6.4. Интенсификация мартеновского процесса

Основным недостатком мартеновского процесса является значительная деятельность плавки (7…10 часов) и низкая производительность, что обусловлено медленным протеканием тепло – и массообменных процессов. Если при выплавке стали в кислородных конвертерах скорость нагрева металла составляет 25…30 ˚ в мин., а скорость окисления углерода достигает 0,4…0,5% в мин., то в мартеновской печи металл нагревает со скоростью 1...2˚ в мин., а углерод окисляется со скоростью 0,008…0,01% в мин.

Теплообмен в мартеновской печи происходит за счет теплопроводности конвекции и излучения. При этом примерно 95% тепла передается излучением. Т.е. во всех случаях движущей силой является разность температур факела и ванны.

Температуру факела можно определить по формуле

(6.1)

где Q ^P_H - теплотворная способность топлива;

Q^T_Ф и Q^В_Ф - физическое тепло топлива и воздуха;

Q_ДИС – потери тепла на диссоциацию продуктов сгорания;

ΣViCi – теплосодержание продуктов сгорания.

Из этой формулы видно, что теплообмен можно интенсифицировать, повышая температуру факела путем использования высококалорийного топлива, повышением физического тепла топлива и воздуха и снижая количества дымовых газов.

В реальных условиях это достигается применением природного газа и мазута и обогащения кислородом воздуха.

При обогащении воздуха кислородом до 25% производительность мартеновской печи возрастает на 20…25%, при обогащении до 30% производительность увеличивается на 40%.

Этот прирост производительности обусловлен ростом температуры факела до 1800…1900˚С, более полным сжиганием топлива, увеличением тепловой нагрузки, повышением окислительной способности атмосферы печи, лучшей организацией факела за счет высокой кинетической энергии кислородной струи при подаче его в факел. Т.е. использование кислорода для интенсификации горения топлива является многоцелевым фактором.

Другим направлением использования кислорода является его использование для непосредственной продувки металлической ванны. Осуществляется она с помощью фурм, аналогичных конвертерным и вводимым в рабочее пространство печи через свод. При этом произошли коренные изменения в технологии плавке.

За счет окисления примесей чугуна в зоне продувки температура достигла 2500˚С, снизился расход твердых окислителей, что позволило снизить расход шлакообразующих и флюсов.

Это позволило снизить расход топлива на плавку. Ускорились массообменные процессы и шлакообразование.

При комбинированном применении кислорода (в факел во время заливки и прогрева, в ванну во время плавления и доводки) и при организации скоростной завалки шихты была достигнута рекордная продолжительность плавки в 250 – тонной мартеновской печи 3часа -3часа 30минут.

Технология эта имеет, естественно, и недостатки: снизился примерно на 1% выход жидкой стали, увеличилось до 15…20 кг на тонну стали количество выделяющейся из печи пыли, снизилась стойкость главного свода.