Мартеновская печь

Алан-э-Дейл       09.11.2022 г.

Современность или анахронизм?

В некоторых источниках на просторах рунета попадается выражение: «Современная мартеновская печь». Это уже анахронизм, т.к. с 1970 г мартеновские печи во всем мире не строятся. Правда, в Китае, Индии и странах «третьего мира» действует не вполне учтенное количество сталеплавильных мини-печей, в основном китайского производства, действующих по мартеновскому циклу, см. рис. ниже. Большей это ротационные печи: ванны-изложницы располагаются радиально на вращающемся поду. Плавка длится один оборот пода: вынул лоханку с расплавом, вставил корыто с шихтой, и т.д., и т.п. Пользуются такие печки печальной известностью: в них выплавляют тот самый «китайский» сырой металл, на изделия из которого еще можно «попасть» в инструментальных магазинах и железных базарах. Если губки кусачек сминаются при попытке перекусить ими алюминиевую проволоку, то это что угодно, но не металлургия.

Сталеплавильная мини-печь

Википедия утверждает, что на 2009 г сталь мартеновским способом выплавляли только в Индии, на Украине и в России. Тут, надо сказать, ВП в свойственной ей манере лукавит: данные для статистической обработки берутся только по металлургическим предприятиям, а машиностроительные с сопутствующим мартеновским не учитываются. Хотите удостовериться – наберите в поиске Siemens martin. Тем не менее, доля мартеновской стали в общемировом ее производстве на сегодня (лето 2017 г) составляет ок. 2% и медленно, но неуклонно падает. Хотя цены на металлолом валятся, но это следствие сокращения мартеновского производства вследствие исчерпания запасов богатой чистой железной руды, а кислород и энергию топлива выгоднее пускать на конвертирование и электродуговую плавку.

В РФ в 2012 г было принято постановление о полном прекращении мартеновского производства в 2015 г. На начало 2016 г на Урале еще 3 или 4 небольших мартена дорабатывали межремонтный ресурс, после чего подлежали остановке и ликвидации. За первую половину 2016 г эти печи выплавили ок. 650 тыс. т стали, после чего сведений о действующих в России мартенах найти не удается.

На этом фоне ярким, но неоднородным пятном выделяется Украина. Дончане по обе стороны линии фронта, несмотря на гражданскую войну, расправились-таки со своими мартенами: в течение 2015 г все мартены Донбасса были остановлены и демонтированы. Но на «Запорожстали» еще вовсю коптит и чадит полновесный мартеновский цех, а на бывшей «Криворожстали» (ныне – индийская Арселор Миттал Кривой Рог) действует большой двухванный мартен. То и другое выплавляет в год ок. 7 млн. т мартеновской стали, или ок. 25% ее мирового производства. За все время существования Украины как отдельного государства никаких официальных документов по поводу ликвидации мартеновского производства обнародовано не было, а нынешнее украинское правительство продлило разрешение на эксплуатацию действующих национальных мартенов до 2020 г без каких-либо разъяснений насчет их дальнейшей судьбы.

Ниже Вы можете поделиться своими мыслями и результатами с нашими читателями и постоянными посетителями.

Также можно задать вопросы автору*, он постарается на них ответить.

Конвертерный метод

В конверторах выплавляют сорта стали для производства автомобильного листа, инструментальной стали сварных конструкций и других стальных заготовок. По качеству они уступают мартеновскими применяются для изготовления менее ответственных изделий.

В них содержится больше примесей, чем при мартеновском изготовлении. Благодаря высокому объему загрузки одной печи до 900 тонн, способ считается самым производительным, поэтому получил широкое распространение.

Производство стали и другого вида металла этим методом основано на продувке жидкого чугуна воздухом или кислородом под давлением 0,3–0,35 МПа, при этом металл разогревается до 1600 градусов. Плавка скоротечна и длится до 20 минут. За это время происходит окисление углерода, кремния и марганца, содержащихся в сырье, которые извлекаются из ванны с расплавом шлака.

Конвертер представляет сосуд ретортообразной (грушевидной) формы, состоящий из стальных листов с футеровкой изнутри. Для заливки чугуна и выпуска готовой стали используется одно отверстие, в него также загружается чугун и скрап.

Рождение стали

Российские заводы, использовавшие мартеновские печи

16 марта 1870 году на Сормовском заводе была запущена первая в Российской империи мартеновская печь. Она была предназначена для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Основатель завода — греческий купец, принявший российское подданство, Дмитрий Егорович Бенардаки привёз в 1870 году молодого инженера Александра Износкова, который и построил первую в России мартеновскую печь весом в 2,5 тонны.

В 1998 году мартеновские печи на Сормовском заводе перестали действовать. В июне 2005 года было заключено охранное обязательство на здание цеха, где была установлена первая российская мартеновская печь, между ОАО «Завод „Красное Сормово“» и министерством культуры Нижегородской области, в котором собственник обязался обеспечить сохранность объекта, а также неизменность его облика и интерьера. В мае 2012 года был произведён демонтаж здания прокатного цеха в нарушение требований федерального закона «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов РФ». Отдел полиции № 8 Управления МВД России по городу Нижнему Новгороду устанавливает лиц, ответственных за уничтожение объекта культурного наследия.

Информация на август 2009 г.[источник не указан 3229 дней]

  • Бежицкий сталелитейный завод
  • Волгоградский металлургический комбинат «Красный Октябрь»
  • Выксунский металлургический завод — последнюю мартеновскую печь закрыли в первом полугодии 2018 г.
  • Гурьевский металлургический завод — две печи действуют по сей день
  • Златоустовский металлургический завод — мартеновский цех выведен из эксплуатации
  • Ижевский металлургический завод (ОАО «Ижсталь») — мартеновское производство остановлено в 2009 году
  • Кулебакский металлургический завод — остановлена 20 декабря 2011 года
  • Металлургический завод Петросталь (дочернее предприятие ОАО «Кировский завод»)
  • ОАО «Уральская Сталь» (бывш. Орско-Халиловский металлургический комбинат) — все печи остановлены в апреле 2013 года
  • Нижнетагильский металлургический завод имени В. В. Куйбышева
  • Нижнетагильский металлургический комбинат
  • Омутнинский металлургический завод (ЗАО «ОМЗ»)
  • Северский трубный завод — мартеновское производство остановлено в 2008 году
  • Таганрогский металлургический завод — мартеновское производство прекращено в октябре 2013 года
  • Челябинский металлургический комбинат
  • Челябинский трубопрокатный завод
  • Череповецкий металлургический комбинат — остановлен в 2011 году
  • Чусовской металлургический завод — остановлен в 2013 году
  • Белорецкий металлургический комбинат — 4 мартеновских печи, выведены из работы под руководством группы Мечел.

Производство стали в двухванных сталеплавильных агрегатах.

Двухванные сталеплавильные агрегаты имеют две ванны, соединенные каналом для перехода из одной ванны в другую (рисунок 23). Принцип работы двухванной печи следующий. Когда в одной ванне после заливки чугуна ведут продувку металла кислородом, в другой производят завалку и подогревают твердую шихту отходящими из первой ванны газами. После выпуска металла из первой ванны проводят завалку шихты. Одновременно начинается продувка второй ванны кислородом. Топливо в двухванные агрегаты подается через топливно-кислородные горелки, установленные в своде и торцах печи. Если в шихте содержится жидкого чугуна больше 65%, то двухванная печь может работать без расхода топлива, так как количество физического тепла и тепла выделяющегося при окислении примесей чугуна, а также окисления СO до CO2 увеличивается. В этом случае двухванная печь становится аналогичной кислородному конвертеру.

Качество металла, производимого в двухванных агрегатах не отличается от качества мартеновской или кислородно-конвертерной стали. Технико-экономические показатели процесса в двухванных сталеплавильных агрегатах характеризуются:

  • высокой производительностью;
  • низким удельным расходом топлива и огнеупоров.

К основным недостаткам процесса, ограничивающим его широкое распространение, относятся:

  • более высокий расход жидкого чугуна по сравнению с мартеновским скрап-рудным процессом;
  • более высокий угар железа;
  • ограниченность сортамента выплавляемого металла.

Тепловой и материальный баланс плавки

Для двух типовых составов:

Материальный баланс 1
  • Расход: скрап — 66, чугун — 34, известняк — 4, заправочный материал — 3, руда — 2, ферромарганец — 1
  • Приход: сталь жидкая — 96, шлак конечный — 8, шлак после выпуска — 5 , СО от окисления углерода — 3, СО от разложения извести и известняка — 2, влага — 1, корольки — 1
Тепловой баланс 1
  • Расход: теплота сгорания топлива — 61, тепло воздуха в регенераторах — 29, экзотермические реакции выгорания примесей — 8
  • Приход: уносится с продуктами — 61, потери в окружающую среду — 16, на нагрев стали — 15, на нагрев шлака — 3
Материальный баланс 2
  • Расход: скрап — 34, чугун — 66, руда в завалку — 15, известняк — 5 , заправочный материал (доломит и магнезит) — 3, руда в период кипения — 2, ферромарганец — 1
  • Приход: сталь жидкая — 103, шлак конечный — 8, шлак после выпуска — 7, СО от окисления углерода — 6, СО от разложения извести и известняка — 2, влага — 1, корольки — 1
Тепловой баланс 2
  • Расход: теплота сгорания топлива — 48, тепло воздуха в регенераторах — 20, тепло газа в регенераторах — 11, экзотермические реакции выгорания примесей — 8
  • Приход: уносится с продуктами — 58, потери в окружающую среду — 15, на нагрев стали — 20, на нагрев шлака — 5, разложение известняка — 1

Раскисление

Третий этап – раскисление металла. После добавления кислорода (на предыдущем этапе) требуется снизить его содержание в чистой стали. Использованием О2 удалось добиться окисления примесей, но его остаточное присутствие в конечном продукте снижает качественные характеристики металла. Требуется удалить или преобразовать окислы FeO, связав кислород с другими металлами.

Для этого существуют два метода раскисления:

  • диффузионное;
  • осаждающее.

При диффузионном методе в расплавленный состав вводят добавки: алюминий, ферромарганец и ферросилиций. Они восстанавливают оксид железа и переводит в шлак. В шлаке оксид распадается и высвобождает чистое железо, которое поступает в расплав. Второй высвободившийся элемент – кислород улетучивается в окружающую среду.

Осаждающий метод предусматривает введение добавок, имеющих большее сродство с кислородом, чем Fe. Происходит замещение этими веществами железа в окисле. Они, как менее плотные, всплывают и выводятся вместе со шлаком.

Чем больше при раскислении выводится включений различных металлов, тем выше ковкость получаемой стали. Для проверки раскаленный кусок металла подвергают ковке, на нем не должны образовываться трещины. Такая проверка пробы говорит о правильном проведении процесса раскисления.

В зависимости от степени раскисления специалисты могут получить:

  • спокойную сталь полного раскисления;
  • кипящую раскисленную не полностью сталь, когда процесс выведения пузырьков угарного газа СО продолжается в ковше и изложнице.

Для получения легированных сталей с добавками некоторых металлов в расплавленный металл добавляются ферросплавы или чистые металлы. Если они не окисляются (Ni, Co, Mo), то такие добавки могут вводиться на любом этапе плавки. Более чувствительные к окислению металлы Si, Mn, Cr, Ti добавляют в ковш или, что обычно и происходит, в форму для отливки металла.

Существуют основные способы получения стали в сталеплавлении.

Используются ли эти печи сейчас?

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

Это обусловлено их малой рентабельностью, а также особо вредными условиями труда работников, занятых в мартеновском производстве.

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

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.

В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различают разновидности мартеновского процесса:

  • скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55 – 75%), скрапа и железной руды. Процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи;
  • скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома и чушкового передельного чугуна (25 – 45%). 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 2

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. Износков.

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

Устройство

Основными элементами, представляющими устройство мартеновской печи, являются:

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

Ниже приведены типовые схемы мартеновских печей:

Принцип работы

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

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

Описание принципа работы:

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

Кислый мартеновский процесс

Кислый мартеновский процесс требует применения весьма чистых по S и Р шихтовых материалов. Отливки из кислого металла получаются более плотными, чем из основного металла, благодаря лучшей раскислен-ности и меньшему содержанию газов. Кислая подина, наваренная из песка ( 95 — 97 % SiO.

Кислый мартеновский процесс значительно меньше распространен, чем основной. Это связано с тем, что при кислом процессе ( вследствие ничтожно малой основности кислых шлаков) отсутствуют условия для удаления серы и фосфора.

Кислый мартеновский процесс ведется в мартеновских печах с кислой футеровкой и с кислыми ( кремнеземистыми) шлаками. Сталь, выплавленная в кислых мартеновских печах, обычно отличается более однородным и плотным строением, большей чистотой по неметаллическим включениям, большей полнотой раскисления, большей вязкостью, меньшей анизотропностью свойств, чем сталь такого же состава, но выплавленная в основных печах. Шлаки кислого процесса способствуют более полному раскислению стали, и расход раскис-лителей в кислых печах ниже, чем в основных. В кислых мартеновских печах выплавляют главным образом высококачественные высоколегированные стали, к которым предъявляются повышенные требования. К основным недостаткам кислого мартеновского процесса относится невозможность удаления вредных примесей — фосфора и серы. Это вынуждает применять особо чистые по содержанию примесей шихтовые материалы, что сильно удорожает стоимость стали. По этой причине кислым мартеновским процессом выплавляют ограниченное число марок высококачественной стали и сталь для фасонных отливок. В результате усовершенствования технологии плавки в основных мартеновских и электросталеплавильных печах все чаще выплавляют высококачественные стали, которые ранее выплавляли только в кислых мартеновских печах.

Кислый мартеновский процесс благодаря некоторым особенностям обеспечивает получение плотной структуры стали, поэтому он незаменим при производстве высококачественных сталей.

Кислый мартеновский процесс обычно используют для выплавки высококачественных сталей.

Кислым мартеновским процессом выплавляют качественные стали. Стали, выплавляемые в кислых мартеновских печах, содержат значительно меньшее количество растворенных газов ( водорода и кислорода), неметаллических включений, чем сталь, выплавленная в основной печи.

Различают основной и кислый мартеновский процесс. Кроме того, мартеновский процесс может быть рудным, скрапным и рудно-скрапным.

При кислом мартеновском процессе сера и фосфор, содержащиеся в шихте, не удаляются в процессе плавки и целиком остаются в стали. Поэтому шихту для кислого прсцесса надо полбирать с малым содержанием фосфора и серы.

При кислом мартеновском процессе требуются очень чистые исходные материалы, так как сера и фосфор в процессе выплавки кислой стали не удаляются.

Иначе протекает кислый мартеновский процесс. Шлак в этой печи кислый, не содержит свободной извести, и удаления серы и фосфора в этой печи не происходит. Поэтому шихтовые материалы и топливо должны содержать эти примеси в минимальном количестве. Сталь, выплавленная в кислых печах, содержит меньше растворенных газов, неметаллических включений и отличается высокими механическими свойствами.

Имеет значение для кислого мартеновского процесса.

Включений в металле кислого мартеновского процесса меньше, чем в металле основной плавки, и прежде всего вследствие уменьшения сульфидных включений, так как исходные количества серы в шихте малы; оксидных включений также меньше, так как кислые шлаки лучше поглощают их, чем основные. Имеющиеся в металле оксидные включения, главным образом в виде сферических силикатов, оказывают менее вредное влияние на качество металла.

Имеет значение для кислого мартеновского процесса.

Вследствие высокой стоимости исходных материалов и большой длительности периода кипения кислый мартеновский процесс в настоящее время применяют только для выплавки высококачественной стали. Из этих сталей изготовляют детали, работающие при повышенных температурах.

Вследствие высокой стоимости исходных материалов и большой длительности периода кипения кислый мартеновский процесс в настоящее время применяют только для выплавки высококачественной стали. Из этих стал ей изготовляют детали, работающие при повышенных температурах.

Мартеновский способ

При мартеновском способе металлическая шихта ( чугун и металлический лом) в твердом или жидком виде находится в лоткообразном очаге, вдоль которого бьет длинный нагретый до 1900 С факел. Мартеновские печи работают многие месяцы без перерывов. Их вместимость составляет от 10 до 600 т стали, которую в зависимости от размеров печи и особенностей технологии выпускают из печи в виде готового расплава через 5 — 20 часов. Необходимый для переделки чугуна в сталь кислород присутствует в печи в химически связанном состоянии в виде оксида углерода или оксидов металлов, содержащихся в руде.

При мартеновском способе можно получать сталь не только из чугуна, но и из стального лома, что дает возможность решить задачу переработки отходов машиностроительного производства. Мартеновский способ производства стали является самым распространенным.

При мартеновском способе получают сталь более высокого качества, чем при конверторном. Стали, выплавленные мартеновским способом, применяют для изготовления труб, ответственных опорных конструкций ( мостов, башен) и инструмента.

При мартеновском способе получают сталь более высокого качества, чем при конвертерном. Стали, выплавленные мартеновским способом, применяют для изготовления труб, ответственных опорных конструкций ( мостов, башен) и инструмента.

Главное преимущество мартеновского способа — его универсальность как в возможности выплавки широкого сортамента углеродистых п легированных сталей, так и в использовании исходных материалов. В настоящее время эга цифра достигает 11 — 12 т, а с применением кислорода она еще выше. Общая продолжительность плавки 220 — 260 т стали составляет 7 — 10 ч при расходе условного топлива 130 — 150 кг на 1 т стали.

Конечным продуктом мартеновского способа являются нелегированные стали, в то время как плавление в электродуговых печах нашло применение для производства легированных сталей. В качестве носителя энергии в мартеновских печах служит газ, а в электродуговых — электрический ток.

Производство стали мартеновским способом и проката в листопрокатном цехе № 1 имеет присущую ему низкую производительность и соответствующий выпуск продукции.

По составу шихты мартеновский способ плавки стали делится на скрап — и скрап-рудный процессы. Скрап-процесс ( кислый или основной) проводится на металлической шихте, содержащей 60 — 75 % стального лома-скрапа. Скрап-рудный процесс ( основной) проводится на металлической шихте, содержащей более 65 % жидкого чугуна, 10 — 15 % стального чугуна, лома ( скрапа), железной руды и флюсов.

Одним из недостатков мартеновского способа является необходимость смены направления газопотоков ( реверсивная работа печи), в этом случае необходима кратковременная остановка подачи топлива и окислителя и изменения направления их. В связи с этим необходима кратковременная остановка процесса горения и возобновление его с другой стороны печи.

В нашей стране мартеновским способом выплавляется около 85 % всей стали. На рис. 7 показана схема устройства мартеновской печи. Последние представляют собой камеры, имеющие насадку из огнеупорного кирпича, выложенного в клетку.

Плавку стали при мартеновском способе ведут по двум процессам: скрап-процессу и рудному процессу. Скрап-процесс применяют при переработке стального лома ( скрапа) и чушкового чугуна. Рудный процесс отличается от скрап-процесса тем, что в качестве исходных материалов применяют жидкий чугун с добавлением руды и отходов металлургической промышленности. При рудном процессе возможно также использование стального лома: в этом случае процесс называют скрап-рудным.

Большая часть стали выплавляется мартеновским способом, при котором плавка ведется как на твердой шихте, так и с жидким чугуном без ограничения количества металлолома; достигается высокий выход годной продукции; появляется возможность изготовлять сталь многих марок из чугунов самого различного состава.

Основное количество стали выплавляют мартеновским способом. В последнее время находят широкое применение конверторные стали. Конверторные процессы выплавки стали имеют несколько разновидностей. Высокое содержание этих примесей отрицательно сказывается на стойкости металла против перехода в хрупкое состояние и стойкости против старения. Поэтому стали, выплавленные этими способами, не применяют для сварных конструкций. В настоящее время развивается производство сталей в конверторах с основной футеровкой и продувкой кислородом сверху.

Сталь подгруппы В изготовляется мартеновским способом следующих марок: ВСт2кп, ВСтЗкп, ВСтЗ, ВСт4кп, ВСт4, ВСтб.

Условия испытаний на загиб в холодном состоянии.

Технология

Вид снаружи на мартеновскую печь

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:

  1. 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. В этот период интенсивно окисляются кремний, марганец, железо, фосфор, образуется большое количество закиси железа FeO{\displaystyle \mathrm {FeO} }.
  2. Окисление. Происходит окисление углерода за счёт ранее образованного FeO{\displaystyle \mathrm {FeO} }. Формула реакции: C+FeO=CO+Fe−Q{\displaystyle \mathrm {C+FeO=CO+Fe-Q} }. Образующийся угарный газ CO{\displaystyle \mathrm {CO} } приводит расплав в состояние кипения. В течение 2—3 часов доля углерода в расплаве уменьшается и становится ниже 2%.
  3. Раскисление. Если к окончанию плавки в стали растворено большое количество FeO{\displaystyle \mathrm {FeO} }, это придаёт стали хрупкость в горячем состоянии — красноломкость. 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.

Для ускорения процесса и повышения производительности на 15—25% используют кислород. Его вводят при плавке двумя способами:

  • обогащая факел пламени в период завалки и расплавления шихтовых материалов;
  • продувая через жидкую ванну в период выгорания углерода.

XXI век

Начиная с 1970-х годов новые мартеновские печи в мире более не строятся. Мартеновский процесс практически вытеснен гораздо более эффективным (около 63% мирового производства), а также электроплавкой (более 30%). По результатам 2008 года на мартеновский способ производства приходится не более 2,2% мировой выплавки стали. Наибольший удельный вес выплавки стали мартеновским способом в мире по результатам 2008 года наблюдался на Украине.

В 2018 году была закрыта последняя крупная мартеновская печь в России. После этого данный способ производства стали сохранился только на Украине и в Индии.

C 1999 года в мартеновском производстве началось использование бескислородного дутья малой интенсивности. Предложенная 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. В зависимости от ёмкости печи в подине устанавливались 3—5 дутьевых элемента с расходом 30—100 л/мин на элемент.

Эта технология позволила:

  • существенно снизить горячие и холодные простои, в том числе на ремонт пода;
  • на 10—20% сократить длительность плавки;
  • на 12—18% увеличить производительность печей в фактический час и производство стали в цехе;
  • снизить расходы условного топлива, заправочных материалов и печных огнеупоров;
  • в 1,3—2 раза увеличилась стойкость свода и длительность кампании в межремонтный период.

Описание

См. также: Основной мартеновский процесс и Кислый мартеновский процесс

Регенератор

В 1864 году Пьер Мартен предложил новый способ получения литой стали в регенеративных пламенных печах. Использовав разработанный незадолго до этого немецким инженером К. В. Сименсом принцип регенерации тепла продуктов горения, Мартен применил его для подогрева не только воздуха, но и газа. Благодаря этому удалось получить температуру, достаточную для выплавки стали. Мартеновский способ стал широко применяться в металлургии в последней четверти XIX века.

В зависимости от состава огнеупорных материалов 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. Различают такие разновидности мартеновского способа выплавки стали:

  • скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25—45 % чушкового передельного чугуна; процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома
  • скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55—75 %), скрапа и железной руды; процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи.
Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.