6. Мартеновский процесс
Как уже отмечалось, этот процесс осуществляется за счет внешнего источника тепла и позволяет благодаря этому перерабатывать практически любое количество металлолома.
6.1. Конструкция мартеновской печи
Выплавка стали осуществляется в одноименной печи. Это подовый агрегат, т.е плавку ведут на огнеупорной подине. Печь пламенная, регенеративная реверсивного типа.
Печь состоит из рабочего пространства, двух головок с вертикальными каналами, шлаковиков, регенераторов, боровов и дымовой трубы. Печь оборудована системами охлаждения, управления заслонками завалочных окон, реверсирования печи, а так же котлом-утилизатором и газоочисткой.
Рабочее пространство с головками образуют верхнее строение, остальные элементы конструкции относят к нижнему строению.
Линией раздела служит рабочая площадка печного пролета мартеновского цеха.
Рис. 6.1. – Конструкция мартеновского цеха.
Рабочее пространство образовано подиной с откосами, передней и задней стенками и перекрыто сводом. Оно опирается на металлические или железобетонные колонны. На колоннах размещены подовые балки, на них - прогоны из швеллеров или рельсов, поверх прогонов уложен подовый стальной лист.
Подина состоит из нескольких слоев огнеупорной кладки (асбест, шамот, магнезитовый кирпич, магнезитовая наварка). Подина с продольными, поперечными откосами образует ванну мартеновской печи. В заднем продольном откосе находится сталевыпускное отверстие.
Выше откосов расположены передняя и задняя стенки. Для осуществления заправки, задняя стенка наклонена наружу на 45 - 50˚, передняя – на 10 - 12˚.
В передней стенке устраивают 3 – 5 или 7 завалочных окон, которые перекрывают заслонками (крышками окон).
В задней стенке устраивают по 1 – 2 шлаковых отверстия, через которые осуществляют выпуск шлака в период плавления металла.
По верху передней и задней стенок указывают водоохлаждаемые балки, на которые опирается магнезитохромитовый свод арочной конструкции. Кладка рабочего пространства печи опирается на металлический каркас.
С торцов рабочего пространства печи расположены головки. Их назначение – подвод топлива и воздуха в рабочее пространство и отвод продуктов горения из рабочего пространства печи. Головки могут быть одно, двух и трехканальными в зависимости от теплотворной способности используемого топлива.
Вертикальные каналы переходят в шлаковики – кремоугольные камеры, в которых происходит осаждение плавильной пыли.
Затем идут регенераторы. Это камеры, заполненные огнеупорной насадкой, аккумулирующей тепло отходящих продуктов горения топлива. При реверсе печи аккумулированое насадкой тепло передается воздуху.
Используются насадки двух типов : Ксупера (со сплошными каналами) и Сименса (с сообщающимися каналами).
Мартеновские печи можно отапливать различными видами топлива: генераторным газом, мазутом, природным газом, смесью природного газа и мазута, смесями коксового и доменного газов.
При использовании так называемого низкокалорийного топлива (генераторный газ, коксодоменная смесь) для получения факела пламени с минимально необходимой температурой 1650˚С, эти газы подогревают в регенераторах.
Высококалорийное топливо (мазут, природный газ их смеси) сжигают холодными.
Воздух всегда нагревают в регенераторах до температуры 1000 - 1300˚С, потому что ни один вид топлива не обеспечивает получение факела с температурой 1650˚С при сжигании в холодном воздухе.
В зависимости от используемого топлива мартеновские печи отличаются конструктивно. При отоплении низкокалорийным топливом печи оборудуют трехканальными головками (один канал газовый и два воздушных), двумя парами шлаковиков и двумя парами регенераторов, тоже воздушных и газовых.
При использовании высококалорийного топлива их оборудуют одноканальными головками (только для воздуха), отпадает необходимость в газовых шлаковиках и регенераторах, т.е. конструкция печи существенно упрощается. Печь работает следующим образом. Топливо и воздух через головку подают в рабочее пространство. Здесь они смешиваются, и топливо сгорает, образуя высокотемпературный факел пламени. Тепло от факела передается шихтовым материалам, разогревает и расплавляет их и обеспечивает протекание всех физико-химческих процессов в сталеплавильной ванне.
Продукты горения топлива, пойдя через все рабочее пространство печи, покидает его через противоположную головку, попадают в шлаковик, где происходит осаждение наиболее крупных частиц плавильной пыли и шлака, и направляется в регенератор. Проходя через регенеративную насадку, продукты сгорания разогревают ее до температуры 1200…1500˚С в течение 5..10 мин. По прошествии этого времени срабатывает система реверсирования факела, и отводящая головка становится подводящей. Воздух, а в случае низкокалорийного топлива и газ, пропускают через разогретую насадку и направляют в рабочее пространство, и цикл повторяется.