7.4. Основной мартеновский процесс.

РАФИНИРОВАНИЕ СТАЛИ

В России более 60% стали выплавляют в основных мартеновских печах, работающих по вариантам скрап-процесса (на твердом чугуне), если на заводах нет доменных печей, и скрап-рудного процесса (с применением жидкого чугуна). При скрап-процессе расход твердого чугуна  45% от общей массы металлической части шихты; при скрап-рудном процессе - может достигать 75% жидкого чугуна.

Особенности основного мартеновского процесса заключаются в том, что он позволяет получать сталь с низким содержанием вредных примесей (Р,S) из рядовых шихтовых материалов с высокой долей чугуна, а также перерабатывать фосфористый чугун. В связи с необходимостью формирования основного шлака (до 40% СаО), под футеруют и наваривают основными огнеупорными материалами (магнезитовый кирпич и магнезитовый порошок).

Кремний окисляется и переходит в шлак почти полностью в период плавления.

Марганец окисляется не полностью, часть его при повышении температуры может возвращаться в металл из шлака в результате восстановления железом, углеродом, кремнием.

Фосфор окисляется практически одновременно с кремнием и марганцем до окончания первой половины периода рафинирования, когда температура металла еще не высока. При переработке обычного чугуна для понижения содержания  0,015% достаточно провести однократное скачивание шлака. При переработке фосфористого чугуна скачивание шлака производят многократно.

Вследствие высокой окисленности мартеновского шлака, удаление серы менее эффективно, чем фосфора. Однако, достижение  0,04% S в металле из обычной шихты возможно без особых затруднений.

Окисление углерода сопровождается выделением пузырей СО и кипением мартеновской ванны. Это способствует:

• выравниванию состава и температуры металла;

• дегазации металла;

• всплыванию и поглощению шлаком НВ;

• ускорению процессов удаления вредных примесей (Р и S ).

При составлении шихты стремятся предусмотреть, чтобы в ванне к моменту расплавления содержание углерода было на 0,6% выше, чем требуется в готовой стали. Весь избыточный углерод, окисляясь в период доводки, вызывает кипение ванны, без которого получение кондиционного металла мартеновским процессом невозможно.

7.5. Интенсификация мартеновского процесса и пути его совершенствования на современном этапе, реконструкция мартеновских цехов

7.5.1.Интенсификация мартеновского процесса

Для интенсификации процесса плавки проводят организационные и инженерно-технические мероприятия.

К организационным мероприятиям относятся:

• улучшение подготовки скрапа;

• проведение по установленному графику необходимых операций (подачи состава с шихтой на разгрузочную площадку, завалку напольными машинами и т.д.).

Инженерно-технические мероприятия направлены на совершенствование тепловой работы печи и формирования цикла физико-химических процессов при рафинировании металлической ванны.

Термическую мощность печей повышают следующими способами:

• повышение теплоты сгорания топлива;

• увеличение светимости факела в результате его карбюрации (например, ввода мазута в поток природного газа);

• увеличение скорости сжигания топлива и интенсивности передачи тепла ванне в результате турбулизации факела (например вдуванием компрессорного или турбинного воздуха);

• обогащением воздуха кислородом до 25-28% О₂, т.е. возрастает достигаемая температура горения топлива.

Форсирование процесса рафинирования ванны достигается следующими мероприятиями:

• обеспечение оптимального состава шихты (т.е. оптимального соотношения в ней долей чугуна и скрапа);

• устранение (или сокращение объема) тех процессов, которые с трудом осуществляются в мартеновской печи (например, удаление серы);

• форсирование реакций рафинирования ванны продувкой металла кислородом;

• перевод операций легирования, раскисления, десульфурации и т.д. из печи в сталеразливочный ковш.