Производство стали в мартеновских печах

Мартеновский процесс был разработан в 1865г. французскими металлургами отцом Э.Мартеном и сыном П. Мартеном.

В мартеновских печах выплавляется до 60% стали. К достоинствам этого способа выплавки стали относятся: возможность использования больших количеств металлического лома, менее жесткие требования к составу шихтовых материалов, хорошая управляемость и возможность автоматизации процессов плавки, широкий ассортимент и удовлетворительное качество выплавляемых марок сталей, повышенная точность химического состава, малый угар металла. Недостатки заключаются в периодичности процесса плавки, сложности оборудования, высокая стоимость выплавляемой стали по сравнению с конверторной.

Рис. 2.3 Схема мартеновской печи.

1, 2 – газовые и воздушные регенераторы;

3, 4 – газовые и воздушные каналы в головке печи;

5 – рабочее пространство печи;

6 – под печи; 7 – свод печи; 8 – завалочные окна.

Мартеновская печь – по устройству и принципу работы является пламенной регенеративной печью. В ее плавильном пространстве сжигается газообразное топливо или мазут. Высокая температура подающих газов и воздуха обеспечивается за счет регенерации тепла печных газов. Температура факела поднимается до 1800⁰С.

Рабочее плавильное пространство печи ограничено снизу ванной, образованной подом и откосами, сверху – сводом; с боков – передней и задней стенками; с торцов – головками. В передней стенке имеются завалочные окна, через которые загружают шихту, а также берут пробу плавки, удаляют шлак. Готовую плавку выпускают через отверстие, расположенное в задней стенке.

Масса плавки мартеновских печей колеблется в очень высоких пределах

30-90 тонн. Продолжительность плавки в малых и средних печах составляет

3-6 часов, в крупных до 12 часов. Мартеновские печи работают непрерывно, до остановки на капитальный ремонт через 400-600 плавок. Печи и соответственно процессы плавки в них могут быть основными или кислыми.

В основной печи под и стенки выкладывают из основного магнезитового кирпича, свод – из хромо-магнезитного кирпича.

В кислой печи под и стенки делают из динасового кирпича. Мартеновскую сталь выплавляют главным образом основным процессом. Его важнейшими разновидностями по шихтовым материалам являются скрап-процесс и скрап-рудный процесс.

Разновидности мартеновского процесса.

Для плавки стали в мартеновских печах в зависимости от состава и состояния металлической части шихты и футеровки применяют различные процессы:

1-Мартеновский основной скрап-процесс.

Шихта – стальной скрап (55-75%), чугун (45-25%).

Флюсом служит известняк CaCO (5-6% от массы металла).

Футеровка печи основная – магнезитовый или доломитовый кирпич или порошок.

Для ускорения окисления примесей используют руду.

2-Матреновский основной скрап-рудный процесс.

Шихта – расплавленный предельный чугун (60-75%), скарп (40-25%).

Железная руда – 15% и повышенное количество флюса (известняк).

Применение повышенного содержания флюса обусловлено большим содержанием P и S в чугуне.

3-Кислый мартеновский скрап-процесс.

Этот способ выплавки высококачественный стали, за счет футеровки кремнеземом и кислого шлака (60% SiO₂). Такой шлак хорошо защищает ванну от азота и водорода, кроме этого из шлака восстанавливается кремний и осуществляется раскисление стали. По этой причине не требуется дополнительное раскисление ферросплавами.

Однако, удалить S и Р при этом процессе нельзя, что требует использование особо чистых по S и P чугун и скрап. По этой причине применяют дуплекс – процесс. Сначала плавка ведется в основной печи с удалением S и Р, а затем переливка в кислую печь. Это снижает производительность печей и увеличивает стоимость металла.

Качество кислых сталей наивысшее и ее применяют для производства шариковых подшипников, роторов, крупных турбин и т.д.