Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Производство стали в мартеновских печах

Производство стали в мартеновских печах

Мартеновская печь представляет собой пламенную регенеративную печь, высокая температура (1750—1800 °С) в которой достигается путем сгорания топлива в плавильном (рабочем) пространстве над ванной жидкого металла. Плавильное пространство — полуовальная камера, в которую через окна в передней стенке загружают шихту; с боков подают подогретый воздух и топливо (газ или мазут). При сгорании топлива выделяется тепло для ведения плавки. Готовую сталь выпускают через летку (отверстие) в задней стенке. Рабочее пространство печи выложено огнеупорной кладкой со стальной арматурой. Устройство мартеновской печи показано на рис. 2.4. Для повышения рабочей температуры подаваемые в печь газы и воздух проходят через предварительно подогретые до 1200—1250 °С регенераторы, нагреваются в них и поступают в плавильное пространство печи.

Здесь газ и воздух смешиваются и сгорают, образуя пламя высокой температуры, при которой плавится металл. Продукты сгорания по каналам поступают в регенераторы, нагреваются, охлаждаясь до 500—600 °С, и уходят в дымовую трубу. В нашей стране эксплуатируются мартеновские печи емкостью от 20 до 90 т стали. С укрупнением печей увеличивается их экономическая эффективность. Продолжительность плавки в малых печах составляет 3—4 ч, в крупных она возрастает до 12 ч. Мартеновские печи, так же как и другие большие плавильные агрегаты, работают непрерывно до остановки на капитальный ремонт.


Рис. 2.4. Мартеновская печь
1 — регенераторы; 2— уровень рабочей площадки; 3 — вертикальные каналы; 4 — головки; 5 —сталь; 6 — под печи; 7 — рабочее пространство; 8 — завалочные окна; 9 — свод; 10 — перекидные клапаны; 11 — каналы

Мартеновские печи и соответственно процессы плавки в них могут быть основными или кислыми. Основные печи выложены магнезитовым и хромомагнезитовым кирпичом. Процесс плавки в них ведется под основным (с большим содержанием извести) шлаком, что дает возможность удалить из металла серу и фосфор: FeS + CaO = CaS + FeO; P2O5 + 4СаО= (СаО)4·P2O5. Кислую печь выкладывают динасовым кирпичом. При плавке в ней образуется кислый шлак с большим содержанием окиси кремния SiO2.

Для выплавки стали в мартеновской печи используются стальной лом (скрап), железная руда, жидкий и твердый чугуны, флюс. В зависимости от их соотношения в шихте и состава шлака применяют основные процессы: скрап-рудный на шихте из жидкого чугуна с добавкой 25—40 % стального скрапа и до 15 % железной руды; основной скрап-процесс на шихте из стального лома и 75—45 % чушкового передельного чугуна (флюсом в обоих процессах служит известняк СаСO3, составляющий 5—8 % массы металла) и кислый скрап-процесс, при котором из кварцевого песка получается шлак, содержащий до 60 % SiO2.

Скрап-рудным процессом выплавляется основная масса мартеновской стали, которая идет на изготовление проката. При этом процессе в период плавления с помощью окислов РУДЫ и скрапа интенсивно окисляются примеси чугуна — кремний, фосфор, марганец:
2FeO + Si SiO2 +2Fe + 330,5 кДж;
5FeO + 2P = P2O5 + 5Fe + 225,9 кДж;
FeO + Mn = MnO + Fe + 122,6 кДж.

Затем начинается период кипения. В это время в металле интенсивно выгорает углерод благодаря присутствию кислорода руды и окалины железа: FeO + C = CO + Fe+ 153,9 кДж. Из жидкого металла выделяются пузырьки окиси углерода СО, вызывая «кипение ванны». В момент, когда содержание углерода достигает заданного количества, а количество серы и фосфора уменьшается до минимума в результате соединения с окисью кальция СаО и перехода их в шлак, кипение прекращают введением раскислителей, которые связывают кислород: ферромарганца, ферросилиция и алюминия. Окончательно сталь раскисляют алюминием и ферросилицием в сталеразливочном ковше при выпуске ее из печи.

Скрап-процесс отличается от скрап-рудного процесса тем, что в нем отсутствует период кипения.

Основной скрап-процесс применяется для выплавки углеродистых и легированных сталей обыкновенного качества, кислый — для выплавки качественных сталей.

В кислых печах нельзя получить основной шлак для удаления серы и фосфора, поэтому применяется шихта с низким содержанием этих элементов. Выплавляемая в них сталь содержит меньше водорода, кислорода и неметаллических включений, чем сталь, выплавляемая в основных печах.

Показателями работы мартеновских печей являются съем стали с 1 м 2 пода печи в сутки и расход топлива на 1 т выплавляемой стали. На отечественных заводах съем стали составляет в среднем около 10 т/м 2 в сутки, а расход топлива при скрап-рудном процессе— 120—180 кг/т и при скрап-процессе — 170— 250 кг/т. При интенсивном ведении процесса плавки в 90-тонных печах съем стали повышается до 15—16 т/м 2 в сутки.

Интенсификация мартеновского производства достигается путем использования печей большой емкости, хорошей подготовки шихтовых материалов, автоматизации процесса плавки. Повышению производительности печей и экономии топлива способствует применение кислородного дутья.

Конструкция отдельных элементов мартеновской печи

Рабочее пространство печи

Рабочее пространство мартеновской печи ограничено сверху сводом, снизу — подом (или «подиной»). На границе задней стенки и подины предусмотрено отверстие для выпуска плавки (сталевыпускное отверстие). В передней стенке печи имеются проемы — завалочные окна, через которые в рабочее пространство загружают твердую шихту и заливают (по приставному желобу) жидкий чугун.

Из всех элементов печи рабочее пространство находится в наи­более тяжелых условиях — в нем идет плавка стали. Во время за­валки твердой шихты огнеупорные материалы, из которых изгото­влено рабочее пространство, подвергаются резким тепловым и меха­ническим ударам, во время плавки они подвергаются химическому воздействию расплавленных металла и шлака; в рабочем простран­стве максимальная температура.

Читайте так же:
Можно ли облицевать шамотный кирпич

В соответствии с этим к огнеупорным материалам рабочего про­странства предъявляют высокие требования: а) высокая огнеупорность; б) химическая устойчивость против воздействия шлака, металла и печных газов; в) достаточная механическая прочность при высоких температурах; г) хорошая термостойкость при колеба­ниях температуры.

По химическим свойствам применяемые огнеупорные материалы делят на: а) кислые — динасовый кирпич, кварцевый песок; б) основ­ные — магнезитовый кирпич, магнезитовый порошок, доломит; в) нейтральные (со свойствами амфотерных окислов) — шамот, хромо­магнезит, магнезитохромит, высокоглиноземистый шамот, форстерит.

Подина печи

Огнеупорные материалы, применяемые при изготовлении подины мартеновской печи, должны соответствовать типу шлака, под которым проводится плавка (рисунок 45). В противном случае в результате энергичного взаимодействия шлака с огнеупорным материалом подина печи ошлакуется, то есть перейдет в шлак и печь выйдет из строя.

1 — наварка (кварцевый песок); 2 – наварка (магнезитовый порошок или молотый обожженный до­ломит); 3 — магнезитовый кирпич; 4 — динасовый кирпич; 5 — стальной лист; 6 — тепловая изоляция (пористый шамот); 7 — ша­мотный кирпич

Рисунок 45 — Устройство кислого и основного подов мартеновской печи

Задняя и передняя стенки мартеновской печи работают (особенно в нижней части) почти в тех же условиях, что и подина, так как они также соприкасаются с жидким металлом и шлаком. Заднюю и переднюю стенки кислой мартеновской печи выкладывают из динасового кирпича, основной мартеновской печи — из магнезитового.

Изношенные участки футеровки (особенно зону шлакового пояса) ремонтируют после каждой плавки (эту опе­рацию называют заправкой печи): на изъеденные места кислой по­дины набрасывают песок, а основной подины — магнезитовый или доломитовый порошок. Заправке подвергают также и торцовые части подины, прилегающие к головкам печи; их называют откосами.

Свод мартеновской печи практически не соприкасается со шла­ком, поэтому его можно изготовлять из кислых и основных огнеупор­ных материалов независимо от типа процесса. Своды мартеновских печей изготовляют из динасового или термостойкого магнезито-хромитового кирпича.

Динасовый кирпич при высоких температурах (до 1700 °С) сохра­няет достаточную прочность и повышенное сопротивление сжатию. Во время эксплуатации динасовые кирпичи свода свариваются в мо­нолит, что позволяет выполнять его самонесущим (в виде акрки) и гарантирует его надежность даже в случае, если какой-либо кусок свода упадет. Однако при нагреве свыше 1700 °С динасовый кирпич быстро оплавляется; кроме того, он сильно разъедается плавильной пылью, состоящей из окислов железа (образуются легкоплавкие силикаты железа).

Магнезитохромитовый кирпич характеризуется более высокой огнеупорностью (допустимая температура нагрева 1800 °С), что способствует повышению производительности печи. Стойкость свода из магнезито-хромитового кирпича в 2—3 раза выше, чем из динасового. Особенности эксплуатации свода из магнезито-хромитового кирпича: а) кирпичи плохо свари­ваются и не образуют монолита; б) коэффициент расширения магнезито-хромитового кирпича выше, чем динасового, в результате чего при разогреве арки свода наружные швы раскрываются, а на вну­тренней стороне возникают высокие напряжения сжатия, что при­водит к сколу внутренней части свода; в) повышенная теплопровод­ность и большие неплотности кладки (раскрытые швы) обусловливают более высокие (почти в два раза) потери тепла с 1 м 2 площади свода; г) объемная масса магнезитохромитового кирпича в 1,5 раза больше, чем динасового. Все это исключает возможность применения обычного арочного свода. Свод приходится выполнять распорно-подвесным с креплением и прокладками между кирпичами, а это усложняет и удорожает конструкцию.

Однако возможность повысить температуру в печи при исполь­зовании магнезитохромитового свода, а также увеличить срок службы свода делает устройство сложной системы подвесок рентабельным, поэтому своды такого типа нашли широкое применение.

Стойкость магнезитохромитового свода составляет 500—1000 пла­вок (динасового 200—350 плавок).

Головки печи

Головки служат для подвода топлива и воздуха и отвода из плавильного пространства продуктов сгорания. От того, с какой скоростью вводят в рабочее пространство воздух и топливо и насколько хорошо струи топлива и воздуха пере­мешиваются, зависят форма и ряд других характеристик факела, а от факела зависит и вся работа печи.

Головки должны обеспечить: 1) хорошую настильность факела по всей длине ванны (чтобы максимум тепла передать ванне и мини­мум — своду и стенкам); 2) минимальное сопротивление при отводе продуктов сгорания из рабочего пространства; 3) хорошее переме­шивание топлива и воздуха для полного сжигания топлива в рабочем пространстве печи.

Чтобы удовлетворить первому и третьему требованиям, сечение выходных отверстий должно быть малым (чтобы скорости ввода воздуха и топлива были максимальными); для удовлетворения второго требования сечение, наоборот, должно быть максимальным. Поэтому, в зависимости от условий работы, выбирают промежуточный вариант.

Отходящие из рабочего пространства печи дымовые газы про­ходят через головку и по вертикальным каналам попадают в шлаковики (рисунок 46).

1 — вертикальные каналы; 2 — шлаковик; 3 — насадки регенераторов, 4 — подвес­ной свод наднасадочного пространства; 5 — поднасадочные пространства

Рисунок 46 — Устройство шлаковиков и регенераторов мартеновской печи

Шлаковики служат для улавливания плавильной пыли и шлаковых частиц, уносимых продуктами сгорания из рабочего пространства, и тем самым предохраняют насадки регенератора от засорения. Сечение шлаковика гораздо больше сечения вертикального канала, поэтому при попада­нии дымовых газов в шлаковик их скорость резко уменьшается и, кроме того, меняется направление движения газов. Это приводит к тому, что значительная часть (50—75 %) плавильной пыли оседает в шлаковиках, причем оседает крупная пыль, более мелкие фракции в значительной степени уносятся в трубу (10—25 % пыли оседает в насадках регенераторов).

Читайте так же:
Как убрать ржавчину с кирпича

На пути движения дымовых газов плавильная пыль, содержащаяся в них, реагирует с материалами кладки. Это обстоятельство приходится учитывать при выборе материалов для кладки вертикальных каналов и шлаковиков.

Почти вся пыль представляет собой основные окислы (в том числе 60—80 % окислов железа). Если вертикальные каналы и шлаковики футерованы динасовым кирпичом, то основные окислы, из которых состоит пыль, энергично взаимодействуют с кислым мате­риалом футеровки с образованием легкоплавких силикатов железа. Стойкость футеровки оказывается недостаточной и, кроме того, осе­дающая в шлаковиках пыль образует плотный монолит, который во время ремонта очень трудно извлекать.

В связи с этим для кладки вертикальных каналов и шлаковиков часто применяют термостойкий магнезитохромитовый кирпич.

Регенераторы

Из шлаковиков отходящие газы при температуре 1500— 1550 °С попадают в насадки ре­генераторов (рисунок 9).

Регенераторы должны обес­печивать более или менее по­стоянную высокую температуру подогрева газа и воздуха. В наиболее тяжелых условиях ра­ботают верхние ряды насадок, поскольку в этой части темпе­ратура и содержание пыли наи­более высоки. Поэтому верхние ряды насадок выкладывают из термостойкого магнезитохромитового кирпича. Нижние ряды насадок рабо­тают при температурах менее 1000—1200 °С, поэтому их выклады­вают из более дешевого и в то же время прочного шамотного кирпича.

Из поднасадочного пространства отходящие газы при темпера­туре 500—700°С попадают в борова, которые предназначены для подвода к регенераторам газа, воздуха и отвода от них продуктов сгорания к трубе или к котлу-утилизатору. Кладка боровов обычно состоит из двух слоев: внутреннего, выполняемого из шамотного кирпича, и внешнего — из обычного красного кирпича.

Погасшее пламя мартеновской печи

Сегодня на крупнейшей в России мартеновской печи проводится последняя плавка. Какую роль сыграло в металлургической промышленности изобретение инженера Пьера Эмиля Мартена и в чем преимущества перехода на новые технологии — в материале ТАСС.

«Мартеновское производство — уже устаревшее. Пальцев на одной руке хватит, чтобы пересчитать оставшиеся в стране мартеновские цеха. В нашем случае мартеновская печь [на Выксунском металлургическом заводе] является самой крупной в России», — рассказал ТАСС технолог ВМЗ Эдуард Бычков, который пришел работать в мартеновский цех в декабре 1990 года после армии и начал с азов — третьим подручным сталевара.

Мартеновский способ производства стали — большой этап развития металлургической отрасли, рассказывает исполнительный директор ассоциации «Русская сталь» Алексей Сентюрин: «Мартеновская сталь дала миру железные дороги, паровозы, корабли и т.п. России — броню во Второй мировой войне, которая помогла противостоять фашистскому захвату России и Европы».

Как мартеновские печи стали мировым лидером

Первая сталеплавильная печь, созданная по разработке французских металлургов, отца и сына Эмиля и Пьера Мартенов, начала работать в 1864 году на их заводе в городе Сирёй. По технологии в ванну расплавленного чугуна загружали железный лом и при длительном нагреве ванны до высокой температуры получали сталь.

«Это абсолютно универсальная технология получения литой стали, позволяющая использовать практически любые железосодержащие материалы. То есть понятно, что основным компонентом является чугун и металлолом, но в принципе можно использовать любые железосодержащие добавки — это важнейший плюс данного процесса», — рассказал ТАСС директор музея Национального исследовательского технологического университета МИСиС Павел Черноусов.

Отработав технологию, Мартены наладили производство литой стали в промышленном масштабе. Чуть позже на их заводе уже три печи плавили сталь, из которой дальше производили листы, бандажи для паровозов, рессорные и инструментальные заготовки, ружейные стволы, лафеты и фасонные отливки. Тогда и начал расти интерес к мартеновским печам.

«За время индустриализации, которая проходила со второй половины XIX века, было накоплено большое количество металлолома. Поэтому в этот время наиболее востребованными оказались именно мартеновские печи, которые перерабатывали практически весь металлолом и производили почти всю легированную сталь, выплавляемую с использованием ферросплавов (новейшего материала эпохи индустриализации). Другие агрегаты, которые в то время использовались, не могли работать на металлоломе и эффективно использовать ферросплавы», — добавил Черноусов.

Ближе к концу XIX века началось активное железнодорожное строительство, нужны были рельсы. Мартены первыми начали переплавлять крупные металлоконструкции, они добились возможности получать сталь любого состава, что было недоступно конкурентам. К 1890–1900 годам мартены стали лидировать среди остальных металлургических технологий получения стали, отмечает Черноусов.

Мартеновские печи в России

Интересно, что в марте 1870 года, через шесть лет после запуска Пьером Мартеном своей первой печи, подобную печь на Сормовском заводе в Нижегородской губернии построил молодой инженер Александр Износков. До наших дней она не сохранилась. «Каноническая» мартеновская печь в Выксе заработала в 1892 году.

«Выкса — один из старейших центров российской металлургии, первый металлургический завод здесь основали братья Баташёвы 261 год назад. И уже около 45 лет на Выксунском металлургическом заводе мартеновская сталь используется для высокотехнологичного производства — производства железнодорожных колес на крупнейшей в Европе линии мощностью 850 тыс. колес в год. Две трети железнодорожных вагонов в стране двигаются сегодня на выксунских колесах», — рассказал директор музея Выксунского металлургического завода Андрей Цыпляев.

«С 1904 года мартеновский способ производства стали на заводах Общества Выксунских горных заводов стал единственным. С этого момента заводы называли металлургическими», — добавляет Цыпляев.

Читайте так же:
Клинкерный кирпич мощение производство

С 1921 года заводы Выксы входят в список ключевых предприятий страны, которые должны были сыграть важную роль в восстановлении разрушенной транспортной системы России. В первые месяцы Великой Отечественной металлурги освоили выпуск броневых марок стали для танков, орудий и другого вооружения. Наличие собственной руды позволило ВМЗ с 1942 года бесперебойно работать для нужд армии. Собранные средства пошли на строительство авиаэскадрильи «Валерий Чкалов» и танковой колонны «Выксунский металлург».

В итоге мартеновская печь стала символом тяжелой промышленности, яркой иллюстрацией труда металлурга. Но со временем возникла необходимость перейти на современные технологии, которые не только более экологичны, но и более производительны. Мартен уходит в прошлое, металлургия завершает переход на выпуск стали в конвертерах и наиболее современных — электродуговых печах.

Тяжелый труд

Эдуард Бычков к трудностям мартеновского производства давно привык. «Вначале, конечно, было страшно — эти завалочные машины огромные, все крутится-вертится, все гудит, кипит, брызгает. Да и температура. Летом очень жарко. Зимой жарко, а через пару минут — холодно. Вот эти перепады температур с плюса на минус — это тяжело. Потом привык, все тонкости и нюансы производства узнал — и сейчас для меня все предсказуемо», — говорит он.

Отмечает нелегкие условия труда на мартенах и начальник литейно-прокатного комплекса ВМЗ Дмитрий Моров, который уже работает на печах нового поколения.

«На мартеновском производстве ВМЗ при разливке стали применяется в основном ручной труд. Это тяжелые условия (речь идет о подготовке ж/д состава с изложницами к разливке — прим. ТАСС). В нашем литейно-прокатном комплексе разливка осуществляется на машине непрерывного литья заготовок, то есть условия труда отличаются просто кардинально. И ведь там [на мартеновском производстве] в основном все производится вручную, а в литейно-прокатном комплексе — четыре уровня автоматизации», — рассказал Моров.

К новым технологиям

Алексей Сентюрин отмечает, что структура способов производства стали за последние годы значительно изменилась. «В 1990 году 48 млн тонн из 90 производилось мартеновским способом, а в 2002 году эта доля снизилась до 23%. Ставка была сделана на увеличение более экологических технологий, менее энергоемких — производство стали в конвертерах и электропечах», — рассказал Сентюрин.

«Первое принципиальное отличие — это производительность, объемы производства. Одна мартеновская печь емкостью 250 тонн в год выпускает порядка 225 тыс. тонн металла. Одна сталеплавильная [электродуговая] печь емкостью 160 тонн, то есть на 100 тонн меньше, в год выпускает более 1,2 млн тонн металла. Почти в пять раз больше при меньшей емкости печи. Да и сам метод выплавки стали в мартеновской печи и в электропечи имеет кардинальные различия», — рассказывает Дмитрий Моров.

Уступают мартены и по другим параметрам. При плавке стали в электродуговых печах непрерывнолитая заготовка нарезается на нужную длину без потерь. В мартеновской печи часть слитка отрезается, и отрезок возвращается на переплавку. Чистота металла тоже отличается: в мартеновской печи разливка производится через огнеупорный кирпич, часть кирпича при проходе через него жидкого металла вымывается, микрокусочки кирпича внедряются в металл и там остаются.

На современной машине попадание в жидкий металл кирпича попросту исключено.

Повышение квалификации и улучшение условий труда

Сами мартеновцы сравнивают переход от мартеновского производства к конвертерам и электропечам с переходом от русской печи к микроволновой и отмечают еще один большой плюс: полный отказ от чугуна в электросталеплавильной печи позволяет существенно сократить вредные выбросы в атмосферу.

Условия работы тоже будут новые: ни перепадов температуры, ни физически тяжелого труда. А вот квалификация должна быть выше, чем раньше.

«Если раньше сталевар на мартеновской печи большую часть времени находился возле печи, то сейчас он выполняет в основном функцию оператора и вводит корректировки в случае необходимости, а процесс выплавки ведется в автоматическом режиме. Сейчас в процессе обучения большое внимание уделяется информационным технологиям. Большая часть сотрудников, которые сейчас работают в нашем литейно-прокатном комплексе, имеют высшее образование», — добавляет Дмитрий Моров.

Перед закрытием мартеновского цеха около 300 сотрудников уже прошли переподготовку, обучение и готовы сразу перейти работать в новые цеха на современном оборудовании.

«В черную металлургию России в период с 2000 по 2017 год инвестировано 2,2 трлн рублей, что позволило серьезно преобразить металлургическую отрасль: перейти на новый технологический уклад; снизить износ основных фондов в отрасли с 53,5% до 42%; улучшить условия труда работников, увеличить производительность труда в 2,6 раза; увеличить отчисления налогов в бюджеты всех уровней в пять раз», — добавляет Алексей Сентюрин.

Последние мартеновские печи

В России остаются единицы работающих мартеновских печей: на заводе «Петросталь» в Ленинградской области, на Магнитогорском металлургическом комбинате и Гурьевском металлургическом заводе.

«Последний мартен в Европе был закрыт примерно в 1995 году. Это был мартен бывшей ГДР, и он именно закрылся, то есть не был демонтирован, он превращен в памятник техники и занесен ЮНЕСКО в перечень объектов индустриального наследия мирового значения. То есть на Западе к индустриальным объектам черной металлургии — доменным, пудлинговым и тигельным печам, конвертерам, мартенам и прокатным станам отношение очень уважительное. Они служат центрами модного архитектурного направления — джентрификации, являются главными компонентами индустриальных заповедников и технопарков», — отмечает Павел Черноусов.

Читайте так же:
Коронка для резки кирпича

Удастся ли сохранить последнюю мартеновскую печь в России в виде объекта индустриального наследия, пока неизвестно. «Конечно, хотелось бы, потому что агрегат этого достоин», — добавил Черноусов.

Марки кирпичей мартеновских печей

Мартеновская печь или мартен ― это плавильная печь, в которой изготавливают сталь. Для эффективного производства применяют тепло, оно выделяется в ходе самого металлургического процесса. А для получения стали нужного химического состава используют чугун и стальной лом. Такой процесс и сами печи назвали мартеновскими в честь их изобретателя ― французского металлурга Пьера-Эмиля Мартена.

Первую в России мартеновскую печь построил инженер Александр Износков. Ее запустили весной 1870 года на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде. Потом мартены установили Боткинский, Путиловский, Обуховский, Пермский и другие заводы.

Во время Великой Отечественной войны сталь, которую получали в мартеновских печах, использовали в производстве деталей для винтовок, снарядов и танков. Благодаря этому росло вооружение СССР. Мужчин на производстве не хватало, на заводы шли работать женщины и подростки. Сталевар Иван Черемухин вспоминал: «Пятнадцатилетним пареньком я пришел на завод в мартеновский цех из ремесленного училища. Мы заменили тех, кто ушел на фронт. Трудились у печи втроем: один сталевар и два подручных, а по норме надо десять человек. Работали по 12 часов в сутки».

Мартеновские печи не тушат после каждой плавки, они работают в непрерывном режиме, их останавливают только для проведения ремонта. Во-первых, гасить печь ежедневно невыгодно ― на подготовку к запуску нужно время, примерно равное рабочей смене. Во-вторых, при повторном нагреве разрушается оболочка из кирпича, которая находится внутри топки. Поэтому в военное время работа у печей продолжалась круглые сутки: люди трудились на скорость, старались сократить время плавки и увеличить объем производства.

Мартеновская печь или мартен ― это плавильная печь, в которой изготавливают сталь. Для эффективного производства применяют тепло, оно выделяется в ходе самого металлургического процесса. А для получения стали нужного химического состава используют чугун и стальной лом. Такой процесс и сами печи назвали мартеновскими в честь их изобретателя ― французского металлурга Пьера-Эмиля Мартена.

Первую в России мартеновскую печь построил инженер Александр Износков. Ее запустили весной 1870 года на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде. Потом мартены установили Боткинский, Путиловский, Обуховский, Пермский и другие заводы.

Во время Великой Отечественной войны сталь, которую получали в мартеновских печах, использовали в производстве деталей для винтовок, снарядов и танков. Благодаря этому росло вооружение СССР. Мужчин на производстве не хватало, на заводы шли работать женщины и подростки. Сталевар Иван Черемухин вспоминал: «Пятнадцатилетним пареньком я пришел на завод в мартеновский цех из ремесленного училища. Мы заменили тех, кто ушел на фронт. Трудились у печи втроем: один сталевар и два подручных, а по норме надо десять человек. Работали по 12 часов в сутки».

Мартеновские печи не тушат после каждой плавки, они работают в непрерывном режиме, их останавливают только для проведения ремонта. Во-первых, гасить печь ежедневно невыгодно ― на подготовку к запуску нужно время, примерно равное рабочей смене. Во-вторых, при повторном нагреве разрушается оболочка из кирпича, которая находится внутри топки. Поэтому в военное время работа у печей продолжалась круглые сутки: люди трудились на скорость, старались сократить время плавки и увеличить объем производства.

Мартеновская печь, ее история и современная реальность

Мартеновские печи – это настоящий символ подъема промышленности в России (СССР) середины XX века. Недаром им посвящены песни, про рабочих-металлургов и сталеваров сняты художественные фильмы. В этой статье будет представлена история создания таких устройств, их прошлое и настоящее.

  • Что такое мартеновская печь?
  • История появления
  • Устройство
  • Принцип работы
  • Виды и разновидности мартеновских плавок
  • Отличие от доменной печи
  • Плюсы и минусы
  • Используются ли эти печи сейчас?
  • Что сейчас используют вместо мартеновских печей?
  • Вывод

Что такое мартеновская печь?

С помощью конвективных потоков раскаленной газовоздушной смеси происходит сам процесс нагревания, а также дальнейшего плавления материала.

Ниже представлено фото мартеновской печи и сталевара, обслуживающего ее, а также контролирующего процесс выплавки металла:

История появления

Во второй половине XIX века мартеновские установки стали настоящим прорывом в сталелитейном производстве.

В России первые мартены появились в 1870 году на Сормовском заводе под Нижним Новгородом. В их создании принимал активное участие инженер А. Износков.

Благодаря интенсивному развитию промышленности в СССР, в 30-ые годы XX века, к началу Великой Отечественной войны этот комбинат стабильно обеспечивал советскую армию запасными деталями, частями корпусов из стали и чугуна для военной техники.

Устройство

Основными элементами, представляющими устройство мартеновской печи, являются:

  • Корпус, состоящий из передней и задней стенок, а также ее свода.
  • Головки, оснащенные каналами, расположенными вертикально. Через них происходит газовый обмен рабочей камеры с внешней средой, а также подается топливо.
  • Шлаковики воздушного и газового типа, в них происходит сбор и накопление крупнофракционной плавильной пыли.
  • Регенераторы, которые обеспечивают стабильную температуру подаваемого газа и воздуха, за счет тепловой энергии, выходящей из рабочей камеры.
  • Труба для отвода дыма и газов.
  • Котел-утилизатор.
  • Реверсивно-регулирующие клапаны, их функция состоит в выведении продуктов сгорания, а также в правильной подаче газового топлива и воздуха в камеру.
Читайте так же:
Кирпич расчет количества программа

Ниже приведены типовые схемы мартеновских печей:

Принцип работы

Мартеновская печь – это пламенный отражающий механизм, который действует по принципу регенерации металла. В рабочем пространстве происходит сжигание природного газа или мазута.

Температура в мартеновской печи может достигать 18000 градусов Цельсия. Такой высокий уровень температуры поддерживается с помощью регенерации тепловой энергии печных газов.

Описание принципа работы:

  1. Подогретый до 1200 – 1250 градусов газ, попадает в рабочую камеру, где происходит процесс его смешивания с топливом. Возникающий факел направляется на закладку шихты и происходит выплавление металла из нее.
  2. В свою очередь, отработанные газы, в смеси с шихтовой пылью, удаляются через дымоход в атмосферу, подвергаясь фильтрации в регенераторе. По завершении цикла, с помощью клапанов происходит переключение регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении, благодаря симметричной конструкции мартена.
  3. Процесс получения стали в такой установке длится несколько часов. Во время работы сталевар осуществляет контрольную выемку расплава специальным приспособлением, после чего направляет ее в цеховую лабораторию для определения процентного соотношения металла и примесей, таких как марганец, фосфор, сера и прочих.
  4. По результатам такого анализа, в рабочую камеру добавляются специальные присадки, улучшающие качество стали. В конце процесса производится процедура удаления кислорода из расплава с помощью раскислителей, ими являются ферромарганец, алюминий и ферросилиций.

к содержанию ↑

Виды и разновидности мартеновских плавок

Производство стали в мартеновских печах можно разделить на два основных способа – скрап-рудный процесс и скрап-процесс.

  • Рудный процесс.
  • Скрап-процесс характеризуется большим количеством металлолома в шихте, предельного чугуна в ней 30 – 45%.
  • Скрап-рудный процесс предусматривает плавку смеси лома и железной руды, содержание жидкого чугуна в ней больше и составляет 55 – 75%.

Существует основная и кислая футеровка:

  • Основная футеровка применяется для получения конструкционных, марганцовистых, хромистых и низколегированных сталей.
  • Кислая футеровка – для высоколегированных качественных сталей с минимальным содержанием примесей.

к содержанию ↑

Отличие от доменной печи

Отличие доменной печи и мартеновской печи состоит в способе закладке шихты, а также в методах отвода и подачи газов в рабочее пространство установок.

Доменные агрегаты могут быть электрическими, в то время как мартены работают только на газу или жидком топливе. Печь мартеновского типа состоит из нескольких рабочих камер, а домна – это один большой резервуар шахтного типа.

Доменная печь, мартеновская печь – отличия их состоят и в атмосфере внутри камер. Домны способны работать с нейтральными или восстановительными атмосферами при различных режимах давления.

Это повышает производительность, а также количество выплавляемого металла на единицу объема шихты. Так, в отходах доменного производства содержится в 10 раз меньше остаточного железа, чем в шихте, оставшейся после мартенов.

Плюсы и минусы

Основными достоинствами печей мартеновского типа являются:

  • Хорошее качество продукции.
  • Возможность осуществлять контроль качества выплавляемого металла в процессе работы установки.
  • Простота управления и обслуживания.
  • Низкие требования к качеству исходного сырья.
  • Способность переплавлять металлолом.
  • Возможность применения присадок и добавок, улучшающих качество стали.

Но отрицательных моментов у мартеновских печей больше, они следующие:

  • Низкая экономичность;
  • Высокое количество отходов металла;
  • Сложность и дороговизна ремонтных работ;
  • Невозможность получить сталь высокого качества;
  • Долгое время плавки металла;
  • Большой расход футеровочных материалов при строительстве и ремонте;
  • Недопустимо высокое количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу;
  • Вредные и опасные условия труда у рабочих;
  • Малая производительность труда.

к содержанию ↑

Используются ли эти печи сейчас?

Сейчас подобные агрегаты практически не применяются. Несколько заводов, использующих производство стали в печах, по типу мартеновских, еще функционируют в Китае, Украине, Индии и странах «третьего мира».

По степени загрязнения окружающего воздуха промышленными выбросами и аэрозолями, эти печки занимают одно из первых мест. Именно поэтому, с начала XXI почти все мировые производители металла отказались от подобных устройств в пользу современных сталеплавильных агрегатов.

Что сейчас используют вместо мартеновских печей?

Шестидесятые года XX века ознаменовались изобретением новых прогрессивных методов получения качественной стали, таких как электрическая выплавка и кислородно-конвертерный способ.

Получение стали в мартеновских печах постепенно прекращалось. Перестали строиться новые установки, последняя печь данного вида была построена в 1970 году.

Физический износ мартеновских установок постепенно сводит подобное производство металла к нулю, во всем мире на сегодняшний день таким способом выплавляется всего 2% от общего объема изготавливаемой стали. На смену мартенам пришли:

  1. Электродуговые печи.
  2. Шахтные печи.
  3. Вакуумные печи.

к содержанию ↑

Вывод

Прошло уже более 150 лет с того момента, в каком году была создана мартеновская печь. Технологии плавления металла сильно шагнули вперед, были разработаны новые экономичные и экологически безопасные виды плавки стали. Однако, именно изобретение мартенов дало мощный толчок к росту промышленности.

Благодаря таким печкам, увеличение промышленного производства в XX веке достигло небывалых темпов. Сейчас выплавка стали в мартеновских печах в мире практически прекращена, но этот агрегат навсегда останется символом стремительного развития машиностроения и металлургии в умах многих поколений.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector