Файл: Головнина, Т. В. Производство стали с основами товароведения (учебное пособие).pdf

шенные: бессемеровский и томасовский конвертеры на воз­ душной продувке. Днище кислородного конвертера сплошное,

В нижней части конвертера, на уровне расплава, расположе­ но отверстие для выпуска шлака, стали, взятия проб на эксп­ ресс-анализ и другого назначения. Ведутся опыты по исполь­ зованию газов, выходящих из горловины конвертера, содер­ жащих значительный процент окиси углерода и имеющих высокую температуру. При продувке кислородом отсутствует азот, сталь получается плотной с минимальной газонасыщенностью. Все тепло экзотермических реакций поступает в ме­ талл, перегретая сталь имеет мелкозернистую структуру и повышенные физико-механические свойства. Для продувки в кислородном конвертере практически можно использовать любой передельный чугун, включая мартеновский, в качест­ ве охладителей можно вводить до 20—30% скрапа или же­ лезной руды. Значительно расширяется и ассортимент гото­ вой продукции; выплавляются все марки углеродистой стали и некоторые марки низколегированной. Качество кислород­ но-конвертерной стали приравнивается к мартеновской.

Емкость современных кислородных конвертеров— 100— 140 т, продолжительность плавки менее часа, устанавливаются 270-тонные конвертеры. Директивами XXIV съезда КПСС намечено использовать 350-тонные конвертеры. К концу те­ кущей пятилетки этим способом будет выплавлено не менее 30% общего объема производства стали в стране.

МАРТЕНОВСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

В 1865 г. французский инженер Мартен впервые получил сталь в пламенной печи регенеративного типа. Пламенная печь использовалась еще в пудлинговом процессе, при сжи­ гании в ней калорийного топлива температура достигала 1350°; применение принципа регенерации, т. е. 1Иопол1Ь301в1ан:ие тепла отходящих из печи газов, повысило температуру в мар­ теновской печи до 1700° и более, тем самым стало возможно получать жидкую, расплавленную сталь.

Первая мартеновская печь в России была пущена в экс­ плуатацию на Сормовском заводе инженером Износковым в 1870 году, применение кислой футеровки регламентировало состав шихты, в 1880 году стали использовать основную футеровку. Мартеновские печи бывают стационарные (не-

8

подвижные), значительно реже— поворачивающиеся. Печь может работать на твердой и жидкой шихте. В качестве шихты используется доменный, передельный мартеновский чугун и до 80% скрапа. Возможность утилизации большого количества скрапа способствовало значительному расшире­ нию мартеновского производства. Мировое производство мар­ теновской стали составляет 70—80% от общего объема. В мартеновской печи используется жидкое топливо (мазут) или газообразное: генераторный, коксовый, природный газ, вследствие низкой теплотворной способности, колошниковый газ может использоваться лишь в смеси с более калорийным газом.

В мартеновских печах можно выплавлять все марки угле­ родистой, низколегированной стали и некоторые марки высоколегированной. В зависимости от футеровки подины можно получать кислую или основную сталь, по способу раскисления — спокойную или кипящую. Мартеновский про­ цесс значительно более продолжительный, чем конвертер­ ный, в среднем длительность плавки 5—7 час и более, в те-

жидкого металла из печи, через несколько минут лаборант по радио сообщает результаты анализа, сталевар имеет воз­ можность корректировать состав металла и грамотно вести плавку. Наряду с пробой металла берутся и пробы шлака.

мых в печь в период окисления. Устройство и работа марте­ новской печи цредставлена на рис. 1.

Мартеновская печь расположена как бы на двух этажах. На первом этаже (частично углублены в землю), размеща­ ются регенераторы, камеры, оснащенные насадкой из огне­

жидком топливе — по одному. Второй этаж — рабочее про­ странство печи (15), сверху ограниченное сводом из динасо­ вого или хромомагнезитового кирпича, на нижней части— подине—и плавится металл. Кислая подина выкладывается динасовым кирпичом, основная — магнезитовым.

Кислая подина наваривается кислым огнеупором — квар­ цитом или кварцевым песком, основная—молотым магнези­

или пять загрузочных или завалочных окон, через которые шихта подается в печь. На время плавки окна закрыты огне­ упорной крышкой. С противоположной стороны печи имеется выпускное отверстие, через которое готовая сталь выпу­ скается в разливочный ковш. Во время плавки оно также закрыто огнеупорной массой. Подготовленная и взвешенная в шихтовом цеху шихта в металлических ящиках (мульдах) подается подъемником на рабочую площадку, загрузка в печь осуществляется загрузочными машинами различных кон­ струкций. Газообразное топливо подается в печь через разо­ гретую насадку правого регенератора (2), по первому регене­ ратору пропускается воздух, они движутся по вертикальным

сгорает, выделяя большое количество тепла. Благодаря на­ клонному расположению головок пламя (факел горения) прижимается к шихте, отдавая ей максимум тепла; отражаясь от шихты продукты горения удаляются из рабочего простран-

10

ства через левую головку (13' и 14') и левую пару регене­ раторов, отдавая тепло насадке. Продукты горения по кана­ лам 6, Т , 8 8' и 9 выводятся в дымовую трубу (10). По мере

охлаждения насадки регенератора автоматически осуществля­ ется перекидка клапанов 3 и 3', которые поворачиваются на 90°, газ и воздух через каналы 6' Т , 1Г и 12' и левую го­ ловку печи (13' и 14') наступают в рабочее пространство сле­

Окисление примесей кислородом топочных газов осуще­ ствляется крайне медленно через слой шлака, поэтому экзотермическое тепло этих реакций в тепловом балансе мар­ теновского процесса имеет второстепенное значение, основное количество тепла выделяется за счет сгорания топлива.

Емкость современных мартеновских печей доходит до 900 тонн, однако, наиболее распространены основные печи ' емкостью 100—500 т, емкость кислых печей значительно меньше.

ОСНОВНОЙ МАРТЕНОВСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Технология выплавки стали в основных мартеновских печах состоит из следующих этапов:

1. Осмотр и заправка подины измельченным магнезитом или доломитом, а с противоположной стороны печи огнеупор­ ной массой заделывается выпускное отверстие, и печь готова

кприему металла.

2.Завалка шихты через окна. Жидкий чугун также за ­ ливается через окна по желобу. В период завалки подается

значительное количество топлива.

3. Расплавление шихты завершается спустя некоторое время после загрузки, этот период также форсируется. При расплавлении образуются два слоя жидкости: металл — шлак.

4. Рафинирование или доводка металла начинается с уда­

выделением газов, вводят легкоокисляющиеся легирующие элементы и раскислители, и сталь готова.

11

5. Выпуск стали через выпускное отверстие; сталь стекает по желобу в подставленный разливочный ковш, непосредст­ венно в струю металла даются дополнительно наиболее ак­ тивные раскислители (алюминий,,высокопроцентный ферроси­ лиций, сплав AMS и др.)- Из ковша сталь разливается по изложницам, где и формируются стальные слитки.

КИСЛЫЙ МАРТЕНОВСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Кислый мартеновский процесс используется значительно реже основного. Шихта должна быть свободна от вредных примесей. Подина выкладывается кислым динасовым кирпи­ чом, наварка и флюс—также кислые (кварцевый песок), со­ держание кремнезема в шлаке до 60%. Окислители те же, что и в основном процессе.

Кислый процесс сталеварения подразделяется на два варианта:

1. Обычный или активный, при котором заметного вос­ становления кремния из кремнезема шлака и футеровки не наблюдается, раскисление ведется, как обычно, под конец

2. Пассивный или кремневосстановительный процесс рас­ пространен на ряде заводов Советского Союза и заграницей при выплавке ответственных марок стали с повышенным

восстанавливаемый кремний находится в чрезвычайно актив­ ном (атомарном) состоянии, вступает в реакцию с закисью железа, восстанавливая последнюю: Si + 2Fe0 = 2Fe + Si02+Q. Наступает равновесие между металлом и шлаком (период стабилизации). Выдержка металла при таких условиях спо­ собствует выделению из него газов и шлаковых включений. При этом варианте кислого процесса сталь получается плот­ ная, с минимальной газонасыщенностью, хорошо раскислен­ ная, свободная от инородных включений.

В шихту кислого процесса вводится чистый, часто дре­ весноугольный передельный чугун. Стоимость кислой стали значительно выше основной. Используется кислая сталь для производства тонких листов, ответственных поковок и от­ ливок.

РАЗНОВИДНОСТИ МАРТЕНОВСКОЙ ПЛАВКИ

По виду используемой шихты применяются следующие разновидности мартеновской плавки:

12