Выплавка стали в мартеновских печах

Мартеновский способ еще в 1865 г. разработали французы братья
Э. и П. Мартены. Основан способ на плавлении чугуна и скрапа пламенем газообразного (природный, коксовый и доменный газы в смеси) и жидкого (мазут) топлива с регенерацией печных газов. Для интенсификации процесса используется кислород.

Мартеновская печь – это регенеративная пламенная печь, в которой температура достигает 1800…1900⁰С. Такая температура обеспечивается тем, что газ и воздух, которые берут участие в горении, предварительно нагреваются до 1000…1200⁰С теплом выходящих газов в регенераторах.

Объем стационарных печей составляет 200...900 т. Для выплавки небольшого количества стали используют мартеновские печи объемом 30…80 т.

Мартеновская печь симметрична по своей конструкции и состоит из следующих основных элементов (рис. 4.3): рабочего пространства 1 (под (подина) 3, передняя 7 и задняя 8 стенки, свод 2), где осуществляется плавка; головок 9 (правой и левой), состоящих из собственно головок 9 и вертикальных каналов 10 для подачи топлива и воздуха в рабочее пространство и отвода из него продуктов сгорания; шлаковиков 11 (воздушных и газовых) – для осаждения и накопления пыли и частиц шлака, выпадающих из проходящих через них продуктов сгорания; регенераторов 12 (воздушных и газовых) – для подогрева поступающих в печь газа и воздуха теплом выходящих из рабочего пространства продуктов сгорания; боровов 14 (каналов) для воздуха, газа и продуктов сгорания; системы перекидных клапанов 16, предназначенных для изменения направления подачи в печь топлива и воздуха и отвода из рабочего пространства продуктов сгорания; котла-утилизатора 17; дымовой трубы 19. Рабочее пространство и головки печи расположены выше рабочей площадки цеха и условно называются верхним строением печи. Остальные части находятся под рабочей площадкой и называются нижним строением.

На рис. 4.3 схематически показана мартеновская печь в тот момент, когда топливо и воздух поступают с правой стороны печи. Проходя через предварительно нагретую насадку регенератора 13, воздух нагревается до 1000…1200⁰С

Рис. 4.3. Схема устройства (а) и общий вид (б) мартеновской печи

1 – рабочее пространство; 2 – свод; 3 – подина; 4 – сталевыпускное отверстие;
5 – отверстие для спуска шлака; 6 – завалочные окна; 7 – передняя стенка; 8 – задняя стенка; 9 – головки; 10 – вертикальные каналы; 11 – шлаковик; 12 – регенераторы;
13 – насадка регенераторов; 14 – борова; 15 – рабочая площадка; 16 – реверсивные и регулирующие клапаны; 17 – котел-утилизатор; 18 – газоочистка; 19 – дымовая труба

и в нагретом состоянии через головку 9 попадает в печь. При сгорании топлива образуется факел, температура которого 1800…1900⁰С. Пройдя головку 9, расположенную в левой стороне печи, раскаленные продукты сгорания попадают в левую насадку регенератора и по системе боровов 14 уходят к трубе 19. При этом насадка левого регенератора нагревается, а насадка регенератора правой стороны постепенно охлаждается. В момент, когда температура в регенераторе, через который поступал в печь воздух, уже снизилась настолько, что становится невозможным нагрев воздуха до нужного уровня, а противоположный регенератор, через который из печи уходят продукты сгорания, перегревается, осуществляют перекидку клапанов, изменяя направление движения потоков в печи. Операцию перекидки выполняют посредством перекидных клапанов 16. Холодный воздух в результате этой операции направляется через хорошо нагретый левый регенератор, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, постепенно нагревая остывший правый регенератор. В течение плавки циклы повторяются.

В зависимости от соотношения чугуна и металлолома в шихте применяется скрап-рудный процесс или скрап-процесс плавления. При скрап-рудном процессе чугун составляет 60...70%, металлолом 40...30%. Скрап-процесс применяют на заводах, где нет доменного производства. Металлолом составляет 65...85%, остальное – чушковый чугун.