Файл: Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие..pdf

под давлением 0,9—1,5 МН/м2 (9—15 ат) подают с по­ мощью водоохлаждаемой фурмы, вводимой в конвертор

до 25 мин в зависимости от емкости конвертора. Про­ дувку заканчивают после достижения в металле требу­ емого содержания углерода. К этому времени, как пра­ вило, общее содержание в металле вредных примесей — серы и фосфора — доводится до пределов, требуемых для качественных марок сталей. После этого из конвертора удаляют кислородную фурму, конвертор наклоняют, про­ жигают сталевыпускное отверстие и выпускают металл в ковш. Для раскисления и легирования в сталеразли­ вочный ковш загружают ферросплавы и легирующие добавки. После выпуска металла через горловину из конвертора выливают оставшийся шлак в специальный шлаковый ковш. Общая продолжительность всей плавки от 30 до 60 мин в зависимости от емкости конвертора.

Продувка чугуна кислородом существенно улучшает температурные условия процесса и облегчает получение

30

стали с низким содержанием серы и фосфора, а также азота. По качеству кислородно-конверторная сталь не уступает металлу, выплавленному в мартеновских печах.

§ 9. Мартеновское производство

Мартеновское производство— это процесс получения стали методом окислительной плавки в мартеновских печах.

Мартеновская печь — пламенная регенеративная печь с горизонтальным . рабочим пространством. Для вы­ плавки стали в мартеновской печи может применяться как жидкий, так и твердый чугун. В отличие от кисло­ родного конвертора для выплавки стали в мартеновской печи недостаточно того тепла, которое выделяется в ре­ зультате экзотермических реакций окисления примесей чугуна. Поэтому в печь подводится дополнительное теп­ ло, получаемое в результате сжигания топлива в рабо­ чем пространстве. В качестве топлива применяют при­ родный газ, мазут, а также смесь доменного и коксового (образующегося при производстве кокса) газов.

Схема мартеновской печи показана на рис. 7. Мар­ теновская печь состоит из следующих основных частей: рабочего пространства 4 (ограниченного подом 7,сводом 3, передней стенкой с завалочными окнами Р, задней стен­

и отвода из него продуктов сгорания; шлаковиков (воз­ душных и газовых) — для осаждения содержащихся в продуктах сгорания пыли и частиц шлака; регенерато­ ров 6, 8 (воздушных и газовых) — для подогрева посту­ пающих в печь газа и воздуха за счет аккумуляции тепла выходящих из печи продуктов сгорания; боровов (кана­ лов) — для прохода продуктов сгорания; системы пере­ кидки клапанов; дымовой трубы. Мартеновская печь — агрегат симметричный: правая и левая ее стороны отно­ сительно вертикальной оси одинаковы по устройству. Топливо и воздух для горения поступают в ра1бочее про­ странство поочередно то с правой, то с левой стороны; продукты сгорания отводятся из рабочего пространства соответственно с противоположной стороны.

Проходя через регенераторы, горячие продукты сго­ рания нагревают огнеупорную насадку. Когда через эти

31

регенераторы направляются в печь холодные газ и воз­ дух, они нагреваются от горячей насадки.

Мартеновские печи сооружают емкостью до 900 т. С 1961 г. в СССР работают самые крупные в мире печи. Наибольшее распространение получили две разновидно­ сти мартеновского процесса: скрап-рудный, при котором

Продукты

сгорания

В

Рис. 7. Схема мартеновской печи

основной составляющей шихты является чугун, и скраппроцесс, при котором основной составляющей шихты яв­ ляется металлический лом. Как правило, при скрапрудном процессе чугун применяется в жидком ' виде, скрап-процесс осуществляется целиком на твердых ших­ товых материалах. Кислый мартеиовокий процесс в по­ следние годы находит все меньшее распространение.

Вкислых печах проводится только скрап-процесс. Процесс плавки при скрап-рудном варианте состоит

из следующих периодов: завалка твердых шихтовых ма­ териалов (железная руда, известняк, скрап); прогрев; заливка жидкого чугуна; плавление, кипение; раскисле­ ние и легирование; выпуск металла. Во время плавления в результате реакций окисления примесей формируется шлан. К моменту полного расплавления всей шихты от­ бирается проба металла на химический анализ. После спуска первичного шлака и наводки нового с помощью извести в металле достигается нужное содержание фос­ фора. Если его содержание превышает допустимое, то операция спуска и паводки нового шлака повторяется

32

несколько раз. Период кипения предназначен для дове­ дения состава металла (главным образом по содержа­ нию углерода) до требуемого и нагрева металла до температур, обеспечивающих дальнейшую разливку. Главной реакцией этого периода является реакция окис­ ления углерода 2 С + 0 2= 2 С 0 . Образующаяся окись углерода в виде газовых пузырей всплывает через толщу металла, проходит шлак и удаляется в атмосферу печи. Процесс выделения пузырей СО создает .впечатление ки­ пения. Этот процесс позволяет перемещать всю толщу металла, приводит к выравниванию химического соста­ ва металла, а также ускоряет процесс нагрева металла по всей высоте ванны и очищает металл от находящихся в нем газов и неметаллических включений. В этот же период происходит реакция удаления серы из металла.

В момент, когда будет достигнуто требуемое содержа­ ние углерода в металле, его раскисляют — вводят веще­ ства, которые легче соединяются с кислородом, чем углерод. При выплавке легированных сталей в этот же период в металл вводят легирующие добавки. После не­ продолжительной выдержки открывают сталевыпускное отверстие, расположенное в середине нижней части зад­ ней стенки, и готовую сталь выпускают по желобу

всталеразливочный ковш.

Впоследние годы получили большое распространение различные способы интенсификации мартеновской плав­ ки. Широко используется кислород как для интенсифи­ кации процесса горения топлива в печи, так и для непо­ средственной продувки металла по типу продувки в кис­ лородном конверторе. Для этого через свод печи к по­ верхности металла опускают водоохлаждаемые кисло­ родные фурмы.

Работа мартеновских печей в значительной степени автоматизироваиа.

Основными показателями, характеризующими рабо­ ту мартеновской печи, являются годовая производитель­ ность и съем стали с 1 м2 площади пода. Годовая произ­ водительность— это количество стали, выплавленной в течение года на данной печи. Производительность крупных печей превышает 0,5 млн. т стали в год. Съем стали характеризует интенсивность работы различных печей и исчисляется отношением суточного производства стали к площади пода печи.. Обычно съем стали состав­ ляет 12—13 т/(м2 -сут).

§ 10. Плавка стали в электрических печах

Выплавка стали с использованием электроэнергии в ка­ честве источника тепла имеет ряд преимуществ перед другими способами получения стали. При использова­ нии электроэнергии представляется возможным подво­ дить тепло непосредственно к зонам реакции; развивать высокие температуры, что способствует ускорению плав­ ки, наводке высокоизвестковистых шлаков и получению

свод, через который в печь вводятся три электрода для подвода электротока. Современ­ ные дуговые печи имеют съем­ ный свод, что позволяет загру­ жать шихту практически в один прием сверху. Печь имеет рабо­ чее окно, сталевыпускное отвер­ стие. Опирается печь на шаро­ вые сегменты и с помощью спе­ циального механизма поворота может наклоняться в сторону рабочего окна для спуска шлака и в сторону разливочного проле­ та для выпуска металла.

Электрический ток поступает от печного трансформатора на угольные или графитизированные электроды. Между электродами и шихтой или жидкой ванной воз­ никает электрическая дуга, © ре­ зультате чего в рабочем простран­

стве печи развиваются высокие температуры (до 2500°С). Электроды удерживаются электрододержателями, кото­ рые могут автоматически изменять длину дуги в зависи­ мости от потребностей процесса.

34