книги из ГПНТБ / Сосненко М.Н. Мартеновское производство стали учебник для сред. проф.-техн. училищ

всему сечению отверстия. Если лапку держать только в одном поло­ жении, не поворачивая ее, то возможна односторонняя разделка и зарастание стенок отверстия с последующим его искривлением. Из выпускного желоба порошок лопатами выбрасывают на рабочую

площадку.

Удаление порошка из отверстия начинают с нижних слоев на лещади отверстия, чтобы предотвратить образование перевалов при внезапном прорыве металла из печи. После удаления всего порошка

Рис. 81. Набивка сталевыпускного отверстия;

а — по металлической трубе; 6 — по керамической трубе; 1 — сохранившаяся наварка задней стены; 2 — арочное перекрытие; 3 — восстановленная наварка задней стены; 4 — рабочий ряд кладки отверстия; 5 — старая наварка канала отверстия; 6 — набивка; 7 — деревянная пробка; 8 — железная труба, напол­ ненная магнезитовым порошком; 9 — магнезитовая подушка; 10 — глиняная пробка; 11 — керамические блоки; А — длина восстанавливаемой кирпичной

кладки

из отверстия приступают к разрушению спекшейся корочки в горловине отверстия. Эту операцию на ряде заводов выполняют пикой или ломом. Более надежно и быстрее прожигать корочку кислоро­ дом. Пробивать корочку пикой (или прожигать кислородом) необ­ ходимо с нижнего края отверстия, чтобы предупредить образЛание перевала, препятствующего полному удалению плавки из печи. Чтобы предупредить образование брызг и бурого дыма, затрудняю­ щих наблюдение за положением конца трубки в отверстии, подаю­ щую кислород трубку необходимо держать параллельно лещади отверстия.

В последнее время для прожигания корочки порошка в горловине отверстия начали применять куммулятивные заряды и специальные горелки.

Для быстрого открывания выпускного отверстия мартеновской печи в Японии предложен способ, при котором внутрь печи через массу, которая закрывает выпускное отверстие, вставляют металли­ ческую трубу. После ее расплавления сталь выпускают из печи.

На машиностроительном заводе им. С. М. Кирова для прожигания выпускного отверстия используют кислород. Для этого внутри

120

цеха предусмотрена разводка кислорода на задние площадки печей от кислородной рампы, расположенной вблизи цеха. Кислород доставляется в цех на автомашинах в баллонах с заводской кисло­ родной станции. Избыточное давление кислорода в линии соста­ вляет 15 ат. Разводка кислорода выполнена из медных труб диа­ метром 24—38 мм.

Для прожигания выпускного отверстия к кислородопроводу гибким шлангом внутренним диаметром 9 мм подсоединяется сталь­ ная трубка диаметром 16 мм и длиной 5—6 м. Трубку вводят в пред­ варительно разделанное на максимальную длину выпускное отвер­ стие и подают кислород. Прожигание отверстия продолжают до момента начала выхода металла, после чего трубку быстро извлекают, а подачу кислорода прекращают.

Применение кислорода позволяет сократить продолжительность разделки выпускного отверстия, а следовательно, и всей плавки в среднем на 2—3 мин.

Восстановление футеровки сталевыпускного отверстия на совре­ менных металлургических предприятиях осуществляется по ша­ блону, который представляет собой железную или керамическую трубу (рис. 81). Отверстие чаще всего набивают массой, состоящей из 95% магнезитового или магнезитохромитового порошка с 5% огнеупорной глины и содержащей 5—6% воды. Отверстие набивают постепенно, чтобы не допустить образования пустот в его футеровке. За один прием забрасывают 3—4 лопаты массы, которую уплотняют пневматическим молотком нл'и вручную. Для лучшего сцепления с последующими порциями массы образовавшуюся гладкую поверх­ ность набивки разрыхляют пикой и только после этого забрасывают следующую порцию массы (также 3—4 лопаты). При большом рас­ стоянии между трубой и старой футеровкой отверстия проводят щебенение огнеупорной массы небольшими кусочками магнезитового

Нормальное и своевременное удаление шлака из печи в период плавления происходит при исправных шлаковых летках, за состоя­ ние которых отвечают первый и второй подручные сталевара. Шла­ ковые летки открывают на время, необходимое для удаления первич­ ного шлака или их ремонта, а остальное время они должны нахо­ диться в закрытом состоянии. Следует учитывать, что при открытых шлаковых летках засасывается холодный воздух, в результате чего разрушается магнезитовая кладка вокруг отверстия и шлако­ вые летки быстро «закозляются».

Перед выпуском плавки, когда первый подручный сталевара начинает разделку сталейыпускного отверстия^ вторые его подруч­ ные полностью открывают шлаковые летки, очищая их каналы от остатков заправочных материалов. Далее горловину летки полностью перекрывают доломитовой крошкой или крупным магнезитовым порошком, так как завалка металлической шихты должна прово­

121

диться только при закрытых шлаковых летках. При этом следует учитывать, что попадание мелкого лома может вызвать «закозление» летки. Последнее не позволит удалить шлак из печи без выполнения специальных работ по очистке канала летки, в то время как попавший на перекрытую летку мелкий стальной лом расплавляется и стекает в ванну печи, не затрудняя в дальнейшем спуск шлака. Второй подручный сталевара, отвечающий за спуск шлака, обязан до за­ ливки чугуна в печь доложить сталевару о готовности к спуску, предварительно убедившись в правильности расположения носка желоба по отношению к шлаковой чаше, в засыпке на дно шлаковой чаши мусора, наличии необходимого инструмента и материала для осадки шлака.

После окончания завалки и прогрева шихты или через 15—20 мин после слива чугуна в печь летки полностью открывают, чтобы уда­ лить шлак, насыщенный окислами фосфора и кремния, а также суль­ фидами (FeS, MnS, CaS и др.). После удаления шлака летку просу­ шивают и снова закрывают доломитовым или магнезитовым порош­ ком. Вторично летку открывают до первой дачи руды в доводку плавки после того, как плавка «села», т. е. уровень шлака понизился ниже уровня лещади летки. При появлении чугуна на шлаковом желобе летку следует немедленно закрыть. Это достигается введе­ нием в летку крючка или лапки с одновременным забрасыванием 2— 4 лопат доломита, который необходимо проталкивать в горловину— навстречу чугуну. При замораживании шлаковой летки образовав­ шиеся «козелки» подрезают кислородом.

Обычно шлаковые желоба состоят из 2—3 частей, что облегчает их сборку и замену разрушенных частей. Значительно проще в экс­ плуатации неглубокие желоба, сечение которых образуется сварен­ ными между собой под углом 100—120° двумя стенками. Перед спуском шлака желоб должен быть подсыпан мусором или доломи­ том, чтобы избежать приваривания к нему шлака и металла. После закрывания летки шлаковый желоб заливают водой и очищают от шлака. Желоб в месте стыка со шлаковой леткой следует очищать осторожно, чтобы не нарушить образовавшуюся пробку.

§ 48. УХОД ЗА ПОРОГАМИ ЗАВАЛОЧНЫХ ОКОН

Пороги мартеновских печей по конструктивным особенностям и методу изготовления делятся на основные и ложные.

Основные пороги снабжают металлической пороговой плитой (см. рис. 77), они служат для предохранения кирпичной кладки порога рабочего окна и передней стены от ударов при вводе мульды в печь.

Ложные пороги (см. рис. 77) образуют при работе печей по скрапрудному процессу с расходом до 70—75% жидкого чугуна, насыпая на металлическую пороговую плиту рабочего окна печи слой сырого или обожженного доломита (реже — извести). Эти материалы не дороги, хорошо спекаются и противостоят агрессивному воздействию металла и шлака. Кроме того, они легко удаляются с порогов перед

122

началом следующей плавки. Ложные пороги создаются на каждой плавке, достигают высоты 650—800 мм и служат для удержания шлака. Уровень засыпки ложных порогов окон, под которыми уста­ навливают шлаковые чаши, должен быть на 150—200 мм ниже уровня других порогов той же печи.

Подготовку к подсыпке порогов начинают в конце завалки метал­ лической части шихты (или чугуна на печах, работающих по скраппроцессу). Машинисты завалочных машин (кранов), заканчивая завалку скрапа, одновременно готовят печь к подсыпке порогов: отталкивают мульдой скрап (или чугун) от порогов на расстоя­ ние 200—300 мм, очищают пороги перевернутой мульдой. Во время завалки сталевар следит за состоянием основных порогов, не допу­ ская оплавления шихты и попадания расплавленного металла на порог. Если же шихта оплавилась и расплавленный металл попал на основной порог, то завалку материалов в печь необходимо немедленно прекратить, снизить тепловую нагрузку печи и осушить порог. После этого образовавшуюся смесь металла с заправочными мате­ риалами необходимо удалить с основного порога вручную или хо­ ботом завалочной машины. Заваливать шихтовые материалы в это завалочное окно в дальнейшем не рекомендуется.

В зависимости от состояния печи и уровня расположения жидкого металла в период доводки плавки различают два метода изготовле­ ния ложных порогов:

1. При уровне металла, расположенном ниже уровня основных порогов, на основной порог засыпают материалы слоем, примерно равным половине толщины (высоты) ложного порога. Материал раз­ равнивают для перекрытия стыка порога и кирпичной кладки стол­ биков передней стены печи, после чего порошок уплотняют мульдой. Затем вторично подсыпают материал с выведением требуемого про­ филя. Окончательно доводят ложные пороги до необходимой высоты, забрасывая материалы вручную.

2. При уровне металла, расположенном выше уровня основных порогов, в нижней части ложного порога изготавливают гребешок (толщиной 100— 150 мм) из магнезитового порошка или обожжен­ ного доломита (см. рис. 77). При этом особое внимание уделяют перекрытию стыка кладки порога и столбиков. Гребешки защи­ щают пороги от проникновения в них расплавленного металла и ухода его из печи.

После подсыпки порогов приступают к установке заливочного желоба. К концу плавления, когда ванна «села», верхнюю половину порога снимают. Нижнюю часть ложного порога оставляют незави­ симо от того — выше или ниже уровня основных порогов располо­ жен металл. Эта часть порога нужна для удержания в- печи шлака, вспенивающегося при загрузке руды в период доводки плавки. Перед началом доводки сталевар печи обязан крючком (загнутый конец крючка имеет длину 300—500 мм) прощупать низ порогов и осмотреть их. В случае обнаружения тонких порогов необходимодо подачи руды в печь дозаправить пороги. При выпуске плавки после разделки отверстия и выхода части металла пороги сдерги­

123

вают, подчищают мульдой в специальные лотки или на площадку. На Кировском заводе эту трудоемкую операцию выполняют в тече­ ние 3—5 мин специальным мульдо-лотком (рис. 82), который закреп­

§ 49. УХОД ЗА ГЛАВНЫМ СВОДОМ

Главный свод мартеновских печей разрушается вследствие изме­ нения толщины сводового кирпича и конфигурации свода под влия­ нием различных факторов, которые делятся на основные и кос­ венные.

К основным факторам, влияющим на стойкость свода, относятся температурный режим, атмосфера в рабочем пространстве, крепление свода и его конструкция, качество кирпича, взрывы и выбросы из печи, воздействие на свод воды и т. д.

Косвенными факторами являются аэродинамика факела, техно­ логические особенности работы печей, организация производства ремонтов, уход за сводом и т. д.

Увеличение стойкости сводов достигается улучшением их кон­ струкции, изменением исходных свойств кирпича, восстановлением разрушенной футеровки в процессе работы печи и правильным уходом за сводом. На Нижне-Тагильском металлургическом комбинате внедрена система автоматического регулирования температуры глав­ ного свода мартеновской печи в интервале 1400—1700° С. Система гарантирует безопасную работу печи при повышенных на 10—15% тепловых нагрузках, повышает стойкость свода на 10—13%. Боль­ шое значение для повышения стойкости свода имеет своевременная его обдувка от пыли. Свод обдувают ежеплавочно в период прогрева шихты. Целесообразно обдувку начинать через 15—20 плавок от начала кампании, когда засыпанный в швы порошок сварится. Для удаления пыли используют трубки длиной 1,5—3,0 м, диа­ метром 12—19 мм, соединенные с воздухопроводом резиновым шлан­ гом.

Длительность такой ручной обдувки составляет 0,5—1,0 ч в зависимости от размеров свода и тщательности проведения опера­ ции, которую выполняет обычно первый подручный сталевара.

124

Реверсирование факела при обдувке проводится по согласованию сталевара с подручным, обдувающим свод.

Для механизации операции обдувки применяют:

1)стационарные системы воздухопроводов или паропроводов, устанавливаемые на каждой печи, что обеспечивает подачу сжатого воздуха или пара к определенным участкам свода и сокращает про­ должительность обдувки до 5—10 мин;

2)блок из 3—5 вентиляторов высокого давления, смонтированный на специальной раме, перемещаемый заливочным краном, что упро­ щает операцию обдувки;

3)отсасывающие пыль устройства и др.

На стойкость главного свода оказывают влияние технология выплавки стали и теплотехнические факторы, зависящие от ква­ лификации сталевара и его подручных. Поэтому для повышения

панов; 2) при завалке шихты тяжеловесные и крупногабаритные куски

располагать выше, ближе к задней стенке, напротив 2-го и 4-го завалочных окон (для мощных печей против 2, 3, 5 и 6-го окон);

3) не допускать оплавления шихты в период завалки, так как при поступлении последующей партии холодной или влажной шихты в лужицы оплавившегося металла может произойти не только закозление, но и взрыв.

§ 50. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ

МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ

Для предупреждения травматизма при обслуживании марте­ новских печей необходимо:

1)соблюдать на рабочей площадке чистоту и порядок, не до­ пуская ее захламленности; поддерживать свободными установлен­ ные проходы и проезды;

2)пользоваться инструментами и приспособлениями, отвечаю­

щими характеру выполняемых работ. Инструменты и приспособле­ ния должны находиться в исправном состоянии и храниться в спе­ циально отведенных для этой цели местах;

3)заправку печи выполнять только со стороны неработающей головки печи;

4)каждую перекидку клапанов осуществлять после подачи соот­

ветствующего сигнала. При перекидке клапанов все лица, находя­ щиеся около печи, должны отойти от рабочих окон во избежание ожо­ гов от выбрасываемого пламени;

5)запретить перекидку клапанов в то время, когда шток зава­ лочной машины с мульдой находится в печи;

6)запретить хождение по своду или арматуре печи. Для осмотра, удаления пыли и ремонта верхней части печи над сводом и головками

125

по арматуре печи должны быть проложены постоянные площадки, лестницы и мостики с перилами;

7)механизировать подсыпку порогов и управлять их затворами со стороны. Во время перекидки клапанов подсыпку и чистоту по­ рогов необходимо прекращать. Применяемый для подсыпки мате­ риал должен быть сухим:

8)не допускать увеличения объема металлической ванны за счет ложных порогов. Во избежание прорыва металла через пороги

рабочих окон уровень расплавленной стали в ванне не должен быть выше основных порогов печи. Ложными порогами разрешается удер­ живать только шлак;

9) очищать пороги завалочной машиной, а образуемые при этом материалы сбрасывать в шлаковый ковш, стоящий под рабочей пло­ щадкой, либо в подставленную под порог коробку, которая после этого должна убираться краном. Во время передвижения составов с мульдами работы по подсыпке порогов и уборке сброшенных мате­ риалов должны быть прекращены, а люди должны отойти в сторону от печи на безопасное расстояние;

10)остатки металла из ям и углублений на подине печей удалять путем выкачки и выдувки через гляделки сжатым воздухом (под давлением не менее 6 ат), подаваемым к местам скопления стали через стальные трубки. Перед началом выдувки необходимо подать сигнал

иудалить людей, находящихся возле желоба и в разливочном про­ лете против выпускного отверстия;

11)запретить при выдувке ям стоять на мульдах, находящихся на тележках или на хоботе заправочной машины. Если при выдувке ям лицам, выполняющим эту операцию, необходимо находиться на некоторой высоте, то для этой цели должны применяться подставки, переносимые краном;

12)шлак под рабочую площадку спускать через отверстие с же­ лобом. Отверстие в полу рабочей площадки должно закрываться откидной крышкой или ограждаться бортом высотой не менее 200 мм. Коробки и ковши для шлака должны быть сухими. Для осаживания пенистого шлака в ковшах и коробках можно применять только су­ хие материалы — бой кирпича, песок. Кантовка коробок или ковшей со шлаком до полного его затвердевания, так же как и кантовка шлака в сырых местах и вблизи воды, недопустима;

13)для предупреждения прорыва металла через выпускное от­ верстие тщательно заделывать его. Качество заделки сталевыпуск­ ного отверстия должен проверять сталевар;

14)при разделке отверстия запретить стоять в желобе;

15)соблюдать особенную осторожность при удалении из печи шлака, а также при разделке сталевыпускного отверстия печи. В по­ следнем случае рекомендуется лицо защищать, предохранительной сеткой, устанавливать перед сталевыпускным отверстием специаль­ ный стальной щит;

16) при раскислении стали в ковше применять измельченные и нагретые раскислители.

126

Контрольные вопросы

1.Перечислите обязанности подручных сталевара.

2.Укажите обязанности подручных сталевара во время осмотра печи при приеме

смены.

3.Перечислите и укажите назначение инструментов, приспособлений и тех­ нологического оборудования, применяемых при обслуживании мартеновских печей.

4.Укажите правила и порядок завалки шихты в мартеновские печи.

5.Дайте характеристику способов заливки чугуна в мартеновскую печь.

6.В чем заключается и как выполняется заправка футеровки рабочего про­ странства и пода мартеновской печи?

7.Укажите особенности обслуживания и правила эксплуатации сталевыпуск­ ного отверстия и шлаковых леток мартеновской печи.

8.Как выполняются подсыпка и уборка ложных порогов. Какие приспособле­ ния при этом применяют?

9.Укажите методы очистки сводов от пыли, а также меры, повышающие стой­ кость главного свода.

10.Перечислите правила техники безопасности, которые необходимо соблю­ дать при завалке (заливке) в мартеновские печи шихтовых материалов, а также при обслуживании печей.

ГЛАВА VIII

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАРТЕНОВСКОЙ ПЛАВКИ СТАЛИ

При выплавке стали в ванне мартеновской печи при высоких температурах происходят сложные физико-химические превращения в результате взаимодействия твердой шихты, расплавленных ме­ талла и шлаков, а также газов. Чтобы сознательно выполнять свои обязанности при работе у мартеновской печи, подручный сталевара должен знать важнейшие законы общей и физической химии, пони­ мать сущность и закономерности изменения металлургических про­ цессов, происходящих в ходе плавки и обеспечивающих получение высококачественных сталей.

§ 51. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ХИМИИ

Химия изучает свойства веществ и происходящие в них превра­ щения. Различают физические и химические превращения — изме­ нения веществ. При физических превращениях вещество может изменять свою форму или состояние (вода при нагревании превра­ щается в пар, а при охлаждении — в лед при неизменном ее составе). Химические же превращения связаны с изменениями свойств ве­ щества (при горении дерева образуется зола, при окислении железа ржавчина и др:). Процессы, сопровождающиеся превращениями ве­ ществ, называются химическими реакциями.

127

Химические реакции, связанные с превращением веществ, де­ лятся на несколько типов: окисления, соединения, разложения, замещения и превращения.

Реакции окисления характеризуются взаимодействием веществ с кислородом, который обладает способностью окислять различные вещества. Примером реакции окисления является процесс ржавле­ ния железа на воздухе, в котором присутствует кислород. Эта реак­ ция может быть записана следующим образом:

железо + кислород = окисел железа (ржавчина). Соединение веществ с кислородом сопровождается выделением

значительных количеств тепла, поэтому этот процесс получил широ­ кое применение в черной металлургии.

Реакции соединения характеризуются взаимодействием двух или нескольких первоначальных веществ, в результате чего образуется меньшее число новых веществ:

железо + сера = сернистое железо.

Реакции разложения связаны с разделением более сложного пер­ воначального вещества на два или более других, но более простых веществ

окисел железа = железо + кислород.

Реакции замещения характеризуются взаимным обменом состав­ ными частями исходных веществ, в результате которого образуются новые вещества:

хлорная медь -j- железо = хлористое железо + медь

медь и хлор железо + хлор

При реакциях внутреннего превращения из одного первоначаль­ ного вещества в тех или иных условиях образуется другое вещество, отличающееся по своим свойствам от первого. Например, при элек­ трических разрядах кислород превращается в озон.

Химические реакции могут сопровождаться выделением или поглощением тепла. Реакции, идущие с выделением тепла, принято называть экзотермическими, а с поглощением тепла— эндотерми­ ческими.

Химические формулы. Атомы химических элементов принято вы­ ражать начальной буквой его латинского названия, а в тех случаях, когда латинские названия нескольких элементов начинаются с одной и той же буквы, для обозначения одного из них оставлена только одна начальная буква, а для остальных добавляется вторая буква, входящая в состав данного слова (табл. 16).

Химические знаки элементов, выражающие 1 атом каждого из них, могут быть заменены при расчетах величинами их атомных масс (см. табл. 16). Учитывая, что молекулы простых и сложных веществ состоят из атомов химических элементов, их можно выражать химическими знаками элементов, называемыми химическими фор­

128

Т а б л и ц а 16

Химические знаки и атомные массы некоторых элементов

лекулы кислорода и азота состоят из двух атомов, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода и т. д.

Закон постоянства состава. Зная химическую формулу вещества и атомные массы входящих в него элементов, можно определить коли­ чественный состав данного вещества — вычислить, в каком весовом отношении каждый элемент вошел в состав этого вещества. Напри­ мер, масса молекулы углекислого газа, имеющего формулу С 02, составляет:

С = 12

О= 16

О= 16

С02 = 44,

т. е. на 32 частицы кислорода приходится 12 частиц углерода. Зная атомные массы (см. табл. 16), можно вычислить процентный состав участвующих в этой реакции веществ:

Обобщая этот пример на все другие химические процессы, можно сформулировать закон постоянства состава: при образовании слож­ ного вещества химические элементы соединяются друг с другом всегда в строго определенных весовых отношениях.

Химические уравнения служат для выражения химических про­ цессов, происходящих между веществами. Для составления хими­ ческого уравнения какого-либо процесса необходимо знать, какие вещества вступают в реакцию и какие получаются в результате ее проведения. При этом формулы веществ, вступающих в реакцию, записываются слева от знака равенства, а формулы образующихся веществ — справа от него. Например, при реакции горения углё-9