6.2. Конструкция и работа мартеновской печи

6.2.1. Конструкция мартеновской печи

Мартеновская печь – это сталеплавильный агрегат, в котором процесс выплавки стали протекает на поду с активным участием атмосферы рабочего пространства. Печь относится к типу пламенных, отражательных, регенеративных печей реверсивного действия с использованием жидкого и газообразного топлива.

Мартеновская печь имеет симметричную конструкцию и состоит из верхнего и нижнего строений.

Верхнее строение печи, расположенное над рабочей площадкой цеха, состоит из рабочего пространства 12, головок 1 и вертикальных каналов 2.

Нижнее строение печи расположено под рабочей площадкой цеха и состоит из шлаковников 3, предназначенных для отделения от дымовых газов частичек, уносимых ими из плавильного пространства шлака и пыли, регенеративных камер 5 и боровов 4 с перекидными клапанами. В регенераторах осуществляется подогрев воздуха и газа до поступления в плавильное пространство. Тепло для их нагрева отдают дымовые газы, периодически проходящие через регенераторы.

Направление движения дымовых газов, воздуха и топлива регулируется поочередным открытием тех или иных перекидных клапанов.

Печь работает следующим образом. Воздух, проходя через соответствующие клапана, каналы нагревается в регенераторе до температуры 1100-1200 С.В рабочем пространстве печи происходит смешение топлива с воздухом и сгорание его с образованием факела пламени, имеющего температуру 1800-1900 С.Продукты сгорания (дым) с температурой 1650-1700 С проступают в каналы противоположной левой головки, затем в вертикальные каналы, в шлаковники и регенераторы (с температурой 1500-1550 С). Из регенераторов дымовые газы направляются по боровам через котел-утилизатор и дымоочистку в дымовую трубу. По истечении определенного промежутка времени (15-20 мин) после нагрева насадок левого регенератора и соответствующего охлаждения насадок правого регенератора производится изменение направления движения воздуха на обратное при помощи перекидных клапанов

6.2.2. Классификация конструкций

Мартеновские печи подразделяются:

• стационарные;

• качающиеся.

Стационарные печи имеют ванну, смонтированную в неподвижной металлической арматуре печи.

Качающиеся печи имеют ванну, которая поворачивается относительно продольной оси на определенный угол с целью периодического удаления шлака из рабочего пространства.

В зависимости от материала футеровки подины печи подразделяются:

- основные;

- кислые.

Основные – позволяют перерабатывать шихту с высоким содержанием фосфора и серы. Огнеупорный материал подины – магнезит или смесь магнезита с доломитом.

Кислые – применяются для выплавки высококачественных сталей и рядовых сталей при отсутствии в шихте фосфора и серы.

Огнеупорный материал подины – динас или кварц.

Мартеновские печи подразделяются:

- однованновые;

- двухванновые.

6.3.Теплотехнические основы работы мартеновской печи. Принцип регенерации тепла

Для получения стали в жидком состоянии выпуска из печи и разливки, ее необходимо нагреть до температуры 1600-1650 С. Металл может быть нагрет до этой температуры, если продукты сгорания факела имеет еще более высокую (на 100-150С) температуру – tн, т.е. 1750 – 1800С.

Для достижения практической температуры продуктов сгорания факела tн=1750 - 1800С с учетом потери тепла в окружающую среду, степени диссоциации продуктов горения, теоретическая температура (калориметрическая) горения должна быть

, где k = 0,75. Это пирометрический коэффициент, зависящий от отдачи тепла нагреваемым предметом, потерь тепла в окружающую среду и от степени диссоциации продуктов горения.

tт = 2350С

Однако, как показывают результаты расчетов, приведенные в табл. 1, ни один вид топлива при сжигании его в холодном воздухе не обеспечивает этой минимальной величины. В связи с этим для осуществления сталеплавильного процесса в мартеновской печи необходим дополнительный источник тепла, который позволил бы достичь температуру 2350С.

Таблица 6.1

Калориметрическая температура горения топлива

Топливо	Теплопроводная способность, Qт, кДж/м3(кг) (средняя)	Калориметрическая температура, tт, С
		холодный воздух	нагретый воздух до 1100С
Коксовый газ	17500	2100	2610
Доменный газ	3800	1400	2250
Мазут	39700	2140	2650
Природный газ	35200	2030	2550

Калориметрическую температуру горения топлива в мартеновской печи можно определить по формуле:

;

где - теплотворная способность топлива, кДж/м3(кг);- физическое тепло нагретого воздуха, кДж/м 3;V - объем отдельных составляющих продуктов сгорания, м3; - соответствующие средние теплоемкости продуктов сгорания.

Следовательно, источником дополнительного тепла является физическое тепло предварительно нагретого воздуха. По условиям службы огнеупоров в регенеративных насадках максимально возможная температура подогрева воздуха в среднем составляет 1000-1200С, что является достаточной величиной для достижения необходимого значения калориметрической температуры факела.

Таким образом, главной теплотехнической основой работы мартеновской печи является необходимость предварительного нагрева воздуха путем реализации принципа регенерации тепла.