный скрап-процесс характеризуется применением шихты следующего состава: стальной скрап (основная часть), чушковый чугун (25...45%) и другие компоненты. На под печи с помощью завалочных машин загружают скрап и вперемежку с ним известняк или известь. После этого загружается чугун. При завалке печи и расплавлении шихты окисляются часть углерода, кремний, большая часть марганца и часть железа. Оксиды кремния, марганца и железа с поднявшейся вверх жидкой известью образуют большое количество основного шлака. Роль шлака при мартеновской плавке велика. Еще при плавлении шихты из печи выпускается так называемый первичный «сбегающий» шлак, уносящий образовавшиеся оксиды. Главной операцией плавки в мартеновских печах является кипение металла вследствие окисления углерода. Избыточный углерод вводится в ванну с чугуном. Кипение приводит к выравниванию температуры и химического состава ванны; удалению из металла газов, вредных примесей и неметаллических включений. Также поднимается уровень шлака. Тогда отключают подачу топлива, над ванной снижается давление, что позволяет проводить «скачивание» шлака более высокой основности, вместе с которым уходит большая часть фосфора и часть серы. Через некоторое время в печь подается топливо, и шлак оседает. Для более полного удаления фосфора и серы вновь наводится уже высокоосновный шлак. В случае необходимости сталь легируют. Периоды кипения, раскисления и легирования называют еще общим периодом рафинирования стали. Общая продолжительность плавки в основных мартеновских печах вместимостью 180...600 т составляет 6......10,5ч. В настоящее время постепенно отказываются от старых и малопроизводительных однованных мартеновских печей. Повышения эффективности мартеновского производства добиваются применением двухванных мартеновских печей. Работают они непрерывно, но загрузка шихты и выпуск стали осуществляется периодически. Она лишена регенераторов, что позволяет вводить кислород для интенсификации плавки. В двухванной печи заложен принцип замены регенерации и использования теплоты отходящих из плавильного пространства газов. Двухванная печь имеет достаточный объем ванны вместимостью каждого плавильного пространства 250 или 300 т.
Сначала в левой камере (рис. 2.4) проводится плавление и доводка чугуна, для чего через сводовые фурмы 2.
Рис. 2.4. Схема двухванной мартеновской печи подается кислород, а в газовой горелке 1 сжигается некоторое количество топлива; пространство над левой ванной в это время отключено от дымовой трубы. Поэтому СО и продукты сгорания топлива поступают в пространство над правой ванной, в которую в это время производят завалку шихтовых материалов и прогрев их. С помощью кислорода, подаваемого по фурме 3, оксид углерода догорает над ванной. Таким образом, физическая и химическая теплота приводят к быстрому нагреву ванны. Пространство правой ванны через вертикальный канал 4, шлаковик 5, боров и котел-утилизатор соединяется с дымовой трубой. После доводки металла (по химическому составу и температуре) в левой ванне прекращается подача в нее кислорода и топлива, металл выпускается, а рабочее пространство соединяется с трубой. В этот момент начинается продувка правой ванны, сжигание топлива и дожигание СО. С этой целью левые фурмы и горелка поднимаются, а правые — опускаются. В левую ванну в это время производят завалку шихты. Циклы повторяются. Преимущества двухванных печей: высокая производительность, более ритмичная работа мартеновского цеха, в 4...6 раз меньший расход топлива.
|
