5.2.1 Конструкция и работа мартеновской печи

На рис. 6 схематически показана мартеновская печь в тот момент, когда топливо (газ) и воздух поступают с правой стороны печи. Проходя через предварительно нагретые насадки регенераторов (воздух через воздушный регенератор, газ через газовый), воздух и газ нагреваются до 1000—1200 °С и в нагретом состоянии через головку попадают в печь. При сгорании топлива образуется факел с температурой 1800—1900 °С. Пройдя головку, расположенную в противоположной стороне печи, раскаленные продукты сгорания попадают в другую пару насадок регенераторов и по системе боровов уходят к трубе. При этом насадки регенераторов нагреваются. При такой работе насадки регенераторов правой стороны постепенно охлаждаются, а насадки регенераторов левой стороны нагреваются. В момент, когда регенераторы, через которые проходят в печь воздух и газ, уже не в состоянии их нагревать до нужной температуры, а регенераторы, через которые из печи уходит дым, перегреваются, осуществляется изменение направления движения газов. Для изменения направления движения газов предусмотрены перекидные клапаны, а операцию называют - перекидкой клапанов. Холодный воздух и газ направляются через хорошо нагретые левые регенераторы, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, постепенно нагревая остывшие правые регенераторы, затем цикл повторяют. Через некоторое время наступает момент, когда направление движения газов опять изменяется и т. д.

Рис. 6 Конструкция мартеновской печи: 1 - головка; 2 - вертикальный канал; 3- шлаковик; 4 - борова; 5 - насадка газового регенератора; 6 -сталевыпускное отверстие; 7 — отверстие в задней стенке печи для спуска шлака; 8 - под; 9- завалочные окна; 10 - передняя стенка; 11 - задняя стенка; 12 - рабочее пространство; 13 - свод; 14 — регенераторы (газовый и воздушный); А— поперечный разрез рабочего пространства печи; Б — разрез по "головке" печи)

Технология кислой мартеновской плавки совершенствуется. Качество кислой стали может быть улучшено методами внепечной обработки. Наибольшее распространение получили два технологических приема:

1. Обработка струи металла (на пути от ковша к изложнице) вакуумом; при этом обеспечивается удаление из металла определенного количества водорода и предотвращается взаимодействие струи стали с воздухом и, соответственно, вторичное окисление.

2. Обработка высокоосновными синтетическими шлаками. При этом кислый конечный шлак отделяют от металла в процессе перелива стали через стопор в ковш, в котором находится высокоосновный синтетический шлак. Синтетический шлак может быть жидким или твердым (порошкообразным); в последнем случае металл со шлаком обязательно продувают аргоном.

Обработка металла высокоосновным шлаком в ковше обеспечивает снижение в металле содержания серы.

5.3 Производство стали в сталеплавильных агрегатах непрерывного действия.

Существующие в настоящее время сталеплавильные агрегаты (конвертеры, мартеновские, электродуговые, индукционные печи и т. д.) являются агрегатами периодического действия. Опыт многих производств показал, что замена периодического процесса непрерывным способствует увеличению производительности, снижению эксплуатационных затрат, повышению качества и однородности (стандартности) продукции, уменьшению технологических отходов, более эффективному использованию добавочных материалов. Современная технология позволяет осуществлять непрерывную разливку многих десятков плавок, тысяч тонн стали, успешными оказались попытки создания непрерывной линии: непрерывная разливка стали — прокатный стан. Производства, смежные со сталеплавильным (доменное, прокатное), по существу непрерывные. Процессы подготовки железорудного сырья (агломерация и получение окатышей) являются непрерывными, поэтому вся схема металлургического производства, включающая подготовку сырья, выплавку чугуна, стали и получение проката, близка к переводу на непрерывный процесс.

Проблемы в организации непрерывного сталеплавильного процесса, выбора удобной для практического использования конструкции сталеплавильного агрегата непрерывного действия (САНД) и отработки технологии выплавки стали в этом агрегате пока еще не решены. Основные трудности, возникающие при разработке конструкции САНДа, можно разделить на две группы:

1.Технологические, заключающиеся в необходимости организации одновременного удаления из чугуна разнородных по своим термохимическим свойствам элементов: для удаления углерода необходимы окислительная атмосфера, железистые шлаки, достаточный уровень перегрева металла; для удаления фосфора желательно иметь железистоизвестковые шлаки и умеренные температуры; для удаления серы необходимо интенсивное перемешивание основного шлака с металлом при достаточно высоком уровне нагрева ванны, а содержание оксидов железа в шлаке и кислорода в металле при этом должно быть минимальным; для удаления кремния необходимо иметь окислительную атмосферу и железистый шлак; для получения заданной степени раскисления металла требуется минимальная окисленность шлака и т. д.

2.Конструктивные, заключающиеся в необходимости создания агрегата, который бы обеспечивал возможность проведения технологических операций в требуемой последовательности. При этом одновременно должны быть обеспечены высокая стойкость агрегата и отдельных его элементов в условиях высоких температур и непрерывной работы при отсутствии даже кратковременных остановок для профилактического ремонта конструкций и т. д.[13]

5.4 Современная технология получения стали высокого качества. Внепечная обработка стали.

Современная техника предъявляет все более высокие требования к качеству стали. В тех случаях, когда проведение операций, обеспечивающих требуемое качество металла, непосредственно в самом агрегате связано с потерей его производительности, операции переносят в ковш или во вспомогательную емкость. Проведение технологических операций вне плавильного агрегата называют вторичной металлургией (или ковшовой металлургией, внеагрегатной обработкой, внепечной обработкой, ковшовым рафинированием и т. п.). Основную цель вторичной металлургии можно сформулировать как осуществление ряда технологических операций быстрее и эффективнее по сравнению с решением аналогичных задач в обычных сталеплавильных агрегатах.

В настоящее время методами внепечной металлургии обрабатывают сотни миллионов тонн стали массового назначения, установки для внепечной обработки имеются практически на всех заводах качественной металлургии. Обработке подвергают металл, выплавленный в мартеновских печах, дуговых электропечах и конвертерах. Такое быстрое распространение в широких масштабах внепечной обработки объясняется рядом причин:

1.Распространением метода непрерывной разливки стали, который, в свою очередь, для высокопроизводительной работы установок требует точного (и стандартного от плавки к плавке) регулирования температуры и химического состава металла, а также требует для разливки металл стандартно высокого качества. В результате практически вся сталь, разливаемая на установках непрерывной разливки, подвергается внепечной обработке.

2.Непрерывно увеличивающиеся масштабы производства сталей ответственного назначения, которые трудно получить при обычной технологии плавки.

3. Возрастающими масштабами производства сталей и сплавов с особо низким содержанием углерода.

4. Повышением требований к качеству рядовых сталей, выплавляемых в конвертерах и мартеновских печах.

Определенную роль в распространении новых методов вторичной металлургии играет и то обстоятельство, что эти методы позволяют коренным образом изменять структуру и тип потребляемых ферросплавов и раскислителей в сторону существенного снижения требований к их составу и соответствующего их удешевления. Например, использование метода аргонокислородной продувки позволило перерабатывать высокоуглеродистые ферросплавы и отказаться от использования дорогих низкоуглеродистых ферросплавов. Существующие способы получения стали высокого качества основаны на использовании одного или одновременно нескольких технологических приемов:

1) обработки металла вакуумом;

2)продувки металла инертными газами;

3)вдувание порошкообразных материалов;

4)перемешивания металла со специально приготовленными шлаком или лигатурой. [13]