34. Особенности технологии мартеновской плавки и разновидности март.Процесса. Классификация м.П.

1. Окислительный характер газовой фазы в результате сжигания углеводородов в газовой фазе мартеновской печи всегда присутствуют СО₂, О₂, пары Н₂О. за плавку ванна поглощает от 1 до 3% кислорода от массы плавки. Это происходит засчёт того, что парциальное давление кислорода в атмосфере печи составляет 10^-2 атм, а равновесное давление с металлической ванной составляет 10^-9 атм, что и предопределяет переход О₂ из газовой фазы, через шлак в расплав. Кислород расходуется на окисление примесей, сод-ихся в шихте и частично на окисление Fe.

2. Тепло к ванне поступает сверху, а отводится снизу через падину, поэтому t-ра шлака выше t-ры металла.

Толщина шлака в мартенах составляет 5-50 см, а глубина металла 50-150 см. Выравнивание t-ры по глубине ванны происходит засчёт её кипения, вызванного пузырьками СО. Некоторый перепад t-ры по глубине ванны сохраняется, особенно между металлом и шлаком. В начале плавки этот перепад составляет 70-100 С˚, в конце 20-50 С˚. По длине ванны также есть перепад t-р, поскольку под факелом t-ра расплава выше, чем у отводящих головок.

3. Участие пода печи в протекающих процессах. Взаимодействие металла с подом оказывает существенное влияние на ход плавки, поскольку процесс плавки длится несколько часов. Во-первых, под облегчает зарождение пузырьков СО, вызывающих кипение расплава в основной и кислой печи, а во-вторых в кислой печи под дополнительно регулирует содержание Si в расплаве.

4. Жидкий металл всё время находится под слоем шлака, поэтому практически все вводимые в печь добавки попадают сначала на шлак, или проходят в металл через шлак. Поэтому в отдельные периоды плавки изменяют вязкость шлака и делают его проницаемым для О₂ или препятствующим прохождению Н₂ и N₂ из атмосферы печи в расплав.

Разновидности мартеновского процесса и классификация мартеновских печей

1. По типу применяемых шихтовых материалов различают:

• Скрап-процесс (основным компонентом шихты явл-ся металлический лом, а для повышения концентрации С используют 25-40% твёрдого чугуна. Такие печи работают в крупных промышленных центрах, где нет дом. печей, но есть большие запасы металлолома). (Санкт-Петербург, Волгоград)

• Скрап-рудный-процесс (основным компонентом шихты 55-75% явл-ся жидкий чугун, остальные компоненты – металлолом и железная руда).

• Рудный процесс (шихта на 100% состоит из жидкого чугуна, а в твёрдом виде подают только железную руду).

2. В зависимости от состава шлака и материала пода, мартеновские печи бывают: основными и кислыми.

3. По конструктивному признаку:

• Однованные

• Двухванные

• Стационарные

• Качающиеся

4. По вместимости:

• Малой (до 125т)

• Средней (от 125 до 300т)

• Большой (более 300т)

37. Окисление углерода и кипение мартеновской ванны.

Все реакции, протекающие в мартеновской печи, проходят на границе металл-шлак, поэтому величина этой поверхности имеет большое значение. Поверхность раздела Ме-ла со шлаком резко возрастает, при кипении Ме-ла, возникающего в р-те окисления углерода и выделения пузырьков CO. В р-те протекания этой реакции выгорает углерод, выравнивается t-ра и хим. состав расплава, удаляются сод-иеся в расплаве газы, облегчается процесс всплывания неметаллических включений и их растворения в шлаке. Кипение ванны способствует также удалению серы и фосфора. Поэтому ведение мартеновской плавки без кипения расплава невозможно, поэтому при сод-ии в готовой стали 0.05-1%С концентрация углерода в шихте должна быть на 0.4-0.5% выше, чем в выплавляемой стали. Процесс перехода кислорода из шлака в металле обычно выражается следующими реакциями:

CO₂, O₂, H₂O

ГАЗОВАЯ ФАЗА

(FeO)+{H₂O}→(Fe₂O₃)+{H₂}

ШЛАК

(Fe₂O₃)+[Fe]→FeO

[FeO]→[Fe]+[O]

МЕТАЛЛ

[FeO]+[C]→{CO}+[Fe] [FeO]+[Si]→(SiO₂)+[Fe]

под

Скорость подачи кислорода из атмосферы через шлак к металлу не велика и поэтому осуществляют присадки железной руды или окалины и продувают расплав кислородом или сжатым воздухом: Р-ия окисления углерода закисью Fe протекает с поглощением теплоты

поэтому следует ограничивать добавки железной руды. Р-ия окисления углерода кислородом газовой фазы протекает с выделением теплоты и интенсивность питания ванны кислородом может быть велика. Другим лимитирующим звеном в этой реакции является удаление СО из расплава.

Поэтому мартеновскую ванну делают мелкую и длина 900-тонного мартена составляет ≈25м, ширина 6,4 м и глубина ≈1,3м Обычно скорость окисления углерода в период кипения в зависимости от емкости печи колеблется от 0.2-0.8%С/час.