MS / Лекция_15

141

Допустим, что первоначально нагретой является насадка правой пары ре- генераторов. В этом случае воздух и газ, проходя через эти регенераторы, на- греваются до температуры 1100 – 1200оС и поступают в рабочее пространство печи.

В рабочем пространстве происходит их смешивание и сгорание топлива с образованием факела, имеющего температуру 1800 – 1900оС. Продукты горе- ния удаляются из рабочего пространства через левую головку печи при темпе- ратуре 1650 – 1750оС. Проходя через вертикальные каналы и шлаковики, про- дукты сгорания топлива поступают в левую пару регенеративных нагревателей при температуре 1500 – 1550оС. Проходя через насадку регенераторов, продук- ты горения нагревают ее, после чего по боровам подаются к дымовой трубе.

Через 10 – 20 минут насадка правых регенераторов остывает и не обеспе- чивает необходимого нагрева газа и воздуха. К этому моменту насадка левых регенераторов нагревается до высокой температуры. Поэтому, для сохранения температуры факела в рабочем пространстве печи на требуемом уровне, на- правление движения воздуха и газа меняют (перекидка клапанов). После этого левая пара регенераторов используется для нагрева газа и воздуха, а правые ре- генераторы нагреваются за счет тепла отходящих из рабочего пространства пе- чи газов.

При использования для отопления печи высококалорийного топлива (природный газ, мазут и др.) необходимость в его нагреве отпадает. При этом мартеновская печь может работать с одной парой регенераторов для нагрева воздуха.

15.2 Основные элементы конструкции мартеновской печи

Мартеновские печи в зависимости от их конструкции могут быть стацио- нарными и качающимися.

В зависимости от массы металлической шихты мартеновские печи делят на печи малой (≤ 125 т), средней (125 – 300 т) и большой (> 300 т) вместимости.

142

Рисунок 15.2 – Конструкция стационарной мартеновской печи:

А – поперечный разрез рабочего пространства; Б – разрез по головкам печи; 1 – рабочее пространство; 2 – свод; 3 – подина; 4 – сталевыпускное отверстие; 5 – отверстие в задней стенке для слива шлака; 6 – завалочные окна; 7 – передняя стенка; 8 – задняя стенка; 9 – головка; 10 – вертикальные каналы; 11 – шлако- вик; 12 – регенераторы (воздушный и газовый); 13 – насадка газового регенера- тора; 14 – борова; 15 – рабочая площадка

Основные элементы конструкции стационарной мартеновской печи пока- заны на рисунке 15.2.

Относительно уровня рабочей площадки, которая обычно располагается на 5 – 7 м выше нулевой отметки цеха, конструкцию мартеновской печи приня- то делить на верхнее и нижнее строение.

Верхнее строение, расположенное выше рабочей площадки, включает ра- бочее пространство и головки печи. К нижнему строению, расположенному под

143

рабочей площадкой, относятся шлаковики, регенераторы и борова с перекид- ными устройствами. Под рабочей площадкой обычно располагаются также вен- тиляторы для подачи через регенераторы в печь воздуха и другое вспомога- тельное оборудование.

Рабочее пространство мартеновской печи (рисунок 15.3) ограничено сверху сводом, снизу подом (подиной), по бокам стенками (передней и задней).

Рисунок 15.3 – Поперечный разрез рабочего пространства мартеновской печи

На границе задней стенки и подины в центральной части печи расположено ста- левыпускное отверстие, предназначенное для выпуска из печи металла и шлака. Задние стенки крупных мартеновских печей могут иметь отверстия для удале- ния шлака из печи по ходу плавки. В передней стенке печи имеются завалочные окна, через которые в рабочее пространство загружают твердую шихту и по специальному приставному желобу заливают жидкий чугун. В торцах рабочего пространства расположены головки, предназначенные для организации сжига- ния топлива, а также отвода из рабочего пространства продуктов горения.

Схема футеровки подины основной мартеновской печи показано на ри- сунке 15.4. Заднюю и переднюю стенки основной мартеновской печи выклады- вают из магнезитового кирпича. Своды основных мартеновских печей обычно

144

выполняют из магнезитохромитового кирпича. Наиболее удачной конструкци- ей свода является распорно-подвесная (рисунок 15.5).

Рисунок 15.4 – Устройство подины основной мартеновской печи:

1 – наварка (магнезитовый порошок, молотый обожженный доломит); 2 - маг- незитовый кирпич; 3 – шамотный кирпич; 4 – тепловая изоляция (пористый шамот); 5 – стальной лист

Рисунок 15.5 – Узел крепления подвесного свода рабочего пространства марте- новской печи:

1 – опорная планка; 2 – поперечный прут диаметром 32 мм, выполненный по профилю свода; 3 – усиленная подвеска из стали 2Х18Н9Т; 4 – штырь диамет- ром 16 мм, впрессованный в усиленную подвеску; 5 – крюк-подвеска диамет- ром 16 мм из стали Ст3; 6 – стальная прокладка толщиной 0,5 мм

145

Кладка рабочего пространства мартеновских печей, несмотря на значи- тельную ее толщину, не может эксплуатироваться без металлического каркаса. Это объясняется тем, что она выполняется из отдельных кирпичей, слабо свя- занных друг с другом, имеет несимметричную форму и в связи с расширением при нагреве в ней возникают значительные усилия.

Для сохранения формы и размеров основных элементов печи детали кар- каса, которые подвергаются наибольшему тепловому воздействию, изготовле- ны в виде пустотелых стальных охлаждаемых конструкций (кессоны газовых пролетов, пятовые балки, рамы и заслонки завалочных окон, холодильники в верхней части задней стенки, в столбиках между завалочными окнами, амбра- зурах шлаковых отверстий и кислородных фурм и др.). При этом используют как водяное, так и испарительное охлаждение.

Шлаковики служат для улавливания плавильной пыли и шлаковых час- тиц, которые выносятся отходящими газами из рабочего пространства, и тем самым предохраняют насадки регенераторов от засорения. Сечение шлаковика гораздо больше сечения вертикального канала. Поэтому при попадании дымо- вых газов в шлаковик их скорость резко уменьшается и, кроме того, изменяется направление движения газов. Это приводит к тому, что 50 – 70% плавильной пыли оседает в шлаковиках. Однако, в шлаковиках осаждается наиболее круп- ная пыль, 10 – 25% пыли оседает в насадках регенераторов, а наиболее мелкая пыль уносится в дымовую трубу.

С целью интенсификации процесса выплавки стали в мартеновских печах используют продувку ванны кислородом. Для продувки используют кислород- ные фурмы, конструкция которых показана на рисунке 15.6. Фурмы вводят в

рабочее пространство печи через охлаждаемые водой амбразуры, установлен- ные в своде.

Фурма состоит из трех концентрически расположенных стальных труб и головки с соплами, изготовленной из литой, точеной или штампованной меди.

В зависимости от конструкции головки по центральной трубе подается вода или кислород. Наибольшее распространение получили фурмы с шестью

146

Рисунок 15.6 – Шестисопловая сводовая ки- слородная фурма

соплами, расположенными под углом 30о к вертикали. При уменьшении числа сопел и угла их наклона уменьшается реакционная зона, реакция обезуглеро- живания протекает более бурно с большим числом всплесков и брызг.

Для уменьшения разбрызгивания шлака и металла сопло фурмы обычно опускают до границы раздела шлак-металл.

В зависимости от интенсивности продувки в своде печи устанавливают от одной до пяти кислородных фурм. Для подъема и опускания фурм исполь- зуют индивидуальные электрические лебедки, установленные на специальных площадках по обе стороны печи.

15.3 Особенности конструкции двухванной мартеновской печи

При работе мартеновских печей с интенсивной продувкой ванны кисло- родом отходящие газы выносят из рабочего пространства печи большое коли- чество мелкой пыли, которая практически не оседает в шлаковиках и попадает в регенераторы. В результате оседания пыли в насадке регенеративных нагре- вателей снижается эффективность их тепловой работы и резко увеличиваются

147

затраты труда при обслуживании регенераторов. В связи с этим было предло- жено использовать тепло отходящих газов для нагрева шихтовых материалов в рабочем пространстве печи. Это решение реализовано при разработке техноло- гии выплавки стали в двухванных мартеновских печах.

Схема двухванной мартеновской печи показана на рисунке 15.7.

Рисунок 15.7 – Схема двухванной мартеновской печи:

1 – ванна I; 2 – ванна II; 3 – кислородные фурмы; 4 – топливно- кислородные горелки

Двухванная мартеновская печь имеет два рабочих пространства (ванны), перекрытые одним высоко расположенным сводом. Шлак периода плавления, имеющий 20 – 24% Σ(FeO) и B = 1,6 – 2,0, при продувке ванны кислородом вспенивается. Поэтому для нормальной работы печи такой конструкции долж- ны иметь более глубокие ванны, чем обычные мартеновские печи такой же сад- ки.

Каждое рабочее пространство имеет завалочные окна, сталевыпускное отверстие, топливно-кислородные горелки и кислородные фурмы, которые вво- дятся в рабочее пространство через амбразуры в своде.

Двухванные печи оборудованы двумя головками, двумя вертикальными каналами, двумя шлаковиками, системой боровов и перекидных клапанов.

Так как двухванные печи не имеют регенераторов, для предохранения кладки нижнего строения печи температуру отходящих газов несколько пони-

148

жают, впрыскивая в шлаковики воду. Это обеспечивает также получение в них рыхлого шлака. При этом уменьшается трудоемкость работ по очистке шлако- виков.