Лекция 6

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

6.1. Краткая историческая справка

6.2. Конструкция и работа мартеновской печи

6.2.1. Конструкция мартеновской печи

6.2.2. Классификация конструкций

6.3. Теплотехнические основы работы мартеновской печи. Принцип регенерации тепла

6.4. Топливо мартеновских печей

6.5. Технология мартеновской плавки

6.5.1. Особенности мартеновской плавки

6.5.2. Периоды плавки

6.5.3. Роль шлака в мартеновском процессе

6.5.4. Основной мартеновский процесс

6.5.5. Кислый мартеновский процесс

6.1. Краткая историческая справка

В середине ХІХ столетия остро возникла необходимость переработки металлического лома в больших объемах. Конвертерным процессом эту задачу не удавалось решить в полном объеме.

Над этой проблемой долгое время (1840-1863 гг.) работали Пьер и Этиль Мартены путем сплавления чугуна и железного лома на поду в отражательных (пудлинтовых) печах. Однако, положительных результатов достичь не удавалось, так как в процессе экспериментов не достигалась температура, необходимая для расплавления металла. Это объяснялось тем, что для сжигания топлива подавался холодный воздух и температура в рабочем пространстве печи не превышала 1420-1460С, что на 60-80С ниже, чем необходимая температура для перевода расплавляемого металла в жидкое состояние.

Задача расплавления металлической ванны была решена после разработки принципа регенерации тепла Вильямом и Фридрихом Сименс. В 1861 г., т.е. использование тепла отходящих газов для подогрева воздуха, идущего на горение, что позволило достигнуть в отражательных печах температуры, достаточной для производства литой стали с любым содержанием углерода.

Первая успешно действовавшая регенеративная печь была построена Пьером Мартеном на заводе его отца Эмиля Мартена в Сирейне в 1864 г. по чертежу В.Сименса. Эта печь имела основные элементы современной мартеновской печи.

Печь была выложена динасовым кирпичом, а для пода использовали кварцевый песок. Так как эти материалы являются кислыми огнеупорами, то в этих печах сталь выплавляли кислым процессом, при котором нельзя удалять вредные примеси: фосфор и серу.

Для отопления печи П.Мартен применил газообразное топливо в смеси с воздухом, которое подогревалось в регенераторе. Плавки вели следующим образом: на поверхность прогретого пода загружали чугун, после расплавления которого в печь частями загружали железные крицы, стальной лом.. Эти материалы постепенно расплавлялись в жидком чугуне, понижали содержание углерода. В конце плавки в металл вводили марганцовистый чугун для раскисления и металл выпускали в ковш. В первых мартеновских печах выплавляли, преимущественно, стали с высоким содержанием углерода.

В России первые мартеновские печи были построены С.И.Мальцевым и А.А.Излосковым в 1866-1870 гг. на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе, Сормовском и др. заводах (садкой 2,5 т). По сравнению с первой французской печью конструкции русских печей были более совершенны, и они стали образцом для печей большой емкости.

Более чем столетний период развития мартеновского производства стали доказал высокое его совершенство и надежность. Уже к концу ХІХ в. садка печей достигла 40 т. К 1940 г. садка многих печей возросла до 300 т, что внесло значительные изменения в конструкцию печей и цехов. В 1955 г. в СССР была пущена первая 500-тонная мартеновская печь, а в 1961 г. – 900-тонная печь. В конце пятидесятых годов в СССР был реализован новый метод использования тепла отходящих продуктов сгорания топлива для нагрева скрапа в двухванновых печах. Двухванновые печи имеют производительность в 2 – 2,5 раза выше, чем однованновые, занимающие такую же площадь в цехе.