Она была названа по имени изобретателя, французского инженера и металлурга Пьера Мартена, создавшего первую печь такого образца в 1864 году. Марте́новская печь — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома чёрных металлов в сталь нужного химического состава и качества. Введение в мартеновскую печь. Мартеновская печь — это вид печи, который используется для выплавки стали. Она названа в честь братьев Мартенов. Мартеновские печи выпускают сталь при 1550-1650°С, что определяет еще более высокую (до 2000°С) температуру рабочего пространства.
Мартеновская печь: что это такое?
Видна «тяпка», которой сгребают шлак с поверхности металла в шлакоприемный ковш. Последняя плавка завершена. Оба ковша на установке внепечной обработки скорее всего — это печь-ковш, на которой сталь доводят до нужной марки. Инструменты сталевара. Цех остановлен. Что с ним делать, ещё предстоит решить. Общий вид цеха. Бонус: на территории Выксунского металлургического завода находится одна из 20 уцелевших Шуховских башен, построенная инженером В. Шуховым ещё в 1898 году.
Если вы горите желанием посмотреть на работу мартеновской печи, возможность такая в России пока есть. На Гурьевском металлургическом завод есть две печи с суммарной выработкой 210 тысяч тонн, а на Металлургическом заводе Петросталь — 4 печи, в сумме выдающие от 170 до 240 тысяч тонн стали. А когда погаснут и эти, среди стран, использующих технологию выплавки стали при помощи мартеновских печей, останутся только Украина и Индия.
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. 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. 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: 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. 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. 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. 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. Устройство домны Конструкция домны очень сложная, это большой комплекс, который включает в себя следующие элементы: зона горячего дутья; зона плавления сюда входят горн и заплечики ; распар, то есть зона, где происходит восстановление FeO; шахта, где происходит восстановление Fe2O3; колошник с предварительным нагревом материала; загрузка шихты и кокса; зона, где находится столб материала; выпуски для шлака и жидкого чугуна; сбор для отходящих газов. Высота доменной печи может достигать 40 м, вес — до 35 000 тон, вместимость рабочей зоны зависит от параметров комплекса. Точные значения зависят от загрузки предприятия и его назначения, требований к объемам получаемого металла и прочих параметров. Более подробный вариант устройства: Разряды ремонта домны Для поддержания рабочего состояния домны регулярно проводится капитальный ремонт каждый 3-15 лет. Он разделяется на три вида: Первый разряд включает в себя работы по выпуску продуктов плавления, осмотру оборудования, занятого в технологическом процессе. Второй разряд — это полная замена элементов оборудования, подлежащего средним ремонтным работам.
Третий разряд требует полной замены устройства, после чего выполняется новая засыпка сырья с правкой колошников. Системы и оборудование Доменная печь — это не только установка для получения чугуна, но и многочисленные вспомогательные узлы. Это система подачи шихты и кокса, отвод шлака, расплавленного чугуна и газов, система автоматического управления, кауперы и многое другое. Принципы работы печи остались такими же, как и столетия назад, но современные компьютерные системы и автоматизация производства сделали домну более эффективной и безопасной. Кауперы Современное устройство доменной печи предполагает использование каупера для нагрева подаваемого воздуха. Ранее такое устройство не применялось, но начиная с 19 в. Количество батарей кауперов зависит от размеров комплекса, но обычно их не менее трех, что делается с расчетом на возможную аварию и сохранение работоспособности.
Колошниковый аппарат Колошниковый аппарат — эта часть является наиболее ответственной и важной, включающей в себя три газовых затвора, действующих по согласованной схеме Цикл работы этого узла выглядит следующим образом: в исходном положении конус поднят, он преграждает выход, нижний конус опущен; скип загружает в колошник шихту; вращающаяся воронка поворачивается и пропускает сырье через окна на малый конус; воронка возвращается в исходное положение, закрывая окна; малый конус опускается, загрузка проходит в межконусное пространство, после чего конус поднимается; большой конус принимает исходное положение, выпуская шихту в полость домны для переработки. Скип Скипы — это специальные подъемники шихты. При помощи таких подъемников калошей из скиповой ямы захватывается сырье, подаваемое наверх по наклонной эстакаде. Затем калоши опрокидываются, подавая шихту в загрузочную область, и возвращаются вниз за новой порцией. Процесс этот сегодня осуществляется автоматически, для управления используются специальные компьютеризированные узлы. Фурмы и летки Сопло фурмы печи направлено в ее полость, через него можно наблюдать течение процесса плавки. Для этого через специальные воздуховоды монтируются гляделки с жаростойкими стеклами.
На срезе давление может достигать значения в 2,1-2,625 МПа. Летки используются для слива чугуна и шлака, сразу после выпуска они плотно запечатываются специальной глиной.
Функции перекидных клапанов Мартеновская печь — это устройство реверсивного действия. В нем направление газовых потоков по системе периодически изменяется. В боровах, воздухо- и газопроводах устанавливаются шиберы, задвижки, дроссели и прочие элементы, которые объединены под наименованием "перекидные клапаны". В современной конструкции агрегата операция "перекидки" автоматизирована. Из боровов газы поникают в трубу. Ее высоту рассчитывают так, чтобы тяга, которая ею формируется, была достаточной для нормального движения потоков по всему пути.
Труба представляет собой достаточно сложное и сравнительно дорогостоящее сооружение. Высота этого элемента в крупных агрегатах превышает сто метров. Трубу, как правило, выполняют из красного кирпича, внутренняя футеровка которого образована шамотным кирпичом. Мартеновские печи во время войны Первый в России агрегат был пущен на Сормовском заводе в 1870 году. В то время устройство сконструировал А. Износков — молодой инженер. Особое значение имели мартеновские печи во время войны. Из стали, полученной в них, отливались детали танков, снарядов и винтовок.
Опасное для здоровья и очень трудоемкое производство было очень необходимым в те годы. С тех времен пошло также выражение "горят мартеновские печи". Оно свидетельствовало о мощи и непоколебимости советской эпохи. В 70-е годы производство агрегатов было приостановлено, поскольку их заменили усовершенствованные конструкции. Однако изобретение приобрело особое символичное значение для советского государства. Мартеновская печь увековечена в фильмах и песнях той эпохи.
Это очень правильно. Я бывал на многих заводах и даже на атомной электростанции, но здесь действительно сложные условия и требуется постоянное внимание. Особенно в сталеплавильном цехе, где одновременно может действовать множество опасных факторов. По-моему, очень доходчиво, мозги нужно включать. Заходим в цех и поднимаемся наверх для лучшего обзора. Сюда подается металлолом, который у сталеваров называется шихта. Шихта грузится в специальные короба — мульды. Краны поднимают мульды с шихтой еще раз, по-простому, короба с металлоломом и доставляют к мартеновской печи. Дальше начинается что-то захватывающее, видны всполохи пламени. Пойдемте посмотрим поближе. Строго говоря, мартеновские печи — уже устаревшая технология. На Выксунском металлургическом заводе освоены и широко используются и более современные технологии, но мартеновские печи пока еще функционируют и используются. Посмотрите на этого монстра, словно сошедшего с экрана фантастического фильма. Это завалочная машина. В завалочной машине сидит оператор и через специальные ворота отправляет шихту прямо в мартеновскую печь. Работа очень непростая. Повышенная температура, ослепительно-яркий свет от раскаленного металла, лязг и грохот. Вот где железные люди.
Как устроена мартеновская печь? Инфографика
Бенардаки на свой страх и риск оказался не только спонсором, но и прекрасным топ-менеджером собственного проекта. Свою небольшую фабрику он превратил в легенду русской металлургической промышленности. Кстати, Бенардаки был не только промышленником: он один из немногих своих современников в Санкт-Петербурге разглядел талант Николая Гоголя и считал за честь быть знакомым с ним. Дмитрий Бенардаки стал прототипом «нового русского», помещика Костанжогло во втором томе «Мёртвых душ».
Из специальных камер, выложенных огнеупорным кирпичом, нагретый газ перемещается в верхнюю часть печи, где смешивается и сгорает. Действие происходит попеременно: нагрев регенератора продувкой, продувка холодным воздухом. Мартеновская методика сильно зависит от состава шихты, которая применяется во время расплава и различает такие способы выплавки: скрап-процесс; Разница заключается в процентном соотношении составляющих. Статистика приведена в мировых производственных масштабах. Начиная с конца 70-х, мартеновские печи больше не производятся.
Потому заводы, где еще можно найти таких «старушек», которые, по каким-то причинам не могут заменить их на более современную альтернативу, ремонтируют. В России осталось около 16 заводов, которые все еще используют мартеновские печи. Ремонтные работы Могут ли современные специалисты качественно выполнить ремонтные работы агрегата, который давно «вышел из моды». Оказывается, что да, но компании, предоставляющие такие услуги, выполняют их неохотно, если только это не масштабная реконструкция, во время которой выполняется: замена огнеупорных элементов кладки;.
Реверсивно-регулирующие клапаны, их функция состоит в выведении товаров сгорания, также в правильной подаче газового горючего и воздуха в камеру. Ниже приведены типовые схемы мартеновских печей: Механизм работы Мартеновская печь — это огненный отражающий механизм, который действует по принципу регенерации сплава. В рабочем пространстве происходит сжигание природного газа либо мазута.
Температура в мартеновской печи может достигать 18000 градусов Цельсия. Таковой высочайший уровень температуры поддерживается при помощи регенерации термический энергии печных газов. Описание механизма работы: Нагретый 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 сплава из нее. В свою очередь, переработанные газы, в консистенции с шихтовой пылью, удаляются через дымоход в атмосферу, подвергаясь фильтрации в регенераторе. По окончании цикла, при помощи клапанов происходит переключение регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении, благодаря симметричной конструкции мартена. Процесс получения стали в таковой установке продолжается несколько часов.
Во время работы сталевар производит контрольную выемку расплава особым приспособлением, опосля чего же направляет ее в цеховую лабораторию для определения процентного соотношения сплава и примесей, таковых как марганец, фосфор, сера и иных. По результатам такового анализа, в рабочую камеру добавляются особые присадки, улучшающие свойство стали. В конце процесса делается процедура удаления кислорода из расплава при помощи раскислителей, ими являются ферромарганец, алюминий и ферросилиций. Виды и разновидности мартеновских плавок Производство стали в мартеновских печах можно поделить на два главных метода — скрап-рудный процесс и скрап-процесс. Рудный процесс. На свойство получаемой стали влияет и футеровка стен печного агрегата. Когда была придумана мартеновская печь, о этом очень не думали, но позднее стали понятны механизмы получения того либо другого вида стали с определенными качествами. Существует основная и кислая футеровка: Основная футеровка применяется для получения конструкционных, марганцовистых, хромистых и низколегированных сталей.
Кислая футеровка — для высоколегированных высококачественных сталей с наименьшим содержанием примесей. Отличие от доменной печи Отличие доменной печи и мартеновской печи состоит в методе закладке шихты, также в способах отвода и подачи газов в рабочее место установок. Доменные агрегаты могут быть электронными, в то время как мартены работают лишь на газу либо водянистом горючем. Печь мартеновского типа состоит из нескольких рабочих камер, а домна — это один большенный резервуар шахтного типа. Доменная печь, мартеновская печь — отличия их состоят и в атмосфере снутри камер. Домны способны работать с нейтральными либо восстановительными атмосферами при разных режимах давления. Это увеличивает производительность, также количество выплавляемого сплава на единицу размера шихты. Так, в отходах доменного производства содержится в 10 раз меньше остаточного железа, чем в шихте, оставшейся опосля мартенов.
Плюсы и минусы Главными плюсами печей мартеновского типа являются: Не плохое свойство продукции. Возможность производить контроль свойства выплавляемого сплава в процессе работы установки. Простота управления и обслуживания. Низкие требования к качеству начального сырья. Способность переплавлять металлолом. Возможность внедрения присадок и добавок, улучшающих свойство стали. Но отрицательных моментов у мартеновских печей больше, они последующие: Низкая экономичность, Сложность и накладность ремонтных работ, Невозможность получить сталь высочайшего свойства, Длительное время плавки сплава, Большенный расход футеровочных материалов при строительстве и ремонте, Неприемлимо высочайшее количество вредных веществ, выкидываемых в атмосферу, Вредные и небезопасные условия труда у рабочих, Малая производительность труда. Употребляются ли эти печи на данный момент?
На данный момент подобные агрегаты фактически не используются. Несколько заводов, использующих создание стали в печах, по типу мартеновских, еще работают в Китае, Украине, Индии и странах «третьего мира». Это обосновано их малой рентабельностью, также особо вредными критериями труда работников, занятых в мартеновском производстве. По степени загрязнения окружающего воздуха промышленными выбросами и аэрозолями, эти печки занимают одно из первых мест. Конкретно потому, с начала XXI практически все мировые производители сплава отказались от схожих устройств в пользу современных сталеплавильных агрегатов. Что на данный момент употребляют заместо мартеновских печей? Шестидесятые года XX века ознаменовались изобретением новейших прогрессивных способов получения высококачественной стали, таковых как электронная выплавка и кислородно-конвертерный метод. Получение стали в мартеновских печах равномерно прекращалось.
Технология оказалась малопроизводительной и крайне вредной для окружающей среды. Но в отведенный ей срок она позволила совершить технологический рывок в конце 19-го и первой половине 20-го века. Мир изменился до неузнаваемости. Появились гигантские пассажирские пароходы, подводные лодки, броненосцы, танки, нарезные орудия и стрелковое вооружение. Сталь широко использовалась в строительстве, возведении мостов, производстве транспортных средств, станков и оборудования. В Советском Союзе в ходу был лозунг, что в мартеновских печах ковали Победу. Процесс Мартена - Сименса Технология мартеновской печи вопреки расхожему мнению была изобретена вовсе не Мартеном. Ее разработал в 1850-х годах представитель славной немецкой династии сэр Карл Вильгельм Сименс. Однако компания Siemens не торопилась внедрять ее в жизнь. В 1865 году отец Франсуа и сын Пьер Мартены купили лицензию и первыми построили регенеративную печь для производства стали, попутно усовершенствовав технологию.
Она была совсем небольшой, на 1 тонну, но эта малютка сыграла важную роль и в развитии металлургии, и в научно-технической революции. Двигатель прогресса Привлекательной характеристикой регенеративной печи Мартена - Сименса является быстрое производство большого количества металла. Обычный размер печей составляет от 50 до 100 тонн, но для некоторых специальных процессов они могут иметь вместимость 250 или даже 500 тонн. Не менее важной является возможность выплавлять высококлассную сталь из передельного чугуна и металлолома. В то время существовавшими методами было сложно выплавлять качественный металл. Выходило много отходов, брака. Возможность получать дорогой продукт из дешевого сырья впечатлила промышленников.
Конец мартеновской эпохи
Мартеновские печи выпускают сталь при 1550-1650°С, что определяет еще более высокую (до 2000°С) температуру рабочего пространства. Мартеновская печь – это важнейшее изобретение XIX века, ее разработал французский металлург Пьер Мартен в 1864 году. Мартеновская печь относится к типу отражательных печей. Ванна, где идет плавка, выложена огнеупорным кирпичом. Над ванной — сферический свод. Мартеновская печь – это также отражательная печь, что создает высокую температуру в центре печи (1600-1800°С).
В России закрывается последняя крупная мартеновская печь
Мартеновская печь Фото из открытых источниковЭто уникальный случай, когда на портале «Сделано у нас» появляется публикация о закрытии какого-либо производства. пламенная регенеративная печь для переработки чугуна и стального лома в сталь заданного химического состава и качества. Сталеплавильная мартеновская печь или просто мартен названа по имени ее изобретателя французского инженера-металлурга Пьера Эмиля Мартена.
Когда в России заработала первая мартеновская печь?
- Мартеновские печи
- Мартеновский способ производства высококачественной стали
- Мартеновская печь: история создания, устройство, работа и применение в современной промышленности
- История появления
- Конец мартеновской эпохи
Мартеновские печи во время Великой Отечественной войны
Обычно завалочные окна закрыты специальными футерованными крышками с отверстиями — гляделками, через которые сталевар наблюдает за ходом плавки и состоянием печи. Из всех элементов печи рабочее пространство находится в наиболее тяжёлых условиях — в нём идет плавка стали. Во время завалки твердой шихты огнеупорные материалы, из которых изготовлено рабочее пространство, подвергаются резким тепловым и механическим ударам, во время плавки они подвергаются химическому воздействию расплавленных металлов и шлака; в рабочем пространстве температура максимальна. Стойкостью элементов рабочего пространства печи определяют, как правило, стойкость всей печи и, следовательно, сроки промежуточных и капитальных ремонтов. Подина печи Подиной является нижняя часть рабочего пространства мартеновской печи. Над подом находится расплавленный металл. Подина должна выдерживать массу металла и шлака, удары при загрузке шихты, воздействие эрозионных процессов при взаимодействии с расплавленными металлом и шлаком, действие напряжений, возникающих в огнеупорных материалах при частых и резких перепадах температур. Верхний слой основной подины изготовляют обычно из магнезитового порошка реже доломитового , который набивают или наваривают на служащий основанием магнезитовый кирпич. Задняя и передняя стенки мартеновской печи работают особенно в нижней части почти в тех же условиях, что и подина, так как они также соприкасаются с жидким металлом и шлаком. Заднюю и переднюю стенки кислой мартеновской печи выкладывают из динасового кирпича, основной мартеновской печи — из магнезитового.
В магнезитовой части кладки предусматривают температурные швы, заполняемые картоном, фанерой, деревянными прокладками. При нагреве прокладки выгорают, а расширяющийся кирпич заполняет зазоры. Несмотря на то, что материал пода, а также задней и передней стенок по своим химическим свойствам соответствует характеру шлака основного или кислого , шлак взаимодействует с огнеупорной футеровкой. Те места ванны, которые соприкасаются во время плавки со шлаком, оказываются после выпуска плавки несколько поврежденными изъеденными шлаком. Если не принять специальных мер, то через несколько плавок степень износа может возрасти настолько, что печь будет в аварийном состоянии. Чтобы избежать этого, после каждой плавки подину ремонтируют заправка печи : на изъеденные места кислой подины набрасывают песок, а основной подины — магнезитовый или доломитовый порошок. Заправке подвергают и торцовые части подины, прилегающие к головкам печи; их называют откосами. Заправку осуществляют с помощью специальных заправочных машин. В 1958 году Геннадий Иванович Барышников предложил оригинальный способ наварки подин с помощью обыкновенной окалины.
В результате время наварки подин сократилось до 7 часов. Попутно было найдено решение проблемы долговечности подин. Над этой проблемой безуспешно бились многие учёные с мировым именем, в том числе и знаменитый советский металлург В. Грум-Гржимайло, а справился с ней выпускник металлургического техникума. Применение мелкодисперсного магнезитового порошка, размолотого до состояния пыли, вместо обычного порошка создавало подину высокой прочности. При этом время заправки подин профилактического ремонта после каждой плавки сократилось до одного часа. Свод печи Свод мартеновской печи практически не соприкасается со шлаком, поэтому его можно изготовлять из кислых и основных огнеупорных материалов независимо от типа процесса. Своды изготовляют из динасового или термостойкого магнезитохромитового кирпича. Головки печи Рабочее пространство с торцов оканчивается головками.
Правильный выбор конструкции головок имеет большое значение для хорошей работы печей. Через головки в печь подают воздух и топливо. От того, с какой скоростью вводят в рабочее пространство воздух и топливо и насколько хорошо струи топлива и воздуха перемешиваются, зависят форма и ряд других характеристик факела, а от факела зависит и вся работа печи.
Недостатки мартеновского способа: 1 он менее экономичен, чем кислородно-конверторный, 2 сталь получается худшего качества. ДенискаГуру 2939 15 лет назад Во! То что надо!!
Название произошло от фамилии французского инженера и металлурга Пьера Мартена, создавшего первую печь такого образца в 1864 году. Мартеновская печь относится к типу отражательных печей.
После 1965-66 гг. Основная плавка Для основной щелочной мартеновской плавки ванну делают из магнезитовых материалов: кирпича, наварки. Свод может быть и кислым, и основным, так как он с металлом и шлаком не контактирует, но, если динасовый свод служит 200-250 плавок, то магнезитохлоритовый более 1000.
Основная мартеновская печь выдает с учетом времени профилактической наварки подины 2-3 плавки в сутки; с 1 кв. Существуют 2 разновидности основной мартеновской плавки: скраповая или скрап-рудная. При скраповой плавке на предприятиях с сопутствующим мартеновским производством избыток кислорода в расплаве создается обогащением им вдуваемого воздуха, а на стадии кипения ванны см. Скрап-рудная плавка осуществляется на металлургических предприятиях с мартеновскими цехами. Избыточный кислород поступает в печь с оксидами железной руды.
Скрап-рудный процесс экономически эффективнее и технологически удобнее, так как исключает потери кислорода, необходимость в оборудовании для его получения и позволяет точнее воздействовать на процесс плавки. Независимо от способа обогащения кислородом, выплавка стали в основной мартеновской печи происходит след. После заливки жидкого чугуна примеси кремния, марганца и, частично, фосфора в чугуне активно отнимают кислород из оксидов скрапа и руды. Или, при скраповой плавке, из оксидов скрапа и свободный избыточный из вдуваемого воздуха. На поверхности расплава образуется слой основного шлака, связывающего в оксидах еще фосфор и кальций.
Если загружался кондиционный чугун, то непосредственно перед началом кипения ванны шлак скачивают. Если вводился фосфористый чугун, то скачивание шлака производят многократно по указаниям мастера-сталевара. Начинается кипение ванны: образовавшаяся при плавлении шихты закись железа FeO отдает кислород углероду чугуна и скрапа. Активно выделяется моноокись углерода CO угарный газ , что и создает впечатление кипения расплава. Чтобы поддержать кипение, в печь догружают руду в скрап-рудном процессе или вдувают кислород при скраповой плавке.
Расплав дегазируется и гомогенизируется становится однородным. Из расплава «высасываются» в шлак также неметаллические примеси. И, что очень важно, многократно увеличивается поверхность раздела между расплавами шлака и металла. В печь догружают известь с добавками разжижителей — боксита или плавикового шпата. Наводится химически более активный новый основной шлак.
Кальций в наведенном шлаке отбирает кислород у FeO, возвращая железо в расплав. CaO в наведенном шлаке связывает остатки фосфора в расплаве и большую часть серы. Для получения особых сортов сталей остатки серы удаляют внепечными методами в ковше. Во время кипения выгорает много углерода. Поэтому перед окончанием кипения момент определяет мастер зачерпывают ручным ковшом ложкой пробу расплава и отправляют в лабораторию на экспресс-анализ.
По результатам первого экспресс-анализа добавляют в расплав мелкодисперсный углерод для получения стали заданной марки. Когда расплав выкипит, делают второй экспресс-анализ и по указаниям лаборатории добавляют в расплав раскислители: ферросилиций или ферромарганец, для получения нейтральной химической реакции расплава. Отливки из расплава кислого или щелочного получатся красноломкими. Добавляют в расплав, если надо, легирующие присадки и доводят его час-полтора. Доводка расплава нужна для полного растворения и равномерного распределения в нем раскислителей или присадок.
Выпускают расплав из печи. Желающие во всех подробностях ознакомиться с химией мартеновского процесса могут обратиться к специальным источникам по ссылкам для поиска «основная мартеновкая плавка», «кислая мартеновская плавка», «скрап-процесс» и «скрап-рудный процесс». Только не увлекайтесь Википедией, там это все изложено недостаточно вразумительно и для специалистов. Можно также посмотреть сюжет о том, как происходит плавка в мартеновской печи: Видео: выплавка стали в мартеновской печи, обучающий фильм Примечание: когда-то применялся и рудный мартеновский процесс, без скрапа. Но сразу умер ввиду нерентабельности.
Чем плох мартен Мартеновская металлургия близка к полному вымиранию см.
Она помещается в мульды ящики из стали. Мульды захватываются завалочной машиной, сквозь завалочное окно материал поступает в печку. Мульды переворачиваются и высыпают содержимое. После загрузки заслонки над завалочными окнами опускаются, в мартен накачивается предельное количество воздуха, газа. Это позволяет быстро нагреть и расплавить шихту. Металл подается в жидком виде.
Поочередно мостовым краном ковши подымаются, и под наклоном по желобу в печь льется чугун. Выплавка стали — процесс многочасовый, сталевар длинным металлическим приспособлением «ложкой» несколько раз зачерпывает немного металла для отправки в экспресс-лабораторию цеха. Там проводится анализ, предоставляющий сталевару оперативные данные по содержанию в выплавке серы, марганца, углерода, фосфора, кремния. Сталевар добавляет в сплав недостающие ингредиенты, чтобы сталь стала запланированного химического состава. Последним этапом выплавки идет рафинирование — очищение выплавки от ненужных примесей, раскисление — ликвидация из стали кислорода. Сталевар для этого добавляет раскислители: Мартеновские печи эксплуатируются непрерывно, круглосуточно. Их ресурс равняется 400-600 плавкам, затем требуется остановка для капитального ремонта.
Отличие от доменной печи Отличие доменной печи и мартеновской печи состоит в способе закладке шихты, а также в методах отвода и подачи газов в рабочее пространство установок. Доменные агрегаты могут быть электрическими, в то время как мартены работают только на газу или жидком топливе. Печь мартеновского типа состоит из нескольких рабочих камер, а домна — это один большой резервуар шахтного типа. Доменная печь, мартеновская печь — отличия их состоят и в атмосфере внутри камер. Домны способны работать с нейтральными или восстановительными атмосферами при различных режимах давления. Это повышает производительность, а также количество выплавляемого металла на единицу объема шихты. Так, в отходах доменного производства содержится в 10 раз меньше остаточного железа, чем в шихте, оставшейся после мартенов.
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.
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. Что сейчас используют вместо мартеновских печей? Шестидесятые года XX века ознаменовались изобретением новых прогрессивных методов получения качественной стали, таких как электрическая выплавка и кислородно-конвертерный способ. Получение стали в мартеновских печах постепенно прекращалось.
Перестали строиться новые установки, последняя печь данного вида была построена в 1970 году. На смену мартенам пришли: Электродуговые печи.
Устройство мартеновской печи
- Онлайн курсы для дистанционного обучения по разным предметам
- Конструкция мартеновской печи
- Домен припаркован в Timeweb
- Основные элементы конструкции мартеновской печи
- Устройство и монтаж мартеновских печей
- Мартеновский способ получения стали.
Мартеновские печи во время Великой Отечественной войны
Что уж говорить о полуголодных женщинах и мальчишках 15-16 лет. К тому же если раньше по норме у печи должно было находиться десять человек для обеспечения производительности, то теперь их было всего трое. Работать приходилось по 12 часов. Ровно до того момента как подоспеет вторая бригада на смену, ведь останавливать мартеновскую печь было нельзя. Остановить их могут разве что для проведения ремонтных работ, то есть вынужденно. Гасить печь после каждой смены нецелесообразно: нагрев процесс длительный и нужен едва ли не полный рабочий день для того чтобы нагнать нужную температуру. К тому же если постоянно остужать и нагревать печь, то разрушается кирпич внутри топки. Да и в военное время стране нужна была сталь на постоянной основе и в большом количестве. Именно поэтому работа у печей велась круглые сутки. День и ночь люди неустанно трудились у печей стараясь перегнать план и выплавить больше стали.
Немудрено, что мартены, в которых никогда не гас огонь, стали олицетворением стремления советских людей во чтобы то не стало победить врага. Вот и не смыкали очень дни и ночи у мартеновских печей юные сталевары, которые на своих хрупких плечах создавали мощную сталелитейную промышленность страны, благодаря которой и стало возможным одолеть общего врага. Последняя мартеновская печь Последняя сталеплавильная печь была остановлена. Проработала она 85 лет. Вместе с ней ушла эпоха, начало которой некогда положил Износков. Металлурги теперь предпочитают современные методы для плавки стали, хотя и провожают эпоху с почтением и уважением. Вот и последнюю печь погасили в торжественной обстановке, с уважением отправив на заслуженный отдых. Для сравнения — в мартеновской печи за семь часов можно выплавить 250 тонн стали.
Его вводят при плавке двумя способами: обогащая факел пламени в период завалки и расплавления шихтовых материалов; продувая через жидкую ванну в период выгорания углерода.
Назначение и устройство элементов печи Все строение мартеновской печи делится на верхнее и нижнее. Верхнее строение расположено над площадкой мартеновского цеха, которую сооружают для обслуживания печи на высоте 5—7 м над уровнем пола цеха. Верхнее строение состоит из собственно рабочего пространства печи и головок с отходящими вниз вертикальными каналами. Нижняя часть расположена под рабочей площадкой и состоит из шлаковиков, регенеративных камер с насадками и боровов с перекидными устройствами. Рабочее пространство печи Рабочее пространство мартеновской печи ограничено сверху сводом, снизу — подом или «подиной». В передней стенке видны проёмы — завалочные окна, через которые в рабочее пространство загружают твердую шихту и заливают по специальному приставному жёлобу жидкий чугун. Обычно завалочные окна закрыты специальными футерованными крышками с отверстиями — гляделками, через которые сталевар наблюдает за ходом плавки и состоянием печи. Из всех элементов печи рабочее пространство находится в наиболее тяжёлых условиях — в нём идет плавка стали. Во время завалки твердой шихты огнеупорные материалы, из которых изготовлено рабочее пространство, подвергаются резким тепловым и механическим ударам, во время плавки они подвергаются химическому воздействию расплавленных металлов и шлака; в рабочем пространстве температура максимальна.
Стойкостью элементов рабочего пространства печи определяют, как правило, стойкость всей печи и, следовательно, сроки промежуточных и капитальных ремонтов. Подина печи Подиной является нижняя часть рабочего пространства мартеновской печи. Над подом находится расплавленный металл. Подина должна выдерживать массу металла и шлака, удары при загрузке шихты, воздействие эрозионных процессов при взаимодействии с расплавленными металлом и шлаком, действие напряжений, возникающих в огнеупорных материалах при частых и резких перепадах температур. Верхний слой основной подины изготовляют обычно из магнезитового порошка реже доломитового , который набивают или наваривают на служащий основанием магнезитовый кирпич. Задняя и передняя стенки мартеновской печи работают особенно в нижней части почти в тех же условиях, что и подина, так как они также соприкасаются с жидким металлом и шлаком. Заднюю и переднюю стенки кислой мартеновской печи выкладывают из динасового кирпича, основной мартеновской печи — из магнезитового. В магнезитовой части кладки предусматривают температурные швы, заполняемые картоном, фанерой, деревянными прокладками. При нагреве прокладки выгорают, а расширяющийся кирпич заполняет зазоры.
Несмотря на то, что материал пода, а также задней и передней стенок по своим химическим свойствам соответствует характеру шлака основного или кислого , шлак взаимодействует с огнеупорной футеровкой. Те места ванны, которые соприкасаются во время плавки со шлаком, оказываются после выпуска плавки несколько поврежденными изъеденными шлаком. Если не принять специальных мер, то через несколько плавок степень износа может возрасти настолько, что печь будет в аварийном состоянии. Чтобы избежать этого, после каждой плавки подину ремонтируют заправка печи : на изъеденные места кислой подины набрасывают песок, а основной подины — магнезитовый или доломитовый порошок. Заправке подвергают и торцовые части подины, прилегающие к головкам печи; их называют откосами. Заправку осуществляют с помощью специальных заправочных машин. В 1958 году Геннадий Иванович Барышников предложил оригинальный способ наварки подин с помощью обыкновенной окалины. В результате время наварки подин сократилось до 7 часов. Попутно было найдено решение проблемы долговечности подин.
Над этой проблемой безуспешно бились многие учёные с мировым именем, в том числе и знаменитый советский металлург В. Грум-Гржимайло, а справился с ней выпускник металлургического техникума. Применение мелкодисперсного магнезитового порошка, размолотого до состояния пыли, вместо обычного порошка создавало подину высокой прочности.
Это система подачи шихты и кокса, отвод шлака, расплавленного чугуна и газов, система автоматического управления, кауперы и многое другое. Принципы работы печи остались такими же, как и столетия назад, но современные компьютерные системы и автоматизация производства сделали домну более эффективной и безопасной. Кауперы Современное устройство доменной печи предполагает использование каупера для нагрева подаваемого воздуха. Ранее такое устройство не применялось, но начиная с 19 в. Количество батарей кауперов зависит от размеров комплекса, но обычно их не менее трех, что делается с расчетом на возможную аварию и сохранение работоспособности. Колошниковый аппарат Колошниковый аппарат — эта часть является наиболее ответственной и важной, включающей в себя три газовых затвора, действующих по согласованной схеме Цикл работы этого узла выглядит следующим образом: в исходном положении конус поднят, он преграждает выход, нижний конус опущен; скип загружает в колошник шихту; вращающаяся воронка поворачивается и пропускает сырье через окна на малый конус; воронка возвращается в исходное положение, закрывая окна; малый конус опускается, загрузка проходит в межконусное пространство, после чего конус поднимается; большой конус принимает исходное положение, выпуская шихту в полость домны для переработки. Скип Скипы — это специальные подъемники шихты. При помощи таких подъемников калошей из скиповой ямы захватывается сырье, подаваемое наверх по наклонной эстакаде. Затем калоши опрокидываются, подавая шихту в загрузочную область, и возвращаются вниз за новой порцией. Процесс этот сегодня осуществляется автоматически, для управления используются специальные компьютеризированные узлы. Фурмы и летки Сопло фурмы печи направлено в ее полость, через него можно наблюдать течение процесса плавки. Для этого через специальные воздуховоды монтируются гляделки с жаростойкими стеклами. На срезе давление может достигать значения в 2,1-2,625 МПа. Летки используются для слива чугуна и шлака, сразу после выпуска они плотно запечатываются специальной глиной. Раньше использовались пушки, которые выстраивали пластичным глиняным ядром, сегодня применяются дистанционно управляемые пушки, которые могут подходить к конструкции вплотную. Такое решение дало возможность снизить травматичность и аварийность процесса, сделать его более надежным. Мартеновские печи во время войны Первый в России агрегат был пущен на Сормовском заводе в 1870 году. В то время устройство сконструировал А. Износков — молодой инженер. Особое значение имели мартеновские печи во время войны. Из стали, полученной в них, отливались детали танков, снарядов и винтовок. Опасное для здоровья и очень трудоемкое производство было очень необходимым в те годы. С тех времен пошло также выражение «горят мартеновские печи». Оно свидетельствовало о мощи и непоколебимости советской эпохи. В 70-е годы производство агрегатов было приостановлено, поскольку их заменили усовершенствованные конструкции. Однако изобретение приобрело особое символичное значение для советского государства. Мартеновская печь увековечена в фильмах и песнях той эпохи. Общая информация Везде строились огромные промышленные комплексы, разрабатывалась сложная сельскохозяйственная и производственная техника, основные усилия многих государств были направлены на увеличение промышленных мощностей и получение большого количества нужных для развития материалов. Одним из таких материалов была сталь, так как именно она является незаменимым компонентом в очень многих сферах применения. Ее производство было поставлено основательно и исчислялось огромными цифрами ежегодно. Хоть многие неискушенные люди и думают, что эта технология была наработкой советских ученых, но ее автором является французский инженер П. Разработал он эту технологию в 1865 году. В специальную печь, нагреваемую продуктами сгорания топлива, закладываются чугун, шихта, металлический лом, различные другие компоненты стали. Все это под воздействием высокой температуры расплавляется до однородного состояния, куда добавляют еще и другие нужные примеси. Следующим шагом после формирования нужной смеси является ее выпускание в ковши и разливание по формам. Достоинствами подобного способа создания стали выступает возможность переработки любого исходного сырья, многообразные варианты используемого для нагрева печей топлива. Технология позволяет получать качественную чистую сталь. Типичная печь Мартена имеет вместительность от 10 до 900 тонн жидкого материала, поэтому с использованием этого способа несложно создавать детали довольно внушительного размера. Скап-рудный процесс Применяется на объектах, оборудованных доменными печами. Такой мартеновский способ производства помогает получать стали с низким уровнем опасных для здоровья примесей, таких как сера, фосфор и ряд других веществ. Начинается производство этим способом с загрузки твердых компонентов шихты известняка, лома, железной руды в печь и ее прогрева. Следующим шагом выполняется заливка жидкого чугуна. Происходит стремительный процесс плавление шихты и все примеси очень активно окисляются. И при невысоких рабочих температурах фосфор, кремний, марганец, углерод и другие примеси очень активно окисляются и переходят в шлак. Культура и общество? Другое Ключом технологии передела чугуна в сталь является снижение концентрации углерода и примесей. Для достижения этой цели применяется способ их селективного окисления и вывод в шлаки и газы в ходе выплавки.
Выплавка стали — процесс многочасовый, сталевар длинным металлическим приспособлением «ложкой» несколько раз зачерпывает немного металла для отправки в экспресс-лабораторию цеха. Там проводится анализ, предоставляющий сталевару оперативные данные по содержанию в выплавке серы, марганца, углерода, фосфора, кремния. Сталевар добавляет в сплав недостающие ингредиенты, чтобы сталь стала запланированного химического состава. Последним этапом выплавки идет рафинирование — очищение выплавки от ненужных примесей, раскисление — ликвидация из стали кислорода. Сталевар для этого добавляет раскислители: алюминий, ферросилиций, ферромарганец. Мартеновские печи эксплуатируются непрерывно, круглосуточно. Их ресурс равняется 400-600 плавкам, затем требуется остановка для капитального ремонта. Вариации мартеновского процесса Процесс тепловой обработки стали различается по составу используемой шихты на: скрап-рудный процесс, скрап-процесс. Такая технология актуальна для заводов, где не предусмотрены доменные печи, зато много в наличии лома из металла. Такая технология востребована на заводах металлургии с печами доменными. Различают футеровку печи. Когда при плавке возобладают основные оксиды, футеровка называется основной, когда кислые — кислой.
В России пущена первая мартеновская печь
Поставленную задачу успешно решил металлург Пьер Мартен, получивший в 1864 г. на заводе своего отца Эмиля Мартена в Сирейле во Франции в 1,5 т пламенной печи литую сталь. Название ее произошло от фамилии французского инженера и металлурга Пьера Эмиля Мартена, создавшего в 1864 году первую печь такого образца. Изобрел мартеновскую печь французский металлургический инженер Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. С того времени – это официальная дата изобретения мартеновской печи.