7. Способи розкислювання сталі. Донне і дифузійне розкислювання. Розкислювальна здатність і розкислювачі

Технологічну операцію, при якій розчинений в металі кисень перетворюється в нерозчинну в металі сполуку або видаляється з металу, називають розкислюванням. Розкислювання досягається шляхом введення в металеву ванну елементів, що мають спорідненість до кисню більше, ніж залізо. В якості розкислювачів застосовується:

- вуглець у вигляді меленого коксу, генераторної сажі, деревного вугілля, карбіду кальцію CaC₂ тощо;

- марганець, кремній, алюміній, титан, цирконій, кальцій тощо, як в чистому вигляді, так і у вигляді феросплавів FeMn, FeSi або комплексних розкислювачів SiMn, SiCa.

Розкислювання сталі - складний і багатостадійний процес, який протікає як в печі, так і при позапічній обробці сталі. Ступінь забруднення сталі залежить не тільки від самого процесу розкислювання, але і від “культури” і технологічного прийому розкислювання.

Для цього використовується наступні способи розкислювання: глибинне (донне), дифузійне, обробка синтетичними шлаками, обробка вакуумом.

Глибинне розкислювання полягає в перекладі розчиненого в сталі кисню в нерозчинний оксид введенням в метал елементу-розкислювача. Елемент-розкислювач повинен характеризуватися більшою спорідненістю до кисню, чим залізо. В результаті реакції утворюється малорозчинний в металі оксид, густина якого менше густини сталі. Отриманий в такий спосіб "осад" спливає в шлак. Як розкислювачі зазвичай застосовують FeMn, FeSi, Al, сплави рідкоземельних металів.

Розкислювання протікає за наступними реакціями:

[Mn]+[O]=(MnO); [Si]+2[O]=(SiO₂);

2[Al]+3[O]=Al₂O_{3 тв}.; 2[Cе]+3[O]=Cе₂O₃.

При цьому методі розкислювання неможливо отримати сталь абсолютно чисту від неметалічних включень, що є істотним недоліком, проте цей метод набув поширення як найпростіший і дешевший.

При дифузійному розкислюваннірозкислюванню піддають шлак, зменшуючи його окисленість і відповідно окисленість металу. При диф розкислюванні на шлак дають суміші, до складу яких входять сильні відновники: вуглець (кокс, деревне вугілля, електродний бій), кремній (FeSi), алюміній. Оксиди заліза в шлаку взаємодіють з розкислювачами за реакцією:

(FеO)+[C]=Fe+CO_газ;

2(FеO)+Si=(SiO₂)+2Fe; 3(FеO)+2Al=(Al₂O₃)+3Fe.

При цьому і концентрація, і активність оксидів заліза в шлаку зменшується, а це у свою чергу викликає зменшення концентрації і активності кисню в металі, оскільки відношення а(FеO) /a[О] при даній температурі є величиною постійною. При дифузійному розкислюванні метал містить менше неметалічних включень чим при донному розкислюванні проте йому властиві наступні недоліки: низька швидкість протікання процесу, тривалість плавки зростає, падає продуктивність агрегату, зростає знос футерування.

Як розкислювачі застосовують FeMn, FeSi, Al, а також комплексні розкислювачі: SiMn, SiCa, сплав АМС, сплав КМК. Найбільшою розкислювальною здатністю володіє Са, найменшою Mn.

8. Будова і устаткування мартенівської печі. Регенератори, перекидні і регулюючі пристрої, форсунки і пальники

Мартенівська піч є полум'яною регенеративною піччю, призначеною для переробки чавуну і металевого лому в сталь заданого складу.

Мартенівська піч складається з наступних основних частин:

Робочий простір, обмежений подиною, склепінням, передньою і задньою стінками, призначений для здійснення плавки.

На передній стінці влаштовуються вікна для завалок, через які в піч завантажуються усі шихтові матеріали. Як правило, кількість вікон завалок непарна, що пов'язано з необхідністю мати вікно по центру печі. Вікна завалок закриті спеціальними футерованими кришками з отворами - гляділками, через які можна спостерігати за ходом плавки і станом печі.

На задній стінці по центру печі при з'єднанні стінки з подиной влаштовують сталевипускний отвір, призначений для випуску стали з печі.

Склепіння перекриває згори увесь робочий простір печі. Подина печі витримує навантаження усіх завантажених матеріалів.

Голівки (права і ліва), що складаються з власне голівок і вертикальних каналів, призначені для подання палива і повітря для горіння в робочий простір і відведення з нього продуктів згорання. Голівки розташовані в торцях робочого простору і через вертикальні канали сполучені з шлаковиками.

Шлаковики (повітряні і газові) призначені для осадження і накопичення пилу і часток шлаку, випадних з продуктів згорання, що проходять через них. Осадження пилу в шлаковиках відбувається в результаті зниження швидкості і різкої зміни напряму руху продуктів згорання при переході з вузького перерізу вертикального каналу в широкий переріз камери шлаковика і прилипання до подини і до стінок шлаковиків розм'якшених липких часток.

Регенератори (повітряні і газові) призначені для підігріваннягазу і повітря, що поступають в піч за рахунок використання тепла продуктів згорання, що виходе з робочого простору. Регенератори є камерами, що викладені решітками з вогнетривкої цеглини. В результаті такого пристрою забезпечується велика поверхня зіткнення вогнетривів з тими, що проходять через регенератори нагрітих продуктів згорання або повітря і газу, що поступають в піч.

Борови - канали для повітря, газу, продуктів згорання.

Система перекидних клапанів призначена для зміни напряму подання в піч палива і повітря, а також відведення з печі продуктів згорання.

Мартенівська піч - агрегат реверсивної дії, в якій напрям руху газів за системою печі періодично міняється. Для цього в боровах, газопроводах і повітропроводах встановлюють систему шиберів, клапанів, дроселів, засувок, що об'єднуються загальною назвою, - перекидні клапани. У сучасних печах операція перекидання клапанів повністю автоматизована.

Котел-утилізатор призначений для утилізації тепла продуктів згорання, що відходять.

Димар призначений для відведення охолоджених продуктів згорання в атмосферу.

Мартенівська піч умовно ділиться на верхню і нижню будову. До верхньої будови відносяться робочий простір, голівки і вертикальні канали, які розташовуються вище за робочий майданчик печі. До нижньої будови відносяться усі інші елементи печі і розташовані вони нижче робочого майданчика.