§ 32. Мартеновский способ производства стали

Мартеновский способ производства жидкой стали был предложен во Франции П. Мартеном, построившим в 1864 г. первую мартеновскую печь с регенераторами для подогрева воздуха и газа, изобретенными В. Сименсом.

В мартеновской печи можно переплавлять как жидкую, так и твердую шихту, в том числе стальной лом. Для выплавки стали используют газообразное или жидкое топливо.

В России первая мартеновская печь емкостью 2,5 т была построена в 1870 г. на Сормовском заводе, а вторая была пущена в 1871 г. на Воткинском заводе.

В настоящее время на отечественных предприятиях работают мартеновские печи, емкость которых достигает 600 и 900 т. Современные типовые мартеновские цехи металлургических заводов СССР имеют в своем составе чаще всего 9-12 мартеновских печей и отличаются усовершенствованной планировкой, мощным и высокопроизводительным оборудованием, высокой степенью механизации трудоемких работ и автоматизации процессов производства стали.

Наиболее характерным признаком, по которому классифицируют мартеновские цехи, является способ подачи шихтовых материалов. По этому признаку все цехи делят на два главных типа: с рельсовой и с крановой системами подачи шихты.

Рельсовая система подачи шихты обеспечивает более высокую поточность грузов и высокую производительность печи. По этому типу строят мартеновские цехи большой и средней производительности.

В состав мартеновского цеха с печами большой емкости входят следующие отделения: главный корпус, шихтовое отделение, миксерное отделение, отделение раздевания слитков, парк охлаждения изложниц, отделение чистки и смазки изложниц, двор изложниц, отделение для подготовки ферросплавов и цех огнеупорных порошков.

Мартеновские печи размещаются в главном корпусе (рис. 82) цеха, в котором находятся: разливочный пролет I, печной пролет II и шихтовый открылок III. Обычно для бесперебойной подачи жидкого чугуна в печи устанавливают два миксера либо в отдельных зданиях, расположенных по торцам главного корпуса, либо в одном здании.

Подача шихтовых материалов в печной пролет осуществляется мульдовыми тележками 1, а в печь 6 они загружаются напольно-завалочными машинами 4. Жидкий чугун подается в пролет чугуновозом и заливается в печь краном 14.

Готовую сталь выпускают из печи по раздвоенному желобу в два сталеразливочных ковша 9. Сталь из ковшей разливают по изложницам, установленным на тележках. Грузоподъемность разливочных кранов рассматриваемого цеха составляет 450+90/16 т.

Шлак выпускают через средние завалочные окна в шлаковые ковши 10, установленные на тележках под рабочей площадкой. Ковши выдвигают лебедкой с системой полиспастов в разливочный пролет, где краном их устанавливают на шлаковозы.

После некоторой выдержки, необходимой для охлаждения стали, тележки с заполненными изложницами направляют в отделение раздевания слитков, где их отделяют ют изложниц стрипперными кранами. Затем слитки натравляют в здание нагревательных колодцев прокатного цеха или на склад слитков. Порожние изложницы после охлаждения подают в отделение механизированной чистки и смазки. После этого их транспортируют во двор изложниц для подготовки к следующему приему металла.

Сущность мартеновского процесса передела чугуна в сталь в основ ном заключается в сжигании топлива, в связи с чем температура в печи достигает 1800-1900°С, а из расплавленного чугуна удаляется значительная часть содержащихся в нем углерода и некоторых примесей путем соединения их с кислородом, т. е. выгорания. Получающийся при этом сплав железа с углеродом, максимальное содержание которого не превышает 1,7%, и представляет собой сталь.

Мартеновская печь состоит из верхнего строения, включающего рабочее пространство и головки, расположенного выше рабочей площадки, и, нижнего строения, в которое входят шлаковики, газовые и воздушные регенераторы, а также перекидные клапаны, дымовые борова, ведущие к дымовой трубе. Нижнее строение расположено ниже рабочей площадки.

Весь основной технологический процесс мартеновской плавки протекает в рабочем пространстве печи. Размеры ванны и рабочего пространства мартеновских печей бывают различными в зависимости от их объема. Так, например, основные размеры ванны и рабочего пространства мартеновской печи садкой 500 т составляют: площадь пода 94,5 м²; длина ванны 16,15 мм; ширина ванны 5,85 м, глубина ванны в середине печи 1,2 м.

Головки печи, воздушные и газовые каналы обеспечивают смешение газа и воздуха. Правая и левая головки, наклонные пролеты, вертикальные каналы и регенераторы по конструкциям одинаковы, но работают они попеременно с автоматическим переключением через каждые 5 - 15 мин. Сторона, по которой в данный момент поступают в рабочее пространство нагретые в регенераторах газ и воздух, называется подающей стороной; убирающей стороной является сторона, по которой в данный момент продукты сгорания убираются, проходя через регенераторы в дымовую трубу.

Шлаковики предназначены для осаждения пыли и частичек шлака, увлекаемых дымовыми газами. Это требуется для того, чтобы уменьшить засорение насадок регенераторов и удлинить срок их службы.

Подина печи представляет собой чашу с откосами по длине и ширине с уклонам к задней стенке в сторону отверстия для выпуска стали. Основанием для кладки подины служат балки, перекрытые стальным листом толщиной 20 - 30 мм, .поверх которого укладывают листовой асбест толщиной 20-25 мм для теплоизоляции, а затем уже осуществляют кладку подины и наварку магнезитовым порошком.

Площадь пода печи равна длине ванны, помноженной на ее ширину на уровне порогов рабочих окон. Съем стали с 1 м² пода печи в сутки характеризует производительность печи.

Мартеновские печи работают на мазутном топливе только при отсутствии на заводе доменного и коксового газов, при этом себестоимость выплавляемой стали выше себестоимости стали, выплавленной на газовом топливе. Мазут, подогретый до 85- 95°С, при помощи форсунок распыливают воздухом давлением 70 - 80 Н/см² (7 - 8 кгс/см²) или перегретым паром давлением 100 - 120 Н/м^г (10 - 12кгс/см²).

Для удаления продуктов сгорания из рабочего пространства мартеновской лечи, шлаковиков, регенераторов служит дымовая труба, высоту которой рассчитывают при проектировании по величине разрежения, необходимого для отвода продуктов сгорания. Часто для увеличения тяги при сооружении котлов-утилизаторов в помощь дымовой трубе устанавливаются дымососы.

Рис. 82. Поперечный разрез главного корпуса мартеновского цеха с печами садкой 600 т:

I - разливочный пролег II - печной пролет; III - шихтовый открылок; 1 - составы с мульдами; 2 -чугуновозы; 3 -рабочая площадка; 4 – напольно-завалочные машины; 5 - тележка для передачи шлаковых ковшей; 6- мартеновские печи; 7 - консольные краны; 8 -устройство для подачи. раскислителей в ковш; 9 - сталеплавильные ковши; 10 - шлаковозы; 11 - составы с изложницами; 12 – разливочная площадка ; 13 – разливочные краны ; 14 – заливочные краны