Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 0
0,5 г/м3). Окончательную очистку газа обычно производят в электрофильтрах. Очищенный в электрофильтрах доменный газ (содержание пыли не более 0,05—0,1 г/м3) поступает в газо проводы чистого газа и используется как топливо.
§ 20. МАРТЕНОВСКИЕ ПЕЧИ
Схема мартеновской печи и основы мартеновского процесса
Мартеновская печь служит для выплавки стали из чугуна и стального лома (скрапа). Сталь по составу отличается от чу гуна меньшим содержанием углерода, а также вредных приме сей— серы и фосфора. Сущность получения стали заключается в удалении из чугуна части углерода и вредных примесей.
Различают два способа получения стали в мартеновских пе чах: скрап-процесс и рудный процесс.
При скрап-процессе плавка ведется на твердой шихте, состо ящей главным образом из 60—80% стального лома и 15—40% чугуна. Скрап-процесс применяется на заводах, не имеющих до менного производства.
На заводах, имеющих доменные печи, работают на рудном процессе, при котором в мартеновскую печь заливают жидкий чугун. В этом случае шихта состоит из 80—90% чугуна и 20— 10% железной руды и скрапа.
Мартеновские печи отапливаются природным газом, мазу том или смешанным коксо-доменным газом.
Мартеновская печь, отапливаемая природным газом или ма зутом, представляет собой ванную регенеративную печь (рис. 73,
74), основными |
элементами |
которой |
являются: |
р а б о ч е е |
|||
п р о с т р а н с т в о |
с в а н н о й , |
в которой |
происходит плавле |
||||
ние стали; головки печи, расположенные |
по |
торцам |
рабочего |
||||
пространства и служащие |
попеременно |
для |
подачи топлива |
||||
и воздуха в рабочее пространство и отвода |
из него |
продуктов |
|||||
горения; в е р т и к а л ь н ы е |
к а н а л ы , по |
которым поперемен |
|||||
но с одной стороны подается к головкам воздух от регенерато
ров, а с противоположной стороны уходят |
продукты горения; |
р е г е н е р а т о р ы для подогрева воздуха; |
ш л а к о в и к и , рас |
положенные между вертикальными каналами и регенераторами
ислужащие для осаждения капель шлака, уносимых отходящи ми из рабочего пространства газами; система боровов и газохо дов, по которым отводятся из регенераторов продукты горения
иподается в регенераторы воздух, и дымовая труба для отвода продуктов горения.
При отоплении печи низкокалорийным смешанным коксо-до менным газом помимо воздуха подогревают также и газ. По этому печи, работающие на коксо-доменном газе, оборудуются с каждой стороны двумя регенераторами — одним для подогре-
12— 294 |
177 |
УрО&нь
рабочей
площадки
‘ у / |
д и н а с |
|
Х р о м о м а г н е зи т |
щ ш |
м а г н е зи т о о а я |
|
Ш л а н а іа т а |
б е т о н а р м и р о в а н |
|
надоОна |
|
н ы й |
|||||
ІИ |
|
|
М а гн е зи т о хр о м и т |
|
б ы с о ш л и ноземц.с- |
|
Х ром ист ая м а с с а |
бет он ж ар о уп о р н ы й |
\ М а г н е з и т |
1: |
|
обы кн о ве н н ы й |
• |
н еапм иооданны и |
|||
|
|
• ' о б а н н ы а |
||||||
ш |
Ш а м о т |
|
|
|
т ы й |
■іо; |
W . б е т о н н е а р м а р о - |
|
|
|
|
Ш а м о т легковесный |
|
Г л и н я н ы й |
Д р е н и р у ю щ и й |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 73. Типовая мартеновская печь емкостью 600 т, отапливаемая природным газом или мазутом (про дольный разрез и план)
/ — рабочее пространство; / / — головки; III— вертикальные каналы; I V — регенераторы; V — шлаковики; I — передняя
стена; |
2 — задняя стена; 3 — подина; 4 — торцовые откосы; 5 — главный свод; 6 — рабочие окна; |
7 — горелка |
(форсун |
|
ка); |
8 |
— водоохлаждаемый кессон; 9 — подвесной свод регенераторов; 10—поднасадочная решетка; |
11— насадка; |
12—путь |
для |
шлакового ковша; 13 — фундамент под рабочее пространство печи; 14 — колонны; 15 — шлаковая летка |
|
||
СО
г-г |
|
Рис. |
74. Типовая |
мартеновская |
печь |
емко |
||
У |
в-В |
стью 600 г, отапливаемая природным газом |
||||||
или мазутом (поперечные разрезы) |
3 — |
днище; |
||||||
|
|
/^ .ф у н д ам ен т; |
2 — опорные колонны; |
|||||
|
|
4 — боковые стойки; |
5 — задняя стена; |
6 — |
рабочее |
|||
|
|
окно; |
7 — сталеразливочный ковш; |
8 — шлаковый |
||||
|
|
ковш; |
9 — кессон; |
10 — вертикальный |
канал; |
|||
|
|
II — шлаковик; |
12 — регенератор; |
|
13 — боров; |
|||
|
|
— стальная летка; |
15 — желоб |
|
|
|
||
f
' â / f :
:;*ѵѴЖ
ва воздуха и другим для подогрева газа — и соответственно дву мя шлаковиками и вертикальными каналами воздушными и газовыми (рис. 75). Схема тепловой работы мартеновской пе чи, отапливаемой коксо-доменным газом, показана на рис. 37.
Так как температура продуктов горения, уходящих из регенератора, еще достаточно высока (600—800°С), то для ис пользования их физического тепла в современных мартеновских цехах между печью и дымовой трубой устанавливают котел-ути
лизатор.
Рабочее пространство, головки и вертикальные каналы назы вают верхним строением печи, а шлаковики и регенераторы, расположенные под рабочей площадкой, — нижним.
Мартеновские печи |
разделяются на к и с л ы е ^ с |
футеровкой |
из кислых материалов |
— динаса, кварцевой набойки |
и о с н о в |
ные с футеровкой из основных материалов — магнезита и маг незитовой наварки. В настоящее время распространены основ ные печи; выплавка стали в кислых печах изредка встречается на машиностроительных заводах.
Загрузку печи скрапом и рудой производят при помощи з а в а л о ч н о й ма ши н ы, которая берет хоботом м у л ь д у (ко-
180
роб) со скрапом или рудой, вводит ее в печь через рабочие окна, устроенные в передней стене, и там, опрокидывая, выгружает.
Жидкий чугун заливают в печь из ковша по желобу, уста навливаемому в завалочном окне. В печь сначала загружают мелкий чистый лом и железную руду, а затем известняк, сталь ной лом и чугун. Во время загрузки в печь подают наибольшее количество тепла, чтобы прогреть загружаемые материалы и ускорить их плавление. Процесс плавки в основных мартенов ских печах делится на два периода: плавление и доводка.
В период плавления скрапа и чугуна окисляется железо, ко торое переходит в шлак в виде FeO. В дальнейшем FeO взаимо действует с примесями чугуна, окисляя их
Si -f- 2FeO = 2Fe + Si02; |
Mn |
|- FeO = Fe + MnO; |
2P 4- 5FeO = 5Fe -f P20 5; |
C + |
FeO = Fe + СО (газ). |
К концу плавления шихты известняк прогревается и превра щается в известь (СаС03= С а 0 + С 0 2), которая ошлаковывает кремнезем Si02. Окислы марганца и фосфора также переходят в шлак.
Период доводки металла наступает сейчас же за расплавле-
181
f
182
нием шихты. Начало его характеризуется энергичным окислени ем углерода за счет FeO. Для обеспечения в этот период более интенсивного окисления примесей добавляют железную руду, увеличивающую содержание FeO в ванне. Образовавшиеся при окислении углерода газы, удаляясь из ванны, создают впечатле ние бурного кипения жидкой ванны. В период кипения сталь доводится до требуемого химического состава, дегазируется, но в ней еще растворено большое количество окиси железа FeO. Кислород в стали является вредной примесью, придающей ей красноломкость — хрупкость в горячем состоянии. Поэтому для удаления кислорода сталь раскисляют, добавляя в ванну рас кислители — ферромарганец и ферросилиций. Раскисление идет по реакциям:
FeO + Mn = MnO -F Fe;
2FeO + Si = Si02 Д 2Fe.
После раскисления сталь выпускают через летку в ковш. От верстие летки забивается огнеупорной пробкой, которую при выпуске пробивают.
При выплавке специальных легированных сортов стали в ванну добавляют соответствующие легирующие элементы: ферротитан, феррохром, никель и др. Для интенсификации про цесса в последние годы применяют обогащение воздуха, идуще го на горение, кислородом.
Мартеновские печи характеризуются емкостью, которая соот ветствует массе металлической садки (чугуна и скрапа). Фасон носталелитейные цехи, где сталь используется для отливки изде лий, оборудуют печами емкостью 5—100 т; на металлургических заводах наибольшее распространение получили печи емкостью 250—600 и до 900 т. За сутки печь выдает 1,5—2,5 плавки. Удельная производительность мартеновских печей в Советском Союзе составляет в среднем 6—10 тна 1 м2 площади пода в сут ки (площадь пода условно замеряется на уровне порога зава лочных окон). Удельный расход тепла колеблется от 3760— 5400 кДж/кг (900—1300 ккал/кг) стали для больших печей и до 840 кДж/кг (2000 ккал/кг) для малых печей. В последние годы строительство новых мартеновских печей прекратилось, их заме нили конверторы. Однако большая часть стали выплавляется пока еще в мартеновских печах.
Рабочее пространство печи
Рабочее пространство печи состоит из ванны, передней и зад ней стен и свода.
В а н н о й называется нижняя часть рабочего пространства печи до уровня порогов рабочих окон, образованная снизу поди ной, с торцов — торцовыми откосами, с боков — откосами перед ней и задней стен. Подина выкладывается на сварном листовом
183
настиле толщиной 15—20 мм, лежащем на поперечных двутав ровых балках, уложенных в свою очередь на балках, располо женных параллельно продольной оси печи.
Продольные балки консольно опираются на две колонны, имеющие самостоятельный фундамент, не связанный с фунда ментами шлаковиков и регенераторов. По концам продольных балок устроены специальные металлические конструкции — стулья, на которые опираются торцовые откосы ванны. С т у л ь я служат опорой также и для головок печи. Кладка ванны испы тывает воздействие: высокой температуры (до 1600°С), ударов твердой шихты, разъедания жидкой сталью и шлаком, давления от массы металла и шлака.
Подины основных мартеновских печей выкладывают из не скольких рядов магнезитового кирпича, поверх которого в нача ле эксплуатации печи наваривают слой обожженного магнезито вого порошка, смешанного с 10—25% мартеновского шлака.
Подину кислых мартеновских печей выкладывают из динасо вого кирпича с наваркой из кварцевого песка. Снизу и с боков подину изолируют для уменьшения потерь тепла несколькими слоями шамотного и легковесного шамотного кирпича. Общая толщина кладки подины колеблется от 750 до 1225 мм в зави симости от емкости печи. В откосе задней стенки в плоскости поперечной оси печи на уровне подины устроена стальная летка. Она выполнена в виде отверстия шириной 300 мм и высотой 300—400 мм, перекрытого полуциркульной аркой. Подина вы полняется с уклоном 0,1—0,14 к выпускному отверстию.
З а д н е й с т е н к о й печи называется стенка, находящаяся против рабочих окон печи. Основанием задней стенки служит верхний ряд кладки подины. Задняя стенка выкладывается усту пами с уклоном наружу от основания до верха. Уклон придает стенке большую устойчивость, она служит намного дольше, чем вертикальная.
Помимо стальной летки, упомянутой выше, в задней стенке
имеется еще одно-два отверстия для выпуска шлака. |
||
В п е р е д н е й с т е н к е печи |
располагают рабочие окна. |
|
Кладка передней стенки состоит из |
ряда столбиков |
между ра |
бочими окнами и по краям. Столбики укладывают |
на предпос |
|
леднем ряде кладки подины и выполняют также с уклоном в сто рону каркаса печи. В современных печах окна перекрывают под пятовой балкой, охлаждаемой водой (см. рис. 74 и 76).
Кладка стен рабочего пространства испытывает воздействие: высокой температуры (1700°С и выше), ударов загружаемой шихты и химического воздействия пыли и брызг шлака. Кладку стен основных печей выполняют из магнезитового и хромомагне
зитового кирпича, а кислых — из динасового. Толщина |
кладки |
стен на уровне порогов рабочих окон (включая наварку) |
дости |
гает 750—1100 мм и вверху — 460—575 мм. |
Стойки |
Кладка крепится жестким металлическим каркасом. |
184