Файл: Металлургия Кировского завода сборник статей к 100-летию мартеновского производства на заводе (1874-1974)..pdf

П. Мартен не изобрел ничего нового, он только осуществил идею Л. Лешателье о получении стали на поду печи Сименса, причем взял только один из вариантов, предложенных Л. Лешателье, а именно сплавление скрапа и чугуна. Тем не менее П. Мартен считается созда­ телем процесса производства стали на поду, поэтому этот процесс и по­ лучил название «мартеновского». Иногда употребляется название «си- менс-мартеновский процесс», так как регенеративная печь, без которой нельзя было бы осуществить процесс производства стали на поду, была изобретена Ф. и В. Сименсами.

В1867 г. на выставке в Париже П. Мартен уже представил изде­ лия массового производства из литой стали завода в Сирейле.

В1869 г. Сименс приступил к производству стали рудным процес­ сом, который потом получил название «ландорского процесса». Далее он занимался преимущественно разработкой способа прямого получе­ ния железа из руды в особых вращающихся печах. Заслуга Сименса, впервые осуществившего на практике идею окисления примесей чугуна кислородом руды с целью получения литой стали, велика, так как те­ перь рудный процесс на ochobihom поду является одним из основных способов производства стали.

Способ производства стали, разработанный П. Мартеном, сразу же получил большое признание. Цена скрапа в шестидесятых и семидеся­

тых годах была невелика, так как бессемеровское производство не мог­ ло использовать даже скрапа и обрезков, получавшихся от своего про­ изводства (включая прокатку слитков). В промышленных центрах скап­ ливалось огромное количество железного и стального скрапа, обрезков, лома и стружек. Поэтому, несмотря на несовершенство первых печей и сравнительно большой расход горючего, скрап-процесс оказался эко­ номически выгодным и быстро начал распространяться на заводах.

Скрап-процесс не являлся конкурентом бессемеровского и позднее томасовского процессов, он лишь дополнял их, давая возможность пере­ рабатывать в сталь дешевый лом. Помимо этого быстрому распростра­ нению процесса Мартена способствовало еще и то, что оборудование для мартеновского производства было в то время намного дешевле, чем оборудование для бессемеровского способа.

Помимо возможности переработки скрапа мартеновский процесс на кислом поду позволил переплавлять также вместе со скрапом чугуны с различным содержанием кремния, в том числе и такие, которые не подходили по содержанию кремния для бессемеровского производства.

Продуктом мартеновского производства до половины семидесятых годов была большей частью сталь с относительно высоким содержа­ нием углерода, которая использовалась в основном для изготовления рельсов. Только после того, как появился высокопроцентный доменный ферромарганец, впервые выплавленный на заводе Тер-Нуар в 1873 г., оказалось возможным производить и мягкую литую сталь.

Как известно, зеркальный чугун имеет в своем составе сравни­ тельно небольшое количество марганца (8—10%), поэтому при полу-

12

чении из него стали требовалось вводить добавки марганца, но с этими добавками вносилось в жидкий металл слишком много углерода. Иначе говоря, получаемая сталь была относительно хрупкой. Ферромарганец, используемый дополнительно при плавке, позволил получать мягкую сталь за счет уменьшения в ней содержания углерода.

Применение Томасом в 1878 г. основной футеровки и связанного с этим процесса дефосфорации оказало громадное влияние на дальней­ шее развитие мартеновского производства. В 1879 г. были произведены первые опыты устройства пода мартеновской печи из основного мате­ риала на заводе Тер-Нуар во Франции.

В России процесс дефосфорации на основном поду мартеновской печи был осуществлен в 1881 г. на Александровском заводе в С.-Петер­ бурге, причем под печи набивался обожженным молотым доломитом. Расход известняка для наведения шлака составлял около 4%. Приме­ нение обожженного магнезита для устройства пода мартеновской печи относится к 1880 г.

В настоящее время в мартеновских печах производятся самые раз­ нообразные сорта углеродистой и легированной стали.

Прекратив заводскую деятельность около 1880 г., П. Мартен жил в своем маленьком имении, потеряв всякую связь со сталеплавильной промышленностью, но имя его не было забыто на металлургических за­ водах мира. 29 декабря 1895 г. состоялось торжественное собрание Об­ щества русских горных инженеров, посвященное 25-летнему юбилею мартеновского производства. В честь этого события были выбиты осо­ бые жетоны с изображением первой русской мартеновской печи. Обще­ ство сочло за особую честь наградить золотыми именными жетонами П. Мартена и В. Сименса.

Во Франции в 1910 г., когда П. Мартену было уже 85 лет, состоя­ лось его чествование. От имени металлургических обществ, организаций и других объединений разных стран ему была поднесена особая худо­ жественно исполненная медаль.

В мае 1915 г. Американский институт стали присудил П. Мартену золотую медаль имени Бессемера, а через несколько дней после этого,

сталеплавильных процессов. В этой области советские ученые внесли большой вклад в науку. До начала XX века металлургия стали была скорее искусством, чем наукой. Технологические процессы производ­ ства стали излагались в описательной форме.

Применение физической химии в металлургии связано с именами Анри Лешателье и русского ученого академика Александра Александ­ ровича Байкова, под влиянием и с помощью которого профессора Петроградского политехнического института В. Е. Грум-Гржимайло (рис. 3),а позднее Михаил Михайлович Карнаухов разработали основы современной теории металлургии стали.

14

Теория В. Е. Грум-Гржимайло давала качественные критерии оценки процессов, протекающих в металлургической ванне. Она не была, за исключением термохимических расчетов, доведена до уста­ новления количественных зависимостей.

Дальнейшее развитие теория сталеплавильного производства полу­ чила в монографии академика М. М. Карнаухова «Металлургия стали», первое издание которой вышло в 1923— 1925 гг. Это была первая монография по сталеплавильному производству, в которой на основе законов физической химии (за­ кона действия масс и принципа распреде­ ления вещества между двумя «есмешивающимися фазами) были установлены коли­ чественные закономерности сталеплавиль­ ных процессов.

Диаграммы, предложенные М. М. Кар­ науховым, позволяют судить о последова­ тельности процесса окисления или восста­ новления отдельных элементов, если пере­ распределение кислорода между отдель­ ными элементами и их окислами происходит мгновенно. Действительно, при относитель­ но низкой температуре, судя по диаграмме (рис. 4), в первую очередь будут окислять­ ся кремний и марганец и только после этого

фосфор. Если же фосфор и окислится раньше других элементов, то марганец восстановит его снова в металл.

Как видно, М. М. Карнаухов еще в то время рассматривал процес­ сы, происходящие в ванне мартеновской печи, не только с позиций тер­ модинамики, но и с точки зрения кинетики процесса.

Метод, предложенный М. М. Карнауховым для определения после­ довательности возможных химических реакций в сталеплавильной ванне, с известными поправками применяется и в настоящее время. По­ следующие исследования в основном подтвердили правильность его предложения о быстром протекании реакций окисления и восстановле­ ния в ванне мартеновской печи.

Заслуга М. М. Карнаухова в том и состоит, что на заре развития теоретической металлургии он сделал первую попытку создать единую теорию сталеплавильных процессов на основе количественных законо­ мерностей, Дальнейшее уточнение и развитие этих теоретических взгля­ дов могло идти только на основе изучения отдельных процессов и яв­ лений в лабораторной и производственной обстановке.

В этом направлении и осуществлял М. М. Карнаухов работу воз­ главляемой им кафедры и своих учеников в последние 10 лет своей жизни. Академик М. М. Карнаухов поддерживал постоянные творче­ ские связи с металлургами Кировского завода, и совершенствование

15

Т А Б Л И Ц А 1

16

технологических процессов происходило при его активном участии.

Вдальнейшем все важнейшие работы в области мартеновского производства в СССР проводились М. М. Карнауховым, Б. В. Старком, Г. Н. Доброхотовым, А. Н. Морозовым. В области физической химии жидкой стали успешно работал А. М. Самарин.

Врезультате успешной деятельности ученых и практиков мартенов­ ский процесс долгое время был основным в производстве стали (табл. 1).

Впоследнее десятилетие в нашей стране быстрое развитие полу­ чило производство стали кислородно-конверторным способом и в элек­ тропечах. В 1974 г. СССР по выплавке стали превзошел фактический объем производства стали в США.

Согласно данным, опубликованным в сборнике ЦСУ при Совете

1973 — 131. Большую роль в совершенствовании технологии сталеваре­ ния в нашей стране сыграли металлурги Кировского завода.

2.РАЗВИТИЕ МАРТЕНОВСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

ВРОССИИ И НА ЗАВОДЕ

В1867 г. на Всемирной выставке в Париже в горнозаводском от­ деле были выставлены образцы литой стали, выплавленной на заводе Пьера Мартена на поду печи, построенной с учетом принципа регенера­

ции тепла В. Сименса. Наряду с образцами стали демонстрировались и огнеупорные материалы, употребляемые при производстве стали по новому способу.

Для изучения экспонатов горнозаводского и механического отделов Парижской выставки был направлен в заграничную командировку горный инженер А. А. Износков (рис. 5).

В конце 1867 г., по возвращении из-за границы, А. А. Износков представил свои соображения об организации производства осей, бан­ дажей, рессор и других изделий в Златоусте из стали, выплавленной на поду печи по способу П. Мартена. Проект был составлен, но ему не