- •Общее описание печи 406
- •Часть 1.Производство чугуна и железа
- •Глава 1.Сырые материалы и их подготовка
- •§1. Железные руды
- •§2. Основные месторождения железных руд
- •§3. Марганцевые руды
- •§4. Флюсы и отходы производства
- •§5. Подготовка железных руд к доменной плавке
- •§6. Топливо
- •Глава 2. Конструкция доменной печи
- •§1. Общее описание печи
- •§2. Профиль печи и основные размеры
- •§3. Фундамент, кожух и холодильники
- •§4. Футеровка печи
- •§6. Колошниковое устройство
- •Глава 3. Доменный процесс
- •§1. Загрузка шихты и распределение материалов на колошнике
- •§2. Распределение температур, удаление влаги и разложение карбонатов
- •§3. Процессы восстановления
- •1. Восстановление железа
- •2. Восстановление марганца и выплавка марганцовистых чугунов
- •3. Восстановление кремния и выплавка кремнистых чугунов
- •4. Восстановление фосфора
- •5. Восстановление других элементов
- •§4. Образование чугуна
- •§5. Эбразование шлака и его свойства
- •§6. Поведение серы
- •§ 7. Дутье, процессы в горне и движение газов в печи
- •1. Дутье
- •2. Процессы в горне
- •3. Движение газов в печи и изменение их температуры, состава, количества и давления
- •§8. Интенсификация доменного прцесса
- •1. Нагрев дутья
- •2. Увлажнение дутья
- •3. Повышенное давление газа
- •4. Обогащение дутья кислородом
- •5. Вдувание в горн углеродсодержащих веществ
- •6. Комбинированное дутье
- •§ 9. Продукты доменной плавки
- •§ 10. Управление процессом, контроль, автоматизапще
- •§ 11. Организация ремонтов, задувка и выдувка печи
- •Глава 4. Оборудование и работа обслуживающих доменную печь участков
- •§ 1. Подача шихты в доменную печь
- •§ 2. Воздухонагреватели и нагрев дутья
- •§ 3. Очистка доменного газа
- •§ 4. Выпуск и уборка чугуна
- •§ 5. Выпуск и уборка шлака
- •Глава 5.Показатели работы доменных печей
- •§ 1. Материальный и тепловой балансы плавки
- •§ 2. Расход кокса
- •§ 3. Основные технические показатели
- •§ 1. Актуальность проблемы
- •§ 2. Процессы твердофазного восстановления железа
- •§ 3. Процессы жидкофазного восстановления (пжв)
- •§ 4. Решение проблем охраны природы и охраны труда
- •§ 1. История развития сталеплавильного производства
- •§ 2. Классификация стали
- •§ 3. Основные реакции и процессы сталеплавильного производства
- •1. Термодинамика сталеплавильных процессов
- •2. Кинетика сталеплавильных процессов
- •3. Сталеплавильные шлаки
- •4. Основные реакции сталеплавильных процессов
- •6. Неметаллические включения
- •7. Раскисление и легирование стали
- •§ 4. Шихтовые материалы сталеплавильного производства
- •§ 1. Разновидности конвертерных процессов
- •1. Конвертерные процессы с донным воздушным дутьем
- •2. Кислородно-конвертерные процессы
- •§ 2. Устройство кислородных конвертеров для верхней продувки
- •§ 3. Шихтовые материалы кислородно-конвертерного процесса
- •§ 4. Плавка в кислородном конвертере с верхней продувкой
- •1. Технология плавки
- •2. Режим дутья
- •3. Поведение составляющих чугуна при продувке
- •4. Шлаковый режим
- •5. Раскисление и легирование
- •6. Тепловой режим
- •7. Потери металла при продувке
- •8. Основные технические показатели
- •§ 5. Конвертерные процессы с донной продувкой кислородом
- •§ 6. Конвертерные процессы с комбинированной продувкой
- •6 7. Плавка с увеличенным расходом лома
- •§ 8. Передел высокофосфористых чугунов
- •§ 9. Передел пригодно легированных чугунов
- •§ 10. Экология, очистка конвертерных газов
- •§ 11. Автоматизация и контроль конвертерной плавки
- •6 12. Процессы с аргоно- и парокислородным дутьем
- •§ 13. Производство в конвертерах стали для литья
- •§ 1. Конструкция и работа мартеновской печи
- •1. Назначение и устройство отдельных элементов печи
- •§ 2. Тепловая работа и отопление мартеновских печей
- •6 3. Общая характеристика мартеновского процесса
- •1. Разновидности процесса
- •2. Особенности технологии мартеновской плавки
- •3. Шлакообразование и роль шлака в мартеновском процессе
- •§ 4. Основной мартеновский процесс и его разновидности
- •§ 5. Кислый мартеновский процесс
- •§ 7. Автоматизация работы мартеновской печи
- •§ 8. Тепловой и материальный балансы мартеновской плавки
- •Глава 4.Выплавка стали в электрических печах
- •§ 1. Устройство дуговых электропечей
- •1. Общее описание печи
- •2. Рабочее пространство печи
- •3. Рабочее пространство высокомощных водоохлаждаемых печей
- •4. Механическое оборудование печей
- •5. Электроды и механизмы для их зажима и перемещения
- •6. Электрооборудование дуговой печи
- •§ 2. Электрический режим
- •§ 3. Выплавка стали в основных дуговых электропечах
- •1. Шихтовые материалы электроплавки
- •2. Традиционная технология с восстановительным периодом
- •3. Выплавка стали методом переплава
- •5. Плавка в высокомощных водоохлаждаемых печах
- •6. Плавка с использованием металлизованных окатышей
- •7. Основные технические показатели
- •§ 4. Выплавка стали в кислых дуговых электропечах
- •§5. Электродуговые печи постоянного тока
- •§6. Работа электродуговых печвй и экология
- •§7. Выплавка стали в индукционных печах
- •1. Устройство индукционной печи повышенной частоты
- •2. Технология плавки
- •3. Плавка в вакуумных индукционных печах
- •Глава 5. Слитки и разливка стали
- •§1. Способы разливки стали. Разливка сифоном и сверху
- •§2. Кристаллизация и строение стальных слитков 1. Кристаллизация стали
- •2. Слиток спокойной стали
- •3. Слиток кипящей стали
- •4. Слиток полуспокойной стали
- •§ 3. Химическая неоднородность слитков
- •§ 6. Особенности разливки спокойной стали
- •1. Технология разливки
- •2. Защита металла в изложнице от окисления
- •3. Специальные методы теплоизоляции и обогрева верха слитка
- •17. Особенности разливки кипящей стали
- •§8. Дефекты стальных слитков
- •§1. Общая характеристика непрерывной разливки
- •1. Разновидности и преимущества способа
- •2. Основные типы унрс
- •3. Затвердевание непрерывно вытягиваемого слитка
- •§ 2. Устройство установок непрерывной разливки 1. Унрс с вытягиванием и скольжением слитка
- •2. Унрс без скольжения слитка в кристаллизаторе
- •3. Литейно-прокатные агрегаты
- •§ 4. Производительность унрс
- •§1. Общие условия
- •§ 2. Технологические основы внепечного рафинирования
- •§ 3. Современные способы вакуумирования
- •§4. Обработка металла вакуумом и кислородом
- •§5. Метод продувки инертными газами
- •§ 6. Аргонокислородная продувка
- •§7. Внепечная обработка и производство высокохромистых сталей и сплавов
- •§8. Обработка стали шлаками
- •§9. Введение реагентов в глубь металла
- •§ 10. Предотвращение вторичного окисления
- •§11. Методы отделения шлака от металла ("отсечки" шлака)
- •§ 12. Комбинированные (комплексные) методы внепечной обработки
- •§ 13. Внепбчная обработка стали
- •§ 14. Обработка стали в процессе кристаллизации
- •§ 15. Внепечная обработка стали и проблемы экологии
- •Глава 8. Комплексные технологии внепечной обработки чугуна и стали
- •§ 1. Внбдомбнная дбсульфурация чугуна
- •§ 2. Внедоменная дефосфорация чугуна
- •§ 3. Проведение обескремнивания и дефосфорации чугуна
- •§ 4. Совместное проведение операций десульфурации и дефосфорации
- •§ 5. Комплексные технологии внепечной обработки чугуна и стали
- •§ 1. Конструкции сталеплавильных агрегатов непрерывного действия (санд)
- •§ 2. Переплав металлолома
- •§ 3. Перспективы развития непрерывных процессов
- •§1. Вакуумный индукционный переплав
- •§2. Вакуумный дуговой переплав
- •§ 3. Элбктрошлаковый переплав
- •§ 4. Электронно-лучевой и плазменно-дуговой переплавы
- •§ 5. Перспективы развития переплавных процессов
- •Глава 2. Ферросплавная печь
- •§ 1. Восстановительные ферросплавные печи
- •§ 2. Рафинировочные ферросплавные печи
- •§3. Загрузка шихты в ферросплавные печи
- •Глава 5. Производство силикомарганца
- •Глава 6. Производство углеродистого феррохрома
- •Глава 7. Основы технологии производства
- •Глава 2. Металлургия меди
- •§ 1. Свойства меди и еб применение
- •§2. Сырье для получения меди
- •§ 3. Пирометаллургический способ производства меди
- •1. Подготовка медных руд к плавке
- •2. Плавка на штейн
- •3. Конвертирование медного штейна
- •4. Рафинирование меди
- •§ 1. Свойства никеля и его применение
- •§2. Сырье для получения никеля
- •§3. Получение никеля из окисленных руд
- •§4. Получение никеля
- •§1. Свойства алюминия и его применение
- •§2. Сырые материалы
- •§ 3. Производство глинозема
- •1. Способ Байера
- •2. Способ спекания
- •§ 4. Электролитическое получение алюминия
- •§ 5. Рафинирование алюминия
- •§1. Основы хлоридных методов производства металлов
- •§ 2. Производство магния
- •§ 3. Производство титана
- •§ 1. Правовые аспекты проблем охраны природы
- •Раздел X включает перечень задач, стоящих перед экологическим контролем.
- •§ 2. Основные направления охраны окружающей среды и рационального природопользования
- •§ 3. Охрана природы и металлургия.
- •§ 4. Защита воздушного бассейна
- •§ 5. Охрана водного бассейна
- •§ 6. Утилизация шлаков
- •§ 7. Использование шламов и выбросов
- •§ 8. Использование отходов смежных производств
- •§ 9. Использование вторичных энергоресурсов
- •§ 10. Использование металлургических агрегатов для переработки бытовых отходов
- •153008, Г. Иваново, ул. Типографская, 6.
6 3. Общая характеристика мартеновского процесса
1. Разновидности процесса
В мартеновских печах можно переплавлять в сталь чугун и скрап любого состава и в любой пропорции.
В зависимости от состава шихты мартеновский процесс делят на несколько разновидностей:
1. Скрап-процесс – процесс, при котором основной сос тавной частью шихты является стальной скрап. Скрап- процесс обычно применяют в цехах металлургических и маши ностроительных заводов, в составе которых нет доменных печей и которые расположены в крупных промышленных цент рах, где много металлолома.
Кроме скрапа, в шихту загружают некоторое количество (25-45%) чугуна.
2. Скрап-рудный процесс – передел в мартеновских печах шихты, твердая составляющая которой – скрап и железная руда. Основная масса шихты (55–75 %) – жидкий чугун. Когда металлическая шихта на 100 % состоит из жидкого чу гуна (скрапа нет), а в печь в твердом виде заваливают только железную руду, процесс называют рудным.
В зависимости от состава шлака и материала пода мартеновский процесс может быть "основным" и "кислым".
361
2. Особенности технологии мартеновской плавки
Технология плавки стали в мартеновских печах имеет ряд особенностей:
Окислительный характер газовой фазы печи. Через ра бочее пространство мартеновской печи над ванной проходит огромное количество газа. Если учесть, например, что на 1 т стали в 500-т печи расходуется ~ 4200 МДж, то при отоплении печи смесью коксового и доменного газов с теп лотой сгорания 8,4МДж/м3 потребуется на плавку газа 500 • 4200/8,4 = 250000 м3. На 1 м3 газа при а = 1,15*1,20 расходуется ~2м3 воздуха и образуется ~3м3 продуктов сгорания. Следовательно, за плавку через рабочее пространство печи пройдет 250000 • 3 = 750000 м3 продуктов сгорания. Продолжительность плавки в 500-т печи составляет 7–10 ч, т.е. из рабочего пространства печи вы летает за 1ч 75000–100000 м3 продуктов сгорания (расчет ведут на объем газов в холодном состоянии). Если учесть расширение газов при нагреве (до 1700 °С примерно в семь раз), то можно представить, с какой скоростью печные газы проносятся над ванной. Газы имеют в своем составе угле- родсодержащие и водородсодержащие соединения (СО, различ ные углеводороды, сажистые частички углерода, некоторое количество СО2, а также и О2, так как воздух для горения подают с избытком). При горении углерод- и водородсодер- жащих соединений образуются СО2 и Н2О. Следовательно, продукты сгорания любого топлива содержат кислород, окис лительные газы СО2 и Н2О и некоторое количество азота N2. Таким образом, характер атмосферы мартеновской печи во все периоды плавки окислительный, и парциальное давление кислорода в атмосфере почти всегда велико. За плавку ван на поглощает 1–3 % кислорода от массы металла. Этот кис лород расходуется в основном на окисление примесей, часть его расходуется на окисление железа.
Тепло к ванне поступает сверху, поэтому температура шлака выше, чем металла, и по глубине ванны имеет место различие температур металла. Толщина шлака в мартеновских печах колеблется в пределах от 50 до 500 мм, глубина ван ны металла – от 500 до 1500 мм (в зависимости от вмести мости конструкции печи). Выравниванию .температуры по глу бине ванны способствуют пузыри СО, выделяющиеся в резуль-
362
тате окисления углерода, и, как следствие, кипение ванны. При отсутствии кипения мог бы происходить перегрев верхних слоев ванны и недостаточный нагрев нижних. Однако, несмотря на кипение ванны, некоторый перепад температур по глубине ванны сохраняется, особенно между шлаком и металлом. В начале кипения этот перепад составляет 70–100 °С, а в конце 20–50 °С. По длине печи температура металла также неодинакова. Под факелом температура металла несколько выше, чем у отводящей головки.
Участие пода печи в протекающих процессах. В отли чие от плавки в конвертерах, которая продолжается всего 15–30 мин, плавка в мартеновской печи продолжается не сколько часов, поэтому влияние взаимодействия металла с подиной оказывается очень ощутимым. Подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже.
Четвертая особенность технологии мартеновской плав ки заключается в том, что жидкий металл все время нахо дится под слоем шлака (шлак примерно вдвое легче метал ла). Практически все вводимые в печь добавки попадают на шлак или проходят в металл через шлак. Кислород из атмо сферы печи в металл переходит также через шлак. Если учесть, что тепло от факела к металлу также передается через шлак, то становится понятной огромная роль шлака в мартеновском процессе. По существу руководство ходом плавки заключается в том, что меняют состав, температуру и консистенцию шлака и таким образом добиваются получения металла нужного- состава и качества.