Мартеновское производство, производство в мартеновских печах металлургических или машиностроительных заводов литой стали заданного химического состава.
Производство стали, Бессемер и Мартен
Пьер Мартен, как опытный металлург, знал, что температура плавления чугуна существенно ниже таковой стали и тем более чистого железа (1539 градусов), см. табл. ниже. Мартеновский способ производства стали еще недавно был одним из основных в этой сфере деятельности и сейчас вызывает немалый интерес как специалистов металлургии, так и. Мартеновская печь (мартен) — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома чёрных металлов в сталь нужного химического состава и качества. Мартеновский способ производства высококачественной стали В XIX–XX веках весь мир активно переживал процесс индустриализации. В это же время широкое. К 1890–1900 годам мартены стали лидировать среди остальных металлургических технологий получения стали, отмечает Черноусов.
Принцип и технология плавления в мартеновской печи
Оригинал взят у vaduhan_08 в РАЗРЫВ ТЕХНОЛОГИЙ. Жидкая сталь и святой мартен. 23 марта 2018 года в России остановлена последняя крупная мартеновская печь. Теперь увидеть выплавку стали в Мартене таких масштабов можно только на фотографиях. Мартеновское производство — это процесс получения стали методом окислительной плавки в мартеновских печах. Мартеновская печь — пламенная регенеративная печь с. В южнофранцузском городке Сирей жил Пьер Эмиль Мартен (1824-1915), которому принадлежал небольшой металлургический заводик. История мартеновского процесса. Сталь (сплав железа с углеродом и другими примесями) была известна и использовалась человеком с глубокой древности.
Этапы выплавки стали
Температура в печи достигает 1800 градусов. Печь обогревается газом, газ сгорает над загруженной ванной. Шихта плавится и происходит окисление углерода и примесей кислородом воздуха, поступающего в печь вместе с горючими газами, а также кислородом железного лома и руды. Плавительное пространство ограничено снизу подиной, а сверху - сводом, с боков — стенками. По обе стороны плавильного пространства находятся головки с каналами, ведущими к шлаковикам. Шлаковики сообщаются с регенераторами, через регенераторы попеременно пропускаются отработанный нагретый газ и газ, направляемый в печь, то есть используется тепло сгорающих в печи газов.
Предварительный нагрев даёт возможность получить необходимую температуру плавки. Недостаток мартеновского способа выплавки стали состоит в том, что: 1 он требует затрат на энергоресурсы; 2 сжигание газа загрязняет атмосферу; 3 производительность конверторов для выплавки стали более высокая.
Основная масса стали, в настоящее время, производится путем передела чугуна. Сталь имеет более высокие механические и технологические свойства по сравнению с чугуном: ее можно обрабатывать давлением ковать, прокатывать и т. Сталь является материальной основой промышленного производства, важнейший продукт черной металлургии.
В 1995 г. В настоящее время в металлургии, применяются следующие способы, получения стали: кислородно-конверторный, мартеновский, электротермический. Плавка стали, происходит в пламенной мартеновской печи. В плавильную ванну печи загружается чугун, а также железный лом, чистая руда и известь. Температура в печи достигает 1800 градусов.
При скрап-процессе вначале заваливают лом и известняк , затем чугун, при скрап-рудном процессе — сначала железную руду и известняк , а затем жидкий чугун. В зависимости от величины печи и степени механизации завалка длится от двух до трех часов. Одновременно с завалкой шихты в печь подают топливо и воздух попеременно через правые и левые головки печи. При работе на жидком топливе регенераторы подогревают только воздух, а нефть или мазут подаются форсунками , установленными в каналах головок печей. Процесс получения стали в мартеновской печи делится на три периода. Первый период — плавление — начинается вскоре после начала загрузки.
После окончания загрузки расплавление идет интенсивнее, так как уменьшаются потери тепла. Во время плавления надо вводить в печь наибольшее количество тепла. Это предохранит металл от растворения в нем газов и от излишнего окисления. Период плавления характеризуется окислительными реакциями: окисляются кремний, марганец, железо, фосфор. Одновременно образуется большое количество закиси железа FeO, которая является основным окислителем примесей — кремния, марганца, фосфора. Второй период — окисление — характеризуется энергичным окислением углерода за счет FeO.
Выгорание углерода длится 2—3 часа. По получении требуемого процента углерода заканчивается второй период плавки. Третий период — раскисление. Цель раскисления та же, что и в конверторе, и применяются те же раскислители: ферросилиций, ферромарганец, алюминий. Более тяжелые раскислители загружают прямо в печь, более легкие — в желоб или в ковш.
Мартенситная сталь применяется для изготовления деталей, на которые будут действовать агрессивная среда и большая нагрузка. Несмотря на трудности в процессе сварки, соединение получается надежным, в том числе при сварке без подогрева. О том, какую структуру и свойства имеет мартенситная сталь, какие марки производят и где ее применяют, читайте в нашем материале. Общая характеристика мартенситной стали Мартенситы представляют собой игольчатую микроструктуру, которая образуется в структуре стали при закалке. Мартенсит — твердый раствор углерода в железе. Первым это фазовое состояние металла описал Мартин Мартенс, в честь которого и назвали открытую им структуру. Мартенситы отличают большая прочность, которая возрастает с увеличением удельной концентрации углерода, но только до определенных значений. По достижении критической отметки начинается снижение прочности. Дальнейшее увеличение процентного содержания углерода ведет к возрастанию хрупкости. В начале XX века в Советском Союзе были проведены исследования, в результате которых ученые пришли к выводу, что причинами специфических характеристик стали мартенситного класса выступают: относительно маленькие размеры блоков, составляющих строение мартенситов; устойчивое положение атомов в структурной решетке мартенситов; образующиеся при закалке мелкие частицы, препятствующие взаимному смещению слоев. Твердость получаемых при закалке сплавов изменчива, она зависит от температурного режима. Нагрев, остывание металла, временные интервалы при термообработке меняют твердость в диапазоне от 35 до 70 единиц по Роквеллу. От других фаз мартенситы отличаются также большим удельным объемом, величина которого значительно превосходит этот показатель у других фазовых состояний стали. Мартенситное превращение в углеродистой стали, как следует из сказанного выше, вызывает серьезное увеличение объема. Что в свою очередь может стать причиной возникновения зон с повышенным внутренним напряжением и впоследствии привести к образованию микротрещин. Структура мартенситной стали Мартенситная сталь имеет тетрагональную структуру, в которой атомам железа отведено место в узлах решетки, а атомами углерода заполнен объем ячеек, имеющих форму прямоугольных параллелепипедов. В неравновесной структуре такого сплава имеются зоны больших внутренних напряжений, способствующие дополнительному увеличению твердости и прочности. Кубические структурные ячейки феррита включают в себя объемноцентрированные атомы железа, которые распределяются по вершинам и центрам ячеек. Для цементита характерна ромбическая форма граней ячеек.
МАРТЕ́НОВСКИЙ ПРОЦЕ́СС
Это оказало значительное влияние на дальнейшую судьбу его сына. Пьер Мартен родился в 1824 году в Бурже. После учебы в горной школе парень начал работать на заводе отца. С 1854 по 1883 годы он возглавлял металлургическое предприятие в городе Сирей. Мартен прославился как создатель особого метода получения стали.
В основу разработки Мартена лег придуманный Сименсом метод регенерации тепла продуктов горения. Исследователь использовал его для нагревания воздуха и газа. Первая успешная мартеновская плавка произошла в 1864 году. Пьер и Эмиль Мартены получили на свое изобретение патент.
Они сделали это вначале во Франции, а спустя 2 месяца — и в Англии. В 1866 году запустили первую печь в английском Бирмингеме. Спустя 3 года устройство начали использовать и в США. В России агрегат был запущен в 1970 году.
Это произошло на Сормовском заводе. Метод получения качественной стали, придуманный Мартенами, получил широкое распространение. В 1867 году на выставке, которая проводилась в Париже, отец и сын получили награду в виде золотой медали. Что изобрели Эмиль и Пьер Мартены придумали уникальную металлургическую установку.
Она позволяла изготавливать высококачественную сталь из лома. Устройство мартеновской печи К ключевым составляющим мартеновской печи относят следующее: Корпус — включает переднюю и заднюю стенки. Помимо этого, в конструкцию входит свод. Головки — оснащаются вертикальными каналами.
С их помощью осуществляется газовый обмен рабочей камеры с внешней средой, а также производится подача топлива. Регенераторы — поддерживают на одном уровне температурные показатели газа и воздуха, которые подаются. Этот эффект создает тепловая энергия, которая выходит из рабочей камеры. Шлаковики — собирают и накапливают плавильную пыль, которая обладает крупными фракциями.
Труба — выводит дым и газы.
Задачей процесса является уменьшение до требуемой нормы содержания углерода, марганца и кремния и возможно более полное удаление вредных примесей серы, фосфора, кислорода, водорода, азота. Окисление элементов металлической канны протекает при взаимодействии их с кислородом, который вносится в рабочее пространство печи дутьем, а также с рудой и окалиной; применяется также вдувание кислорода в расплавленный металл.
Существуют две главные разновидности мартеновского процесса: скрап-рудный процесс основной и скрап-процесс кислый или основной. Скрап-рудный процесс. Этот процесс применяется в мартеновских печах металлургических заводов комбинатов , где имеются доменные печи.
В настоящее время основную часть стали получают скрап-рудным процессом. Мартеновский чугун почти всегда содержит повышенное количество фосфора, поэтому для скрап-рудного процесса применяются основные печи. Сначала в печь загружают твердую шихту: стальной лом, флюс известняк или известь и железную руду.
Заливку жидкого чугуна производят, когда шихта в печи нагреется до температуры несколько более высокой, чем температура плавления чугуна. Образовавшиеся окислы Si02 и MnO всплывают в шлак. Кипение способствует перемешиванию металла, выравниванию его состава и температуры, отделению в шлак неметаллических включений и дегазации металла.
Помимо обесфосфоривания дефосфорации , свободная СаО обеспечивает обессеривание десульфурацию металла, что также совершенно необходимо. После кипения приступают к раскислению металла в печи, для чего в ванну вводят раскислитли преимущественно в виде ферросплавов. Раскислители восстанавливают железо из его закиси FeO и связывают кислород в прочные соединения, нерастворимые в металле.
При выплавке легированной стали обычно вслед за раскислением производится введение в ванну легирующих элементов: некоторые из легирующих элементов могут явиться одновременно и раскислите-лями. Когда состав стали проверен пробой и найден соответствующим заданному, разделывают выпускное отверстие и плавку выпускают в заранее подготовленный сталеразливочный ковш. При этом для спокойной стали производится дополнительное раскисление путем заброски раскислителей в струю металла на желобе и в ковш.
После этого приступают к разливке стали. Продолжительность плавки зависит от емкости печи, рода топлива, состава шихты и других условий и занимает от 5 до 12 час. Емкость печей для скрап-рудного процесса принимается в пределах от 100 до 500 т.
Этот процесс осуществляется в мартеновских цехах машиностроительных заводов, где имеются в большом количестве отходы производства в виде стального и чугунного лома, стружки, обрезков металла, а также в виде частей машин, пришедших в негодность, и т. В кислых мартеновских печах кислый скрап-процесс можно получать сталь лишь из шихты материалов, содержащих настолько мало серы и фосфора, что удаление этих вредных примесей не является необходимым. Для наведения шлака в завалку вводят шлак прежних кислых мар теновских плавок.
При необходимости руда для окисления загружается на жидкий шлак. Окись кремния связывает окислы железа в силикаты например, FeSiOa , поэтому окисляющая способность кислого шлака значительно меньше, чем основного; следовательно, и процесс окисления в кислых печах идет медленнее, чем в основных. Этим определяется относи тельно меньшая производительность кислых печей и большая стоимость кислой стали.
Однако замедленное течение окислительных реакций и отсутствие в шлаке свободных окислов железа обеспечивает более полное удаление из стали неметаллических включений, меньшее содержание в ней кислорода. В кислой стали содержится меньше, чем в основной, азота и водорода, так как кислые шлаки являются более вязкими, чем основные, и меньше пропускают эти газы из газовой среды печи. В практике кислого мартеновского процесса применяются двп варианта плавки: активный процесс и кремневосстановительньш процесс.
Активный процесс протекает при усиленном кипении ванны, вызванном интенсивным окислением углерода кислородом, проникающим из атмосферы печи через шлак в ванну жидкой стали. При кремневосстановительном процессе приток кислорода к металлу из атмосферы печи уменьшается, так как ему препятствует густой шлак, образуемый добавкой кварцевого песка состоящего преимущественно из Si02. При кремневосстановительном процессе сталь полностью раскисляется в печи и не требует дополнительного раскисления ферросплавами или алюминием , как при основном и кислом активном процессах.
В результате кремневосстановительного процесса получают высококачественную спокойную сталь, применяемую для изготовления деталей ответственного назначения. Емкость печей для скрап-процесса обычно составляет от 20 до 100 т. Показатели работы мартеновского цеха.
Основным показателем, характеризующим работу мартеновской печи, является количество стали в т, снимаемой с 1 м2 пода печи в сутки. В зависимости от емкости печи, вида процесса, применяемого топлива и вида выплавляемой стали съем стали составляет в среднем от 5 до 9 т стали на 1 м2 площади пода в сутки. В СССР производительность мартеновских печей в результате технического усовершенствования их работы непрерывно повышается.
Важное значение в этом отношении имеет работа сталеваров-скоростников, которые, совершенствуя технологию плавки сокращая время завалки шхты, проводя рациональный тепловой режим, своевременно вводя добавки , достигают уменьшения продолжительности плавок и соответственно значительного повышения показателей. Средний съем стали по мартеновским печам по специализированным заводам черной металлургии СССР в 1959 г. Значительное увеличение производительности печей дает применение кислорода.
В мартеновском производстве кислород применяют для резки нагретой шихты в печи; кроме этого, он применяется для интенсификации сжигания топлива для чего вводится через специальные форсунки или горелки в головках мартеновской печи и для ускорения окисления примесей стали путем вдувания кислорода непосредственно в жидкую ванну. Контрольными цифрами развития-народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг. Все современные мартеновские печи имеют автоматизированное управление тепловым режимом, основанным на регулировании подачи топлива с коррекцией по температуре свода печи и верха насадки регенераторов, а также автоматическую перекидку клапанов регенераторов.
Реклама: Производство стали в электропечах Производство стали Сталь является одним из самых распространенных материалов на сегодняшний день.
Шлаковики сообщаются с регенераторами, через регенераторы попеременно пропускаются отработанный нагретый газ и газ, направляемый в печь, то есть используется тепло сгорающих в печи газов. Предварительный нагрев даёт возможность получить необходимую температуру плавки. Недостаток мартеновского способа выплавки стали состоит в том, что: 1 он требует затрат на энергоресурсы; 2 сжигание газа загрязняет атмосферу; 3 производительность конверторов для выплавки стали более высокая.
Поэтому в Японии, Англии, Германии мартены заменены конверторами. В России произведены работы по модернизации мартенов, однако проблема их замены остаётся: в 1996 г. Сталь основной конструкционный материал. Плавка стали, происходит в печах, нагреваемых под воздействием электротока.
Печи подразделяются на электродуговые, где плавка происходит за счёт электрической дуги, возникающей между шихтой и графитовыми электродами; и индукционные, где плавка осуществляется нагревом шихты вихревыми токами.
В целом, мартеновский способ получения стали является важным этапом в истории металлургии. Он доказал свою эффективность и внес существенный вклад в развитие металлургической науки и промышленности. Преимущества мартеновского способа получения стали Преимущество Описание Низкий уровень содержания серы и фосфора Сталь полученная по мартеновскому способу, имеет низкий уровень содержания вредных примесей, что улучшает ее качество и свойства Рационализация процесса производства Мартеновский способ позволяет сэкономить время и ресурсы, благодаря рационализации процесса производства стали Идеально для строительства и машиностроения Сталь, полученная по мартеновскому способу, обладает требуемыми характеристиками, идеальными для использования в строительстве и машиностроении Принципы мартеновского процесса Основной принцип мартеновского процесса заключается в нагреве сырья в присутствии воздуха. Процесс начинается с зарядки сырья, которое состоит из железной руды, кокса и известкового камня.
Под воздействием высокой температуры кокс и известковый камень приводят к прогреву железной руды и к окислению примесей. Результатом этого процесса является образование жидкой стали и шлака, содержащего примеси и продукты окисления. Затем полученный металл отделается от шлака и подвергается дальнейшей обработке для получения необходимых свойств и формы. Преимуществами мартеновского процесса являются высокая производительность, возможность использования различных видов сырья и получение стали с требуемыми характеристиками. Восстановление чугуна, удаление примесей, переработка шлака Мартеновский способ получения стали включает в себя не только процесс обогащения чугуна, но и ряд последующих операций, направленных на удаление примесей и переработку шлака.
Одной из важных операций является восстановление чугуна. В процессе восстановления происходит удаление из чугуна лишних примесей, таких как сера, кремний и фосфор. Для этого чугун помещается в специальные реакторы, где его нагревают до высокой температуры и проводят добавление веществ, способных связать примеси и образовать с ними нерастворимые соединения.
Как устроена мартеновская печь? Инфографика
На получение стали в этом агрегате требуется всего несколько часов. Во время работы сталевар изымает часть расплава. Для этого применяется особый инструмент. После чего работник направляет массу в лабораторию, которая находится в цеху. Это помогает определить количество металла и примесей. К ним относят фосфор, серу и другие вещества. После проведения исследования в камеру добавляют особые компоненты, которые называются присадками. Они способствуют улучшению качественных характеристик стали. В конце из расплава удаляется кислород. Для этого применяют специальные раскислители. Виды и разновидности мартеновских плавок Изготовление стали в мартеновских печах осуществляется при помощи 2 ключевых методов.
Для каждого из них характерны определенные особенности: Скрап-рудный — подразумевает плавку состава из лома и железной руды. Качественные характеристики стали зависят и от футеровки стенок печи. Изначально при создании устройства об этом особо не задумывались. Однако впоследствии удалось определить способы получения конкретных видов стали с установленными характеристиками. Сегодня известно 2 вида футеровки: Основная — помогает получить хромистые и конструкционные виды стали. Также процесс используется для изготовления низколегированных и марганцовистых разновидностей. Кислая — позволяет производить высоколегированную сталь, которая включает минимум примесей. Отличие от доменной печи Главная разница между мартеновской и доменной печами кроется в методе закладки шихты. Также отличия касаются методов выведения и подачи газов в установки. Доменные устройства делают электрическими.
При этом мартены могут функционировать исключительно на основе газа или жидкого топлива. В структуру мартеновской печи входит много рабочих камер, а домна включает один резервуар. Также отличия между устройствами заключаются в атмосфере в камерах. Домны могут функционировать с восстановительными и нейтральными параметрами. Это возможно при разных режимах давления.
Структурно, печь можно разделить на горизонтальное плавильное отделение из огнеупорного кирпича в жестком стальном каркасе, колонн и облицовочных плит. Все основные процессы происходят в рабочем пространстве, где ведутся сжигание топлива и плавка стали. Исходя из конструктивных особенностей и для большей прочности задняя стенка рабочего пространства обычно наклонена на 45-55 градусов. Она имеет отверстия для выпуска стали и шлака. И для того чтобы минимизировать потери тепла, их оснащают усиленной теплоизоляцией.
В XX веке мартеновские печи производили также с наклонной передней стенкой, что повышало ее устойчивость. В ней располагаются разделенные простенками загрузочные окна, которые со временем утратили свою арочную форму и стали обрамляться металлическими рамами. Загрузочные окна использовались для загрузки шихты и заливки чугуна. Закрывают их стальными заслонками с центральным смотровым отверстием и футеровкой из кирпича. Как уже отмечалось, принцип работы мартеновской печи основан на регенерации-отражении тепла. Поэтому перекрывающий ее рабочую зону свод - важный элемент конструкции. Он подвергается воздействию высоких и низких температур, термоударам факела, воздействию пыли шихты и брызг шлака. Их собирали из специальных кирпичей и подвешивали к металлоконструкциям печи на систему штырей и удлиненных стальных пластин. Воспламенение топлива в печи происходит в специальных головках, расположенных по торцам рабочего пространства. И обе они отвечают за смешивание топлива с подогретой струей воздуха, правильное и наиболее рациональное направление факела, отвод продуктов горения из рабочего пространства.
Шлаковочные камеры - еще один важный элемент печи. В них собираются частички пыли и шлака, увлекаемые продуктами горения. Конструкция шлаковочных камер адаптируется к основному виду топлива, но в любом случае их рабочий объем должен быть рассчитан на весь межремонтный период эксплуатации. Он конденсирует в себе тепловую энергию отходящих продуктов горения и передает ее газу или воздуху, направляемому в рабочее пространство.
Череповецкий завод с самого собственного рождения в 1955 году получил самое распространённое в то время мартеновское создание. Правда, Андрей Мальцев уточняет, что самым распространённым мартен был в Рф, но не за рубежом: — Не поэтому, что они резвее шагают в разработках. Просто у нас уже был природный газ, а вот Европа и Азия испытывали газовый недостаток. Мартеновский же процесс работает на природном, или доменном газе. К слову, доменный и коксовый газ находятся не на всех предприятиях — лишь на тех, что работают по полному циклу, с созданием чугуна. А в Европе изредка отыщешь предприятие полного цикла. Коксохимы раздельно стоят, потому у их и были задачи с газами. Эта ситуация и привела к тому, что равномерно они поменяли мартеновские печки кислородными конвертерами. От Мальцева мы услышали понятное описание головного принципа процесса, выдуманного Полем Мартеном. Мартен длительно находил и нашёл действенный способ подогреть сплав при помощи газа до температуры, подходящей для плавления. Обыденный газовый факел не помогал, тривиально не хватало тепла. Не посодействовало и подмешивание к газу мазута. Тогда Мартен вымыслил основной принцип регенерации: две газовые горелки в торцах печи стали работать не сразу, а по очереди. На пути отходящих газов была поставлена решётка из огнеупоров. Решётка разогревается и через нее в ванну с сплавом подаётся жаркий воздух. Температура может достигать 1750 градусов Цельсия. Этого с излишком хватает, чтоб плавить и рафинировать сплав. И, к слову, утверждает Мальцев, процесс плавки идёт наиболее плавненько, чем в электропечах и конвертере. Скорость против свойства Тут мы невольно подошли сопоставлению трёх металлургических действий. Как видно из таблицы, мартеновский процесс занимает в 2-7 раз больше времени, чем электроплавление и конвертерный способ. Зато он, во-1-х, наименее «капризен» к качеству сырья, поточнее способен «переварить» и чугун, и лом в всех их видах. В то время, как конвертер может работать с сырьём, за ранее очищенным от хим примесей, а электродуговые печи — лишь с ломом. Во-2-х, в мартеновских печах можно получать стали самого высочайшего свойства. Для того, чтоб сопоставимый продукт получить в конвертере либо электропечи, будет нужно доборная внепечная обработка стали. Это газ СО, неплохой газ, который может поменять вакуумирование. Другими словами небольшой пузырёчек идет, в нем порциальное давление хоть какого газа, в том числе и водорода ровняется нулю, и все остальные вредные газы уходят. И эта печка давала превосходный итог. Делали гильзы для патронов на ней, и военные не могли нарадоваться, а на конвертере этот процесс пришлось корректировать. Интересно почитать: Применение углеродистой конструкционной стали По словам собеседника Самолёта, в мартеновском производстве «Северстали» с течением времени удалось так усовершенствовать процесс выплавки за счёт использования газокислородных грелок, что он сократился в два раза. А на Магнитогорском комбинате пошли ещё далее в модернизации — усовершенствовали не только лишь печи, да и добавили к ним установку непрерывной разливки стали УНРС, как у конвертера , и получили отлично управляемый сталеплавильный комплекс, который уже не именуется мартеном, хотя имеет по-мартеновски высочайший выход качественного сплава. Красноватый дым над Череповцом Что касается вреда для экологии, то Андрей Мальцев соглашается — в 80-е годы череповецкий мартен был далёк в этом смысле от совершенства: — Недочетами были неорганизованные выбросы в трубу при ремонтах пода. А так были котлы-утилизаторы для утилизации тепла отходящих газов. Электрофильтры были, цех был довольно снаряженный. Но, когда чинили падину, необходимо было с кислородом выдуть все железные остатки пода, чтоб его подремонтировать огнеупорами и особыми порошками. В это время через котел утилизатора работать было недозволено, поэтому что происходил весьма мощный разогрев — котел утилизатора можно было вывести из строя. И мы открывали трубу впрямую.
Главная » Статьи, тех. Мартеновская печь Мартен — плавильная пламенная отражательная регенеративная печь для переработки передельного чугуна и лома в сталь. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи. Футеровка печи может быть основной и кислой. Если в процессе плавки стали в шлаке преобладают основные окислы, процесс называют основным мартеновским процессом, а если кислые — кислым. Основную мартеновскую печь футеруют магнезитовым кирпичом, на который набивают магнезитовый порошок. Кислую мартеновскую печь футеруют динасовым кирпичом, а подину набивают из кварцевого песка. Свод мартеновской печи делают из динасового кирпича или магнезито-хромитового кирпича. В передней стенке печи имеются загрузочные окна 4 для подачи шихты и флюса, а в задней — отверстие 9 для выпуска готовой стали. В России первая мартеновская печь была запущена еще во времена Российской империи в 1870 году 16 марта на Сормовском заводе.
Как варят сталь в мартеновской печи
Статья расскажет вам о том, что мартенситную сталь получают в процессе переохлаждения аустенитной фазы. В качестве исходного материала используют сталь, процент углерода в. Способ Мартена состоит в сплавлении чугуна с железом. Мартеновская печь (мартен) — печь для переработки чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Производство стали в мартеновских печах подходит для различных масштабов производства. К тому же, требования к исходному сырью мене строгие, а качество получаемой стали – высокое. Принцип работы мартеновской печи представлен на рисунке 22 в положении подачи топлива и воздуха с правой стороны и отвода продуктов сгорания через левые каналы. Мартеновский способ является основным способом, дающим около 70% высококачественной стали выплавляемой в мире. В 1865 г. во Франции инженеру П. Мартену после.
Мартеновский способ производства стали
Мартеновская печь (рис. 1.8) — это пламенная отражательная регенеративная печь. Технология процесса выплавки стали мартен основана на использовании специальных мартеновских печей, которые обладают высоким качеством и производительностью. Мартеновский способ. Пьер Мартен, как опытный металлург, знал, что температура плавления чугуна существенно ниже таковой стали и тем более чистого железа (1539 градусов), см. табл. ниже. Маретновский способ производства металла. Производство стали мартеновским способом: кратко о скрап-рудном плавлении в основном мартене. Мартеновский способ производства стали. Началом осуществления мартеновского процесса считается 1864 г., когда П. Мартен провел на одном из французских заводов первую плавку.
Мартеновское производство стали
Головки должны обеспечить: хорошую настильность факела по всей длине ванны чтобы максимум тепла передать ванне и минимум — своду и стенкам ; минимальное сопротивление при отводе продуктов сгорания из рабочего пространства; 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. Эта двоякая роль головок с одной стороны, служить для ввода в печь воздуха и топлива, а с другой — отводить продукты сгорания ставит очень непростую задачу перед конструкторами при проектировании печей. Шлаковики Отходящие из рабочего пространства печи дымовые газы проходят через головку и по вертикальным каналам попадают в шлаковики. 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. 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. В этом случае взаимодействие футеровки с плавильной пылью не влияет так сильно на материал футеровки, а осевшая в шлаковике пыль представляет собой более рыхлую массу. Однако очистка шлаковиков от массы осевшей в них пыли шлака — операция также очень трудоемкая, для её осуществления используют специальное оборудование. В шлаковиках должна вмещаться вся плавильная пыль, вылетающая из печи. Объём насадки регенераторов и площадь поверхности её нагрева, то есть поверхности кирпича насадки, омываемой движущимися газами, взаимосвязаны. Эти величины определяют специальным теплотехническим расчетом, от них зависят основные показатели работы печи — производительность и расход топлива. Регенераторы должны обеспечивать постоянную высокую температуру подогрева газа и воздуха.
В более тяжелых условиях работают верхние ряды насадок, поскольку в этой части регенератора температура и осаждение пыли наиболее высокие, поэтому верхние ряды насадок выкладывают из термостойкого магнезитохромитового или форстеритового кирпича. Перекидные клапаны Мартеновская печь — агрегат реверсивного действия, в котором направление движения газов по системе печи периодически меняется. Для этого в боровах, а также в газопроводах и воздухопроводах устанавливают систему шиберов, клапанов, дросселей, задвижек, объединяемых общим названием «перекидные клапаны». Операция «перекидки клапанов» в современных мартеновских печах автоматизирована. Из боровов дымовые газы поступают в дымовую трубу. Высоту трубы рассчитывают таким образом, чтобы создаваемая ею тяга разрежение была достаточной для преодоления сопротивления движению дымовых газов на всём пути. Дымовая труба — сложное и дорогостоящее сооружение.
Высота дымовых труб современных крупных мартеновских печей превышает 100 м. Дымовые трубы обычно выкладывают из красного кирпича с внутренней футеровкой из шамотного кирпича. Таким образом, в конструкциях современных мартеновских печей широко используют следующие огнеупорные материалы: магнезит, магнезитохромит, форстерит, динас и шамот. Ряд элементов печи изготовляют из металла, некоторые из них рамы и заслонки завалочных окон, балки, поддерживающие свод рабочего пространства, перекидные клапаны и др. Расход воды на охлаждение этих элементов печи очень значителен. Расход воды зависит от её жёсткости. Допустимая температура нагрева воды тем выше, чем меньше жёсткость воды.
Для уменьшения расхода воды водяное охлаждение ряда элементов печи заменяют испарительным. Существует также так называемое «горячее» охлаждение печей.
Головки — оснащаются вертикальными каналами.
С их помощью осуществляется газовый обмен рабочей камеры с внешней средой, а также производится подача топлива. Регенераторы — поддерживают на одном уровне температурные показатели газа и воздуха, которые подаются. Этот эффект создает тепловая энергия, которая выходит из рабочей камеры.
Шлаковики — собирают и накапливают плавильную пыль, которая обладает крупными фракциями. Труба — выводит дым и газы. Клапаны — помогают выводить продукты сгорания и правильно подавать воздух и газ в камеру.
Принцип работы По сути, устройство является отражающим механизмом. Прибор функционирует на основе технологии регенерации металла. При этом в рабочей зоне сжигается мазут или природный газ.
Температурные показатели в мартеновской печи могут составлять 18 тысяч градусов. Такие значения удается поддерживать посредством восстановления тепловой энергии, которая вырабатывается печными газами. Устройство функционирует по такому принципу: Газ разогревается до 1200 градусов и проникает в рабочую камеру.
Там он смешивается с топливом. Факел, который появляется, направляется на закладывание шихты. При этом из нее изготавливается металл.
После отработки газы выводятся через дымоход. Это происходит одновременно с шихтовой пылью. При этом вещества фильтруются в регенераторе.
После окончания цикла регенераторы и вертикальные головки переключаются. Это осуществляется посредством клапанов. За счет симметричного устройства мартеновской печи технология повторяется.
Причем это происходит в зеркально. На получение стали в этом агрегате требуется всего несколько часов. Во время работы сталевар изымает часть расплава.
Для этого применяется особый инструмент.
Из перечисленных процессов наибольшее распространение получил скрап-рудный. Его применяют на заводах с полным металлургическим циклом. Схема устройства мартеновской печи Устройство мартеновской печи. Мартеновская печь называется пламенной регенеративной, так как принцип ее работы основан на регенерации тепла, обеспечивающей высокую температуру печи, необходимую для ведения плавки. Важнейшей частью мартеновской печи является рабочее пространство А рис.
Здесь происходят важнейшие физико-химические процессы: горение топлива, окисление примесей, расплавление шихты , образование металла и шлака. Сверху рабочее пространство ограничено сводом 1, снизу — подом или подиной 10, задней и передней стенками, а с боковых сторон — головками 2. В передней стенке сделаны завалочные окна 11 их бывает от трех до семи в зависимости от величины печи. Через них загружают печь, берут пробы , наблюдают за процессом, а также наваривают или исправляют под. Завалочные окна закрываются огнеупорными заслонками. В задней стенке внизу имеется отверстие для выпуска металла и шлака , забитое огнеупорной пробкой , которую при выпуске пробивают.
Головки печи расположены симметрично. В них находятся каналы 3 и 4, через которые в печь поступают газ и воздух и отходят продукты горения. В нижней части головки соединяются с регенераторами 5 и б, установленными попарно с обеих сторон печи всего их четыре ; при работе на жидком топливе можно ограничиться двумя регенераторами по одному с каждой стороны. Регенераторы представляют собой камеры , выложенные огнеупорным кирпичом. Внутри регенератора имеется огнеупорная насадка с вертикальными каналами. В нижней части регенераторы соединены с каналами 7 и 8, по которым поступают воздух и газ и отходят продукты горения.
Получается ванна, где происходит плавка под действием высокой температуры. Верхняя часть сделана в виде полусферы. Благодаря такой особенности конструкции печи материалы в ванне разогреваются очень равномерно. Тепло охватывает всю поверхность шихты. Сейчас в качестве топлива в печах подается газ, который предварительно нагревается вместе с воздухом в регенераторах и подается над ванной. Температура в мартенах достигает 2000 градусов по Цельсию. При такой высокой температуре происходит полное расплавление всех загруженных в печь компонентов. В стенке спереди печи есть проемы окон для подачи шихты и заливки чугуна, которые закрываются во время плавки жаростойкими заслонками со специальными смотровыми щелями. В них может смотреть сталевар, наблюдая за происходящим внутри печи. Есть в мартене специальный проем окна, через который выливается готовый металл.
Он заделывается огнеупорным материалом в виде пробки перед началом плавки. Многоэтапная плавка Получение расплавленной стали в мартене — процесс многоэтапный. В печь загружается в мульдах стальные ящики шихта. Это лом, известь, руда. На загрузке работает завалочная машина.
Принцип и технология плавления в мартеновской печи
В результате семейство Мартенов за свои достижения в области производства стали в 1867 году награждаются золотой медалью Всемирной выставки в Париже. Мартеновская печь Фото из открытых источниковЭто уникальный случай, когда на портале «Сделано у нас» появляется публикация о закрытии какого-либо производства. О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. Принцип работы мартеновской печи представлен на рисунке 22 в положении подачи топлива и воздуха с правой стороны и отвода продуктов сгорания через левые каналы.
Мартенситная сталь: характеристики, сферы применения
Основную мартеновскую печь футеруют магнезитовым кирпичом, на который набивают магнезитовый порошок. Кислую мартеновскую печь футеруют динасовым кирпичом, а подину набивают из кварцевого песка. Свод мартеновской печи делают из динасового кирпича или магнезито-хромитового кирпича. В передней стенке печи имеются загрузочные окна 4 для подачи шихты и флюса, а в задней — отверстие 9 для выпуска готовой стали. В России первая мартеновская печь была запущена еще во времена Российской империи в 1870 году 16 марта на Сормовском заводе. Основоположником был греческий купец, принявший российское подданство.
Дмитрий Егорович Бенардаки привез в 1870 году молодого инженера Александра Износкова, который и построил первую в России мартеновскую печь весом в 2,5 тонны. В нашей стране работают мартеновские печи вместимостью 200— 900 т жидкой стали. Характеристикой рабочего пространства является площадь пода печи, которую условно подсчитывают на уровне порогов загрузочных окон. Например, для печи вместимостью 900 т площадь пода составляет 115 м2.
Одним из самых важных усовершенствований, внесенных в мартеновский метод в XIX веке, было внедрение механического подачи воздуха в печь. Это позволило более эффективно сжигать уголь и повышать температуру плавления металла. Также была разработана система отвода газов, что снижало загрязнение окружающего воздуха и улучшало условия работы рабочих. Еще одним важным шагом в развитии мартеновского метода стало использование доменных мельниц. Это новое оборудование позволяло выплавлять сталь непрерывно, что значительно повышало производительность и экономическую эффективность процесса. Благодаря этому улучшению, мартеновский метод стал широко применяться в промышленности, особенно в производстве железнодорожных рельсов и других крупных конструкций. Также в XIX веке было внедрено использование высококачественного сплава, содержащего марганец, для повышения прочности и стойкости к коррозии стали, получаемой по мартеновскому методу. В целом, развитие мартеновского метода в XIX веке имело огромное значение для промышленной революции и модернизации металлургической отрасли. Изобретение и совершенствование этого способа выплавки стали позволило производить большие объемы высококачественного металла, что было важным фактором в развитии индустрии, строительства и транспорта. Преимущества мартеновского способа выплавки стали Мартеновский способ выплавки стали дал значительный толчок в развитии промышленности. Он обладает несколькими важными преимуществами, которые позволили ему занять прочное место в металлургической отрасли. Во-первых, мартеновский способ выплавки стали открыл путь к производству стали более высокого качества. Благодаря способности контролировать процесс и удалению примесей, мартеновская печь позволяла получать сталь с меньшим содержанием серы и фосфора.
В мартеновских печах выплавляют сталь разных марок, в том числе и легированные. В среднем на выплавку 1 т мартеновской стали расходуется 575-585 кг чугуна и 490-515 кг стального лома. В процессе окислительной мартеновской плавки из шихты удаляются кремний, марганец, сера, фосфор, углерод и другие примеси. Реакция взаимодействия элементов аналогичны кислородно-конвертерному процессу. Для удаления из металла серы в печи поддерживают присадками извести высокую основность шлаков, снижают в них до минимума концентрацию оксидов железа, повышают температуру, а также увеличивают поверхность раздела шлак-металл путем перемешивания. Для снижения серы в металле используют низкосернистое топливо. В мартеновском процессе переход кислорода из атмосферы в металл происходит через шлак. Образующийся на границе раздела шлак-газ оксид железа Fe2O3 дифундирует через шлак и в зоне шлак-металл взаимодействует с жидким железом, в результате образуется монооксид железа FeO, хорошо растворимый как в шлаке, так и в металле. Для успешного протекания реакции окисления углерода требуется высокая температура металла, интенсивное питание ванны кислородом и активное выделение из металла СО.
С того времени — это официальная дата изобретения мартеновской печи. Во второй половине XIX века данные конструкции стали настоящим прорывом в сталелитейном производстве. В России первый такой цех появился в 1870 году на Сормовском заводе под Нижним Новгородом. В его создании принимал активное участие инженер А. 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 Мартен имеет две ванны рабочие пространства , перекрытые сводом. Основными элементами, представляющими устройство мартеновской печи, являются: Корпус, состоящий из передней и задней стенок, а также ее свода, не прикасающегося со шлаком. 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.