Сами «мартены» стали сложнее, производительнее, экономнее и экологически чище.
Мартеновские печи: что это такое?
Продолжительность всего процесса плавки составляет 3 - 6 часов, для топлива применяются природный газ или мазут. Несколько фактов из истории Существовавшие в конце XIX века конвертерные процессы производства литой стали не позволяли получать сталь в больших объемах и обеспечивать заданные характеристики. Накопившиеся к тому времени в промышленности огромные запасы дешёвого железного лома толкали металлургов на поиск более производительной и дешевой технологии передела железного лома, а также чугуна в сталь. Эту задачу с успехом решил потомственный инженер-металлург Пьер Мартен, получивший в 1864 г. Идея состояла в получении жидкой стали путём плавления лома и чугуна на поду отражательной печи.
Успеху содействовало применение изобретения братьев Вильямса и Фридриха Сименсов о рекуперации тепла выходящих газов. Способ рекуперации тепла заключался в том, что тепло продуктов горения, проходящих через регенераторы, аккумулировалось в насадках и вместе с вентиляторным воздухом возвращалось в рабочую зону печи. Рекуперация тепла продуктов горения позволила повысить температуру в печи до значений, необходимых для выплавки жидкой стали.
Работать приходилось по 12 часов. Ровно до того момента как подоспеет вторая бригада на смену, ведь останавливать мартеновскую печь было нельзя. Остановить их могут разве что для проведения ремонтных работ, то есть вынужденно. Гасить печь после каждой смены нецелесообразно: нагрев процесс длительный и нужен едва ли не полный рабочий день для того чтобы нагнать нужную температуру.
К тому же если постоянно остужать и нагревать печь, то разрушается кирпич внутри топки. Да и в военное время стране нужна была сталь на постоянной основе и в большом количестве. Именно поэтому работа у печей велась круглые сутки. День и ночь люди неустанно трудились у печей стараясь перегнать план и выплавить больше стали. Немудрено, что мартены, в которых никогда не гас огонь, стали олицетворением стремления советских людей во чтобы то не стало победить врага. Вот и не смыкали очень дни и ночи у мартеновских печей юные сталевары, которые на своих хрупких плечах создавали мощную сталелитейную промышленность страны, благодаря которой и стало возможным одолеть общего врага. Последняя мартеновская печь Последняя сталеплавильная печь была остановлена.
Проработала она 85 лет. Вместе с ней ушла эпоха, начало которой некогда положил Износков. Металлурги теперь предпочитают современные методы для плавки стали, хотя и провожают эпоху с почтением и уважением. Вот и последнюю печь погасили в торжественной обстановке, с уважением отправив на заслуженный отдых. Для сравнения — в мартеновской печи за семь часов можно выплавить 250 тонн стали. Современная электродуговая печь имеет производительность 160 тонн в час. Однако мартеновская печь была и остается символом тяжелой промышленности и тяжести труда металлурга.
Для придания строительной прочности всей конструкции печи кладка крепится металлической арматурой. Узлы и детали М. Большинство М. Качающиеся М. Природный газ и мазут используются без подогрева. Кислород, служащий для интенсификации горения топлива, вводится через фурмы, помещенные в головках печи, а подаваемый для продувки ванны — через фурмы, опускаемые в отверстия в своде. Некоторое количество топлива может поступать вместе с кислородом в рабочее пространство печи с помощью топливо-кислородных горелок, также опускаемых через свод. Печи, отапливаемые низкокалорийными видами газообразного топлива, имеют две пары шлаковиков и две пары регенераторов для подогрева газа и подогрева воздуха , располагаемых попарно соответственно под каждой головкой печи; отапливаемые мазутом или природным газом имеют под каждой головкой по одному шлаковику и одному регенератору — только для подогрева воздуха.
В процессе нагрева они выгорают, а при расширении кирпич сжимает промежутки. Свод Этот элемент почти не соприкасается со шлаком. В этой связи его допускается изготавливать из основных и кислых огнеупорных материалов вне зависимости от характера процесса. Для сооружения свода применяется динасовый либо термостойкий магнезитохромитовый кирпич. Головки Они ограничивают с торцов рабочее пространство. От конструкции головок будет зависеть качество функционирования агрегата. Через эти элементы подается топливо и воздух. В зависимости от скорости их введения в рабочее пространство и уровня их взаимодействия будет зависеть форма и некоторые другие характеристики факела. Он, в свою очередь, определяет качество, с которым работает вся мартеновская печь. Головки должны обеспечивать: Оптимальную настильность факела по длине всей ванны. Это необходимо для передачи ей как можно большего количества тепла, а стенкам и сводам — как можно меньшего. Минимальное сопротивление в процессе отвода продуктов горения из рабочего пространства. Оптимальное перемешивание воздуха и топлива для полного сжигания последнего. Для удовлетворения первого и третьего условий сечение у выходных отверстий должно быть небольшим. Таким образом обеспечится максимальная скорость топлива и воздуха. Чтобы выполнить второе условие, нужно, чтобы сечение, наоборот, было максимальным. Такая двоякая роль головок — вводить воздух и топливо и отводить отработанные продукты — ставит достаточно непростую задачу перед конструкторами. Шлаковики Дымовые газы, которые отходят из рабочего пространства, протекают через головку. По вертикальным каналам они попадают в шлаковики. При этом скапливаются крупные фракции, а более мелкие в большем своем объеме уносятся в трубу.
Мартеновские печи во время Великой Отечественной войны
Когда при плавке возобладают основные оксиды, футеровка называется основной, когда кислые — кислой. Значительную часть стали изготавливают в мартенах по технологии основной футеровки. В ванну направляются железная руда, известняк, когда произошел подогрев, добавляется скрап. Как он нагрелся, вливается жидкий чугун. Выплавка отличается окислением чугунных примесей: фосфора, кремния, углерода частично , марганца. Из-за этого получается шлак со значительной долей марганца, оксидов железа называется железистый шлак. При основной футеровке получаются: сталь конструкционная углеродистая, низколегированная сталь, среднелегированная хромистая, марганцовистая. Получить высоколегированную сталь, сплав из основного процесса в мартене невозможно.
Кислая футеровка позволяет выплавить высшего качества сталь. В качестве исходника используется шихта, в какой содержание серы, фосфора низкое. Такая сталь на выходе содержит меньше кислорода, водорода, неметаллических включений, обладает улучшенными механическими показателями, как ударной вязкостью, пластичностью. Такой материал нужен для создания ответственных деталей: роторов у мощных турбин, коленчатых валов для крупных двигателей, шарикоподшипников.
Он заключается в переработке чугуна и металлического лома, закладываемых в рабочее пространство печи.
Большая часть тепла поступает в мартеновскую ванну из рабочего пространства печи в результате теплоотдачи от факела и элементов кладки. Кладка частично поглощает тепловую энергию и интенсивно отражает ее от свода печи на поверхность нагрева. В потоке нагретого воздуха происходит сгорание топлива, подаваемого через головку. Отходящие дымовые газы нагревают насадку регенератора, которая в свою очередь нагревает подаваемый в печь холодный воздух. А реверсивное направление воздушных потоков обеспечивает регенерацию тепла.
После образования шлакового слоя на поверхности расплава тепло передается металлу через него. Процесс выплавления разделяется на несколько периодов. Но до начала с высокой математической точностью рассчитывается количественный и качественный состав шихты. Плавление - самый длительный период. Он начинается с завалки шихты и продолжаются более 3-х часов в результате прямого контакта железа и примесей с кислородом из атмосферы печи.
К концу плавления тепловую нагрузку снижают до минимально допустимого уровня, так как основная часть шихты расплавилась и снижается потребность в тепле. Металл переходит в жидкое состояние и на поверхности расплава образовывается активный шлак, так как его плотность меньше плотности металла. Окисление - следующий по счету процесс. Металлическая шихта имеет сложный многокомпонентный состав. Кроме железа в ней содержится углерод, кремний, сера, марганец, фосфор и другие компоненты.
Их излишки удаляются как раз окислением. Источником кислорода выступают печная атмосфера и составляющие шихты. Причем в первой половине периода плавления протекает интенсивный процесс диссоциации.
Он обладает высокой теплотворной способностью и используется для поддержания высокой температуры в печи. Регулирование процесса сталеварения Процесс сталеварения в мартеновской печи требует точного контроля над многими параметрами. Температура, давление и химический состав металла должны тщательно контролироваться, чтобы получить сталь нужного качества. Температуру контролируют с помощью специальных датчиков, а состав металла проверяют на различных этапах процесса. Это помогает варить сталь с конкретными свойствами, включая твердость, прочность и устойчивость к коррозии. Перспективы и проблемы мартеновского процесса Как и любой технологический процесс, мартеновский процесс имеет свои проблемы и перспективы. Давайте более подробно рассмотрим, какие вызовы стоят перед этим процессом и какие возможности он предлагает.
Экологические аспекты Одной из главных проблем является влияние на окружающую среду. Процесс сталеварения требует большого количества энергии и производит значительное количество отходов. Это вызывает проблемы с загрязнением и требует постоянных усилий для минимизации воздействия на окружение. Однако, мартеновский процесс также предлагает возможности для улучшения экологической ситуации. Например, металлолом, который используется в шихте, помогает снизить потребность в добыче нового сырья. Кроме того, разработаны технологии для переработки и повторного использования шлака, который образуется в процессе. Технические проблемы и пути их решения Мартеновская печь является сложным технологическим устройством, которое требует постоянного контроля и обслуживания. Повышенные температуры и коррозия могут привести к износу и повреждению оборудования. С другой стороны, современные технологии и инновации могут помочь преодолеть эти проблемы.
Выпуск большого количества углекислого газа. В процессе работы мартеновской печи, соответствующий показатель выброса углекислого газа, может превышать нормативные значения соответствующих экологических требований. Современные аналоги В настоящее время мартеновская печь не является единственным способом производства стали. Существует множество других способов, которые являются более эффективными и экономичными. Одним из таких способов является электродуговой метод. Он позволяет получить сталь с более высокими показателями качества, чем при использовании мартеновской печи. В этом методе сталь получается путем плавления металла под дуговым разрядом, который образуется между электродами и расплавленным металлом. Другой современный способ производства стали — это конвертерный метод. В этом методе расплавленная чугунная заготовка охлаждается и обработывается в конвертере, где осуществляется продувка кислородом. В последние годы все большую популярность набирает технология лазерной резки, которая позволяет точно и быстро распилить металл изделия любой сложности. Рядом с лазерным оборудованием можно найти гибочные станки, токарные станки, фрезерные станки с ЧПУ и прочие. Перспективы использования мартеновской печи Мартеновские печи широко используются в металлургической промышленности для выплавки стали. Их преимущества включают высокую производительность, экономичность и возможность использования различных сырьевых материалов. Технология работает на принципе восстановления железной руды с помощью дутья, вводимого в печь. Изделие, полученное в мартеновской печи, включает ряд особенностей, таких как низкое содержание серы и фосфора, а также высокую прочность и деформационную стойкость. Эти свойства делают сталь, полученную в мартеновской печи, идеальным материалом для производства строительных конструкций, мостов и других объектов. Мартеновские печи имеют потенциал для улучшения экологических показателей промышленности благодаря возможности использования рециклированных металлоломов в качестве основного сырья. Это может уменьшить объем использования природных ресурсов и, соответственно, снизить отрицательное воздействие на окружающую среду. В целом, мартеновские печи продолжают занимать важное место в промышленности и имеют огромный потенциал для развития, улучшения качества продукции и углубления экологических аспектов производства. Вопрос-ответ Что такое мартеновская печь и для чего она используется? Мартеновская печь — это промышленное оборудование, которое используется для выплавки стали из чугуна. В таких печах черный металл нагревается до очень высокой температуры, после чего к нему добавляют различные примеси, чтобы получить сталь нужного качества. Этот вид печей относится к основным методам производства стали, так как в них могут быть использованы любые виды металлических отходов и легированных металлов. Как устроена мартеновская печь и каков её принцип работы? Мартеновская печь состоит из стальной бомбы, которая облицована кирпичом, а также из сталежелезобетонных конструкций, которые защищают её от высокой температуры.
Мартеновский способ производства высококачественной стали
Производится заправка печи мелким чистым ломом и железной рудой В печь заваливается известняк и ординарный стальной лом — шихта. Заливается чугун Осуществляется доводка расплава и введение в него если нужно легирующих присадок для получение специальной стали; Выпускают расплав Серая куча внизу - это шихта, которая затем закидывается в печи Сегодня эпоха мартеновских печей закончилась — 23 марта 2018 года погас последний мартен в России. На это есть следующие причины. Мартеновское производство убивает экологию. Кроме пыли, мартеновская печь выбрасывает в больших количествах угарный и сернистый газ, парниковый газ и оксиды азота. Для охлаждения металлоконструкций мартена требуется ежечасно до 400 куб. Кстати, крупные металлургические компании все больше и больше акцентируют внимание на увеличении экологичности своего производства, поэтому всегда в рамках стратегии уделяют большое значение инвестициям в природоохранные проекты.
В особенности это касается тех марок сталей, которые содержат много компонентов. Их процентное содержание нужно выдерживать очень строго. К таким сталям относится и всем известная нержавейка. И производство нержавеющей стали — это достаточно сложная задача, решить которую мартеновским методом очень трудно. При этом углерода в нержавейке содержится очень мало, и это еще более усложняет задачу. И для выплавки нержавейки и других подобных марок часто используют электродуговые печи. Они могут иметь различную мощность и емкость. Источником тепла в такой печи служит электрическая дуга. Она возникает между электродами и шихтой или жидким металлом, после того как на них подается ток необходимой силы. Дуга эта является потоком электронов, паров металла, шлака и ионизированных газов. Ее температура превышает отметку в 3000 градусов. Она может возникать как от приложения постоянного, так и переменного тока. Но в электродуговых печах используется только переменный ток. Поначалу, пока металл в печи хорошо не прогрелся, дуга в ней при смене полярности на электродах гаснет. Но потом, когда шихта полностью расплавится и ванна покроется ровным слоем шлака, дуга эта стабилизируется и начинает гореть ровно. Далее производство стали в такой печи протекает без осложнений. Для плавки металлов используют также и индукционные печи. Принцип их действия такой: переменное магнитное поле возбуждает в металле электрический ток, при этом выделяется тепло, которое используется для переплавки этого металла. А источником магнитного поля в такой печи является индуктор. Поизводство стали в индукционной печи имеет несколько преимуществ по сравнению с электродуговой печью. Во-первых, в ней есть возможность для более точной регулировки температуры плавки, и она дает более высокий КПД. А во-вторых, отсутствие электрических дуг и электродов в такой печи дает возможность получать в ней низкоуглеродистые стали Плавка в индукционной печи дает такжне и низкий угар легирующих элементов, что очень важно при выплавке сложной легированной стали Производство стали в мартеновских печах — Справочник металлиста По конструкции мартеновские печи делятся на: стационарные; качающиеся. Стационарные печи получили наибольшее распространение. Качающиеся печи преимущественно распространены в литейных цехах машиностроительных заводов, когда необходимо выпускать металл отдельными порциями или скачивать большое количество шлака. Процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома. Что такое мартеновская печь? Печь мартеновского типа — это особая металлургическая установка, в которой из лома железа и чугуна получается сталь. 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: Фото 1 Фото 3 История появления Изобрел мартеновскую печь французский металлургический инженер Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. С того времени — это официальная дата изобретения мартеновской печи. 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. 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. Реверсивно-регулирующие клапаны, их функция состоит в выведении продуктов сгорания, а также в правильной подаче газового топлива и воздуха в камеру. 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: 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.
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.
В 2018 году была закрыта последняя крупная мартеновская печь в России. После этого данный способ производства стали сохранился только на Украине. C 1999 года в мартеновском производстве началось использование бескислородного дутья малой интенсивности. Технология «скрытой» донной продувки основывалась на подаче нейтрального газа через дутьевые элементы, установленные в кладке подины, и применении для её набивки специальных огнеупорных порошков. За 6 лет на эту технологию были переведены 32 мартеновские печи различной ёмкости — от 110 до 400 т, из них 26 — работающих скрап-процессом. Классификация В зависимости от состава огнеупорных материалов подины печи мартеновский способ выплавки стали может быть основным в составе огнеупора преобладают СаО и MgO и кислым подина состоит из SiO2. Выбор футеровки зависит от предполагаемого состава шлака в процессе плавки. Основной принцип действия — вдувание раскалённой смеси горючего газа и воздуха в печь с низким сводчатым потолком, отражающим жар вниз, на расплав. Нагревание воздуха происходит посредством продувания его через предварительно нагретый регенератор специальная камера, в которой огнеупорным кирпичом выложены каналы. Нагрев регенератора до нужной температуры осуществляется очищенными горячими печными газами. Происходит попеременный процесс: сначала нагрев регенератора продувкой печных газов, затем продувка холодного воздуха. Мартеновский способ также зависит от состава шихты, используемой при плавке. Технология Периоды процесса получения стали в мартеновской печи длятся от пяти до восьми часов при скоростном сталеварении — до 4,5—5,5 часа и состоят из этапов: Плавление. Плавление начинается ещё до окончания загрузки печи. Плавление стараются проводить при максимальной температуре, чтобы препятствовать растворению в металле газов и не допустить излишнего окисления. Для удаления кислорода сталь раскисляют ферросилицием, ферромарганцем или алюминием. Иногда для проверки раскалённый кусок стали подвергают ковке — при плохой раскисленности образуются трещины. При необходимости, после раскисления вводят легирующие элементы: ферротитан, феррохром, высококремнистый ферросилиций, чистый никель и другие. После окончания плавки сталь выпускают в ковш. Его вводят при плавке двумя способами: обогащая факел пламени в период завалки и расплавления шихтовых материалов; продувая через жидкую ванну в период выгорания углерода. Назначение и устройство элементов печи Все строение мартеновской печи делится на верхнее и нижнее. Верхнее строение расположено над площадкой мартеновского цеха, которую сооружают для обслуживания печи на высоте 5—7 м над уровнем пола цеха. Верхнее строение состоит из собственно рабочего пространства печи и головок с отходящими вниз вертикальными каналами. Нижняя часть расположена под рабочей площадкой и состоит из шлаковиков, регенеративных камер с насадками и боровов с перекидными устройствами. Рабочее пространство печи Рабочее пространство мартеновской печи ограничено сверху сводом, снизу — подом или «подиной». В передней стенке видны проёмы — завалочные окна, через которые в рабочее пространство загружают твердую шихту и заливают по специальному приставному жёлобу жидкий чугун. Обычно завалочные окна закрыты специальными футерованными крышками с отверстиями — гляделками, через которые сталевар наблюдает за ходом плавки и состоянием печи. Из всех элементов печи рабочее пространство находится в наиболее тяжёлых условиях — в нём 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 металлов и шлака; в рабочем пространстве температура максимальна. Стойкостью элементов рабочего пространства печи определяют, как правило, стойкость всей печи и, следовательно, сроки промежуточных и капитальных ремонтов. Подина печи Подиной является нижняя часть рабочего пространства мартеновской печи.
Мартеновская печь: температура, схема. Мартеновская печь во время войны
| Мартеновская печь | Патент RU2025497C1: Использование: в области черной металлургии, в частности в конструкциях мартеновских печей. Сущность изобретения: над сводом мартеновской печи. |
| Мартеновская печь: история, устройство, схемы, принцип работы | Введение в мартеновскую печь. Мартеновская печь — это вид печи, который используется для выплавки стали. Она названа в честь братьев Мартенов. |
| Применение мартеновских печей при выплавке стали и чугуна | Мартеновская печь – это важнейшее изобретение XIX века, ее разработал французский металлург Пьер Мартен в 1864 году. |
| В России пущена первая мартеновская печь | это пламенная отражательная регенеративная печь. |
Мартеновская печь: что это такое?
Как работает мартеновская печь? В ванну печи А заливают жидкий чугун из доменной печи или миксера копильника чугуна , подают железный лом, руду, флюсы и другие добавки, обеспечивающие получение качественной стали. Горючий газ для создания нужной температуры поступает в печь через боров 2 и регенератор II. Одновременно, через боров 1 и регенератор I, поступает воздух, необходимый для горения. Регенераторы I и II, нагретые до высокой температуры, нагревают проходящий сквозь них горючий газ и воздух, до температуры 1100—1200 0С, что позволяет газу, попавшему под свод печи, сгорать при температуре 18000С. Шихта расплавляется и перемешивается на поверхности чугуна, а углерод и другие примеси выгорают, соединяясь с кислородом поступившего в печь воздуха. После определённого времени цикла плавки в ванне образуется готовый расплав. Это и есть процесс получения качественной стали. Готовую сталь, после цикла плавки, разливают в сталеразливочные ковши и затем подают на разливку по изложницам для получения слитков.
Регенераторы[ править править код ] Мартеновская печь на меткомбинате в Фагерсте , Швеция , 1967. Объём насадки регенераторов и площадь поверхности её нагрева, то есть поверхности кирпича насадки, омываемой движущимися газами, взаимосвязаны. Эти величины определяют специальным теплотехническим расчётом, от них зависят основные показатели работы печи — производительность и расход топлива. Регенераторы должны обеспечивать постоянную высокую температуру подогрева газа и воздуха.
В более тяжёлых 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[ править править код ] 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.
Его получают путем сжигания топлива в струе очень сильно нагретого воздуха. Чтобы процесс сгорания топлива давал максимальный эффект и на производство стали затрачивалось меньше энергии, нужно, чтобы это топливо сгорало именно в рабочем пространстве. Для этого воздух в печь подается в большем, чем необходимо, количестве. Это соответственно создает в ее атмосфере переизбыток кислорода. Также в этой атмосфере присутствует кислород, который образовался в результате разложения воды и углекислого газа при высоких температурах. Таким образом, в рабочем пространстве печи образуется переизбыток кислорода, который способствует окислению железа и других элементов шихты. В результате этого окисления образуется много оксидов различных металлов. Они вместе с примесями и частицами разрушающейся футеровки образуют шлак. Этот шлак легче стали, и он покрывает ее во время плавки. Поэтому производство стали мартеновским способом постепенно заменяется новыми технологиями.
В особенности это касается тех марок сталей, которые содержат много компонентов. Их процентное содержание нужно выдерживать очень строго. К таким сталям относится и всем известная нержавейка. И производство нержавеющей стали — это достаточно сложная задача, решить которую мартеновским методом очень трудно. При этом углерода в нержавейке содержится очень мало, и это еще более усложняет задачу. И для выплавки нержавейки и других подобных марок часто используют электродуговые печи. Они могут иметь различную мощность и емкость. Источником тепла в такой печи служит электрическая дуга. Она возникает между электродами и шихтой или жидким металлом, после того как на них подается ток необходимой силы. Дуга эта является потоком электронов, паров металла, шлака и ионизированных газов.
Ее температура превышает отметку в 3000 градусов. Она может возникать как от приложения постоянного, так и переменного тока. Но в электродуговых печах используется только переменный ток. Поначалу, пока металл в печи хорошо не прогрелся, дуга в ней при смене полярности на электродах гаснет. Но потом, когда шихта полностью расплавится и ванна покроется ровным слоем шлака, дуга эта стабилизируется и начинает гореть ровно. Далее производство стали в такой печи протекает без осложнений. Для плавки металлов используют также и индукционные печи. Принцип их действия такой: переменное магнитное поле возбуждает в металле электрический ток, при этом выделяется тепло, которое используется для переплавки этого металла. А источником магнитного поля в такой печи является индуктор. Поизводство стали в индукционной печи имеет несколько преимуществ по сравнению с электродуговой печью.
Во-первых, в ней есть возможность для более точной регулировки температуры плавки, и она дает более высокий КПД. А во-вторых, отсутствие электрических дуг и электродов в такой печи дает возможность получать в ней низкоуглеродистые стали Плавка в индукционной печи дает такжне и низкий угар легирующих элементов, что очень важно при выплавке сложной легированной стали Производство стали в мартеновских печах — Справочник металлиста По конструкции мартеновские печи делятся на: стационарные; качающиеся. Стационарные печи получили наибольшее распространение. Качающиеся печи преимущественно распространены в литейных цехах машиностроительных заводов, когда необходимо выпускать металл отдельными порциями или скачивать большое количество шлака. Процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома. Что такое мартеновская печь? Печь мартеновского типа — это особая металлургическая установка, в которой из лома железа и чугуна получается сталь. 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: Фото 1 Фото 3 История появления Изобрел мартеновскую печь французский металлургический инженер Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. С того времени — это официальная дата изобретения мартеновской печи.
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. 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.
Кому именно принадлежит изобретение мартеновской печи - вопрос, мягко говоря, дискуссионный.
С одной стороны, изобретение технологии регенеративной печи приписывают всем известному немецкому изобретателю Сименсу. С другой стороны, именно французский металлург Мартен разработал конструкцию самой печи. И чтобы понять, откуда именно пошло название «мартеновская печь» в обиходе металлургов, откроем учебник истории Западной Европы XIX века. В середине пятидесятых годов XIX века талантливый немецкий изобретатель Карл Вильгельм Сименс разрабатывает принцип плавильной печи с симметричной конструкцией, где металл плавится за счет подачи нагретого воздуха и обеспечивается эффективная рекуперация тепла. В это же время французские владельцы металлургического завода Эмиль Мартен отец и Пьер Мартен сын также начинают активные научные изыскания в этом направлении. Купив у Сименса патент на его изобретение, Мартены берут за основу принцип регенерации тепловой энергии в подовой пламенной печи, где обеспечивается высокая температура плавления стали за счет нагрева не только воздуха, но и газа, подаваемого в печь. И уже в 1864 году на заводе во французском городе Серий была выполнена первая успешная выплавка стали. Удача воодушевила Мартена младшего и он оформляет на свое изобретение патент во Франции, а чуть позже в Англии.
В результате семейство Мартенов за свои достижения в области производства стали в 1867 году награждаются золотой медалью Всемирной выставки в Париже. А запатентованная печь для выплавки стали получает оглушительную рекламу и начинает активно использоваться практически по всему миру. Работали на жидком и газовом топливе. Охлаждались водяной или испарительной системой. Очевидно, что мартеновская печь — это сложный в техническом исполнении агрегат. 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.
Печи длительного горения Мартен
История мартеновской печи. Первая мартеновская печь появилась в Англии в 1856 году, и ее создателем был инженер Генри Бессемер. Мартеновская печь – это также отражательная печь, что создает высокую температуру в центре печи (1600-1800°С). Сами «мартены» стали сложнее, производительнее, экономнее и экологически чище. Мартеновская печь (мартен) — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома чёрных металлов в сталь нужного химического состава и качества.
Почему нельзя останавливать и запускать заново мартеновскую печь?
Печь Мартен также может работать как тепловая пушка. Время работы печи Мартен на одной закладке дров – до 10 часов. Мартеновская печь – это печь регенеративного типа, в которой тепло отходящих сгоревших газов используется для нагрева подаваемых в печь топлива (газа) и холодного воздуха через. Первую опытную плавку способом, названным впоследствии его именем, Пьер Мартен провел в 1864 г, а в 1865 была запущена первая промышленная мартеновская печь. Сталеплавильная мартеновская печь или просто мартен названа по имени ее изобретателя французского инженера-металлурга Пьера Эмиля Мартена.
Мартеновские печи во время Великой Отечественной войны
Очевидно, что мартеновская печь — это сложный в техническом исполнении агрегат. 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.
Чем короче плавка, тем меньше тепловая мощность холостого хода и, соответственно, ниже удельный расход топлива. Длительность каждого из периодов зависит от типа процесса скрап-процесс, скрап-рудный процесс и др. Кислород необходим для окисления избыточного углерода, содержащегося в жидкой ванне. При вводе кислорода образуется большое количество газа СО, активное выделение которого создает иллюзию кипения ванны. Эта реакция окисления углерода расплава является основной реакцией мартеновского процесса. Надо отметить, что при подаче кислорода сначала окисляется кремний, затем марганец и только после этого — углерод, что объясняется различным химическим сродством элементов к кислороду. В первую очередь окисляются Са и Mg и в последнюю — Cu и Ni. При кипении выравнивается температура и химсостав ванны, удаляются растворенные в металле газы азот, водород , присоединяются к шлаку неметаллические включения, интенсивно переводятся в шлак обычно нежелательные для металла фосфор и сера за счет увеличения площади контакта металла со шлаком. Кислород для окисления углерода может попадать в металл тремя способами: обычно самый медленный — диффузией из атмосферы печи через слой шлака; присадкой в ванну железной руды, желательно в виде кусков агломерата или в виде окатышей; самый интенсивный — продувкой металла через водоохлаждаемые кислородные или воздушные фурмы, обычно располагаемые в своде печи. Основной недостаток продувки жидкой ванны кислородом связан со значительным пылеобразованием, которое в 7-20 раз выше, чем в печах без продувки.
Если не использовать продувку ванны кислородом, то длительность мартеновской плавки составляет 7-12 часов, где меньшая цифра относится к случаю использования воздуха горения, обогащенного кислородом. При использовании кислорода для продувки чугуна общее время плавки может быть уменьшено до 3,5-4 часов, а при параллельном использовании газокислородных горелок на стадиях завалки и прогрева возможно сократить время плавки до 2,5-3 часов. В результате мартеновская плавка по своей эффективности приближается к конвертерной, длительность которой всего 35-50 минут. Такого показателя нельзя достичь в мартеновской печи по условию вспучивания ванны и возможности выброса металла и шлака через рабочие окна на рабочую площадку при бурном выделении СО. Примерная температурно-тепловая диаграмма мартеновской плавки изображена на рис. Как видно из рис. Подача топлива по ходу плавки меняется. Максимальный расход его — в период завалки и прогрева шихты. Подаваемое в это время количество теплоты называют максимальной тепловой нагрузкой тепловой мощностью. По мере прогрева шихты тепловая мощность падает — она ограничена стойкостью свода, то есть мощность снижается при достижении сводом максимально возможных температур.
Примерный материальный баланс выплавки стали основным скрап-рудным процессом до раскисления приведен в табл.
Купив у Сименса патент на его изобретение, Мартены берут за основу принцип регенерации тепловой энергии в подовой пламенной печи, где обеспечивается высокая температура плавления стали за счет нагрева не только воздуха, но и газа, подаваемого в печь. И уже в 1864 году на заводе во французском городе Серий была выполнена первая успешная выплавка стали. Удача воодушевила Мартена младшего и он оформляет на свое изобретение патент во Франции, а чуть позже в Англии.
В результате семейство Мартенов за свои достижения в области производства стали в 1867 году награждаются золотой медалью Всемирной выставки в Париже. А запатентованная печь для выплавки стали получает оглушительную рекламу и начинает активно использоваться практически по всему миру. Работали на жидком и газовом топливе. Охлаждались водяной или испарительной системой.
Очевидно, что мартеновская печь — это сложный в техническом исполнении агрегат. 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.
К этому виду лома можно отнести как мелкий отход производства, так и отброшенные детали и конструкции. Относительно низкая стоимость переработки металла. Данный метод переплавки металла экономически выгоднее, чем аналогичные методы переплавки. Рациональное использование энергии. В процессе работы Мартеновской печи тепло, выделяющееся при переплавке металла, используется для подогрева сырья и перегонки сжиженного металла. Недостатки: Высокая стоимость установки и ее обслуживания. Необходимость в квалифицированных кадрах, а также сложная конструкция печи, существенно увеличивают стоимость этого метода переплавки металла. Высокое содержание серы в расплаве металла. Несмотря на очистку газов от серы, в процессе переплавки больших объемов металла, ее содержание в продукте может существенно повышаться. Выпуск большого количества углекислого газа.
В процессе работы мартеновской печи, соответствующий показатель выброса углекислого газа, может превышать нормативные значения соответствующих экологических требований. Современные аналоги В настоящее время мартеновская печь не является единственным способом производства стали. Существует множество других способов, которые являются более эффективными и экономичными. Одним из таких способов является электродуговой метод. Он позволяет получить сталь с более высокими показателями качества, чем при использовании мартеновской печи. В этом методе сталь получается путем плавления металла под дуговым разрядом, который образуется между электродами и расплавленным металлом. Другой современный способ производства стали — это конвертерный метод. В этом методе расплавленная чугунная заготовка охлаждается и обработывается в конвертере, где осуществляется продувка кислородом. В последние годы все большую популярность набирает технология лазерной резки, которая позволяет точно и быстро распилить металл изделия любой сложности. Рядом с лазерным оборудованием можно найти гибочные станки, токарные станки, фрезерные станки с ЧПУ и прочие.
Перспективы использования мартеновской печи Мартеновские печи широко используются в металлургической промышленности для выплавки стали. Их преимущества включают высокую производительность, экономичность и возможность использования различных сырьевых материалов. Технология работает на принципе восстановления железной руды с помощью дутья, вводимого в печь. Изделие, полученное в мартеновской печи, включает ряд особенностей, таких как низкое содержание серы и фосфора, а также высокую прочность и деформационную стойкость. Эти свойства делают сталь, полученную в мартеновской печи, идеальным материалом для производства строительных конструкций, мостов и других объектов.
Устройство и монтаж мартеновских печей
Изобрел мартеновскую печь французский металлургический инженер Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. С того времени – это официальная дата изобретения мартеновской печи. Мартеновская печь. Емкость мартеновских печей может достигать 1200 т, однако наиболее распространены печи емкостью 250—500 т. Площадь пода 500-т печей равна 113 м2, размеры. 23 марта 2018 года в России остановлена последняя крупная мартеновская печь. Теперь увидеть выплавку стали в Мартене таких масштабов можно только на фотографиях. Мартеновская печь – это тип металлургической печи, который используется для производства стали из чугуна. Она была изобретена в середине 19 века. Название произошло от фамилии французского инженера и металлурга Пьера Мартена, создавшего первую печь такого образца в 1864 году. это пламенная отражательная регенеративная печь.
Мартеновская печь, или где рождаются стальные болты
Мартеновская печь (от имени П. Мартена), пламенная регенеративная печь для переработки чугуна и стального лома в сталь заданного химического состава и качества. М. п. состоит из. Мартеновская печь (мартен) — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Название произошло от фамилии. Строение мартеновской печи делится на верхнее и нижнее. Деление это весьма условно. Обычно рабочая площадка мартеновского цеха расположена на 5—7 м выше уровня пола цеха. В этом случае металлический лом заранее перерабатывается в основных печах, откуда он в жидком виде переливается ковшом в кислую мартеновскую печь. Печь Мартен также может работать как тепловая пушка. Время работы печи Мартен на одной закладке дров – до 10 часов.
Мартеновские печи
| Мартеновская печь | артеновская печь (мартен) — печь для переработки чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Мартеновская печь относится к типу отражательных печей. |
| Мартеновский способ получения стали. | Создал печь французский инженер — металлург Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. Мартеновские печи во время войны что это. |
| Мартеновская печь | Мартеновская печь по устройству и принципу работы является пламенной отражательной регенеративной печью. В плавильном пространстве сжигается газообразное топливо или мазут. |
В России пущена первая мартеновская печь
| Мартеновский способ выплавки стали | Учебные материалы | Мартеновская печь по устройству и принципу работы является пламенной отражательной регенеративной печью. В плавильном пространстве сжигается газообразное топливо или мазут. |
| Почему нельзя останавливать и запускать заново мартеновскую печь? | Мартеновские печи – это агрегаты, с помощью которых выплавляется сталь. Хотя существуют и другие способы получения сплава, этот вариант продолжает применяться. |