20

Тепло к ванне поступает сверху, а отводится снизу через подину, увеличение интенсивности кипения приводит к вспениванию шлака и металла по глубине у подины Высота слоя шлака колеблется от 3 до 500 мм, глубина ванны металла — от

500 до 1500 мм Выравнивание температур происходит в результате кипения ванны вследствие

образования пузырьков оксида углерода. Резкое увеличение интенсивности кипения приводит к вспениванию шлака и его выбросу через рабочие окна, поэтому к нормированным параметрам следует отнести скорость обезуглероживания металла.

Основным физико-химическим процессом при ведении мартеновской плавки является взаимодействие между шлаком и металлом. По существу управление ходом плавки заключается в изменении состава, температуры и консистенции шлака, поэтому соблюдение шлакового режима в каждый период плавки является нормированием химических параметров процесса.

Основные нарушения параметров безопасности

При выплавке стали в мартеновской печи при высоких температурах происходят сложные физико-химические превращения в результате расплавления твердой шихты, взаимодействия металла и шлака, газов, огнеупорной футеровки рабочего пространства печи. В течение цикла плавки или кампании печи возникают периодические или постоянные нарушения параметров безопасности, причем некоторые из них устраняются сразу же при выявлении, а другие требуют остановки и капитального ремонта печи.

Нарушения параметров безопасности процесса по ходу плавки носят разнообразный характер и распределяются по периодам плавки. Одним из видов являются нарушения, вызываемые заваливаемым в печь стальным или чугунным скрапом. Металлическая часть шихтовых материалов может содержать вредные примеси: серу, цинк, олово, свинец, эмаль и т. п. Содержащийся в скрапе цинк при высокой температуре легко улетучивается и в виде оксида цинка отлагается в насадках регенераторов или дымогарных трубах котлов-утилизаторов, выводя их из строя. Пары цинка отрицательно влияют на динасовую кладку рабочего пространства печи, разрушая ее в течение нескольких плавок.

Особенностью свинца является его низкая температура плавления и большая плотность. Вследствие этого загружаемый с металломом свинец быстро плавится, стекает на подину, проникает в мельчайшие трещинки и в ряде случаев просачивается через нее. Такие явления могут вызвать уход металла через подину. Значительно снижает ценность скрапа засоренность его песком, землей или мусором. Попадая на подину или откосы ванны, песок разъедает наварку, увеличивает количество шлака и требует дополнительного расхода известняка или извести.

К серьезным нарушениям параметров процесса следует отнести изменения газодинамических параметров внутри печи. При хорошо организованном факеле пламя в рабочем пространстве печи будет не очень длинным, жестким и узким, без

21

признаков набегания на переднюю и заднюю стенки печи и без завихрений к своду рабочего пространства. Нормальные тепловые нагрузки должны обеспечивать расположение конца пламени в рабочем пространстве не далее 4-го завалочного окна. Нарушения теплового режима вызывают преждевременный износ футеровки мартеновской печи, характер которого в зависимости от направления потока газов весьма сложен.

Повышенный износ свода может быть следствием газодинамических воздействий при завихрениях, а также может возникать в результате изменения направления движения газового потока при отражении от поверхности ванны. Изменение направления движения газового потока является основным фактором износа огнеупорной кладки головки печи.

Часто повторяются нарушения тепловых параметров при ведении плавки в мартеновской печи. О температуре рабочего пространства судят обычно по температуре внутренней поверхности свода. Максимальная температура рабочего пространства определяется температурой плавления огнеупорного материала свода, а также температурой выпуска стали, которая зависит от содержания в стали углерода и для большинства марок составляет 1600°С. Выпуск из печи высокоуглеродистых сталей производят при температуре немного ниже 1600°С, а низкоуглеродистые и некоторые специальные стали — выше 1600° С Ввиду того что тепло в рабочем пространстве мартеновской печи передается от

газовой фазы через шлак металлу, шлак всегда имеет более высокую температуру, чем металл. В зависимости от толщины шлакового покрова, его жидкотекучести температура шлака может быть выше температуры металла на 20—50° С и более. Избыточная тепловая нагрузка в большинстве случаев приносит вред преждевременно изнашиваются кладка головок, вертикальные каналы и оплавляются верхние ряды насадок.

К нарушениям параметров безопасности относится и износ огнеупорной футеровки в мартеновской печи, основными причинами которого являются, взаимодействие их с оксидами железа и шлаком, деформация под нагрузкой, оплавление, растрескивание, механические повреждения. Одной из наиболее важных причин разрушения огнеупоров является их взаимодействие с оксидами железа и шлаком.

Разрушение огнеупоров в рабочем пространстве печи происходит непрерывно, причем более крупные частицы падают вниз, а мелкие увлекаются газовым потоком во взвешенном состоянии. Много пыли переходит в газовую атмосферу и уносится из рабочего пространства во время заправки печи. В течение каждой плавки значительное количество плавильной пыли уносится из рабочего пространства вследствие испарения с поверхности металла оксида железа (II), который имеет более низкую температуру испарения. Вследствие этого выходящие из рабочего пространства мартеновской печи продукты сгорания содержат большое количество пыли, наиболее крупные частицы которой оседают в шлаковиках, а более мелкие в регенеративных камерах, что приводит к нарушению газодинамических и температурных параметров процесса.