Плавка в мартеновской печи с основной подиной

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Плавка в мартеновской печи с основной подиной

31.01.2020

Для осуществления наиболее широко распространенного скрап-рудного процесса в печи необходимо:

1) расплавить всю введенную в нее металлическую завалку и флюсы и поднять температуру до 1650°;

2) окислить все содержащиеся в металле примеси;

3) расплавить добавки, вводимые в ванну для получения в ней металла заданного состава.

В процессе плавки различают четыре периода: завалку шихты, плавление, кипение, раскисление и доводку металла.

Подину и откосы стен печи перед началом новой плавки заправляют обожженным дробленым доломитом, заполняющим все неровности подины — ямы, выбоины и разъеденные шлаком места. Эта операция производится с помощью заправочной машины, и печь интенсивно греется во избежание охлаждения и для лучшего приваривания засыпаемого доломита к подине.

На подготовленную подину ровным слоем заваливают до 20—30% идущего в плавку стального лома, затем загружают все необходимое для плавки количество железной руды и известняка. Загруженные материалы греют в течение 30—40 мин., после чего в печь загружают остальную часть стального лома и всю шихту прогревают до частичного оплавления металла и образования небольшого количества шлака. Для больших печей такой прогрев длится около 2 час., после чего по футерованному стальному желобу в печь заливают жидкий чугун, причем после подачи первого ковша в печи начинается взаимодействие углерода чугуна с окислами, содержащимися в руде и флюсах, вызывающее бурное вспенивание металла и имеющегося шлака, который частично вытекает при этом через шлаковое отверстие в задней стенке или через порог загрузочного окна. Через некоторое время реакция замедляется и уровень ванны снижается.

К концу периода плавления в ванне печи образуется слой металла и находящийся над ним слой шлака.

Фосфор, окисляющийся еще в период плавления по реакции 2P + 5FeO = Р2О5 + Fe переходит в шлак, называемый первичным и содержащий 10—15% FeO, 35—40% CaO и 10—16% MnO.

Пятиокись фосфора связывается известью с образованием прочного тетрафосфата кальция

(FeO)3 P3O5 + 4СаО = (CaO)4 * P2O5 + 3FeO.


Образующийся фосфатный шлак сливается с поверхности ванны при вспенивании ее и в случае сильного загустевания шлака удаляется гребком. Количество этого шлака составляет около 50% от общей массы шлака, получаемого при плавке.

Период кипения стали объясняется выделением CO и соответствует удалению из нее углерода и максимальному нагреву. Главная реакция этого периода

С + FeO = CO + Fe.


Образующаяся окись углерода, удаляясь из ванны, вспенивает ее и перемешивает нижние слои металла с верхними, создавая впечатление о кипении стали. Удаляясь, окись углерода способствует освобождению стали от других газов.

Шихтовку ведут так, чтобы при кипении можно было удалить не менее 0,6—0,8% углерода и получить необходимую температуру металла.

Основным источником кислорода для окисления углерода является железная руда, загружаемая в печь последовательно несколькими порциями. Период кипения длится 1,5—3 часа, причем железная руда вводится только в первую половину этого периода, называемую полировкой металла, при которой скорость окисления углерода достигает 0,4—0,65 % в час.

Вторая половина периода кипения называется чистым кипением и протекает без всяких добавок со скоростью окисления углерода 0,3—0,4% в час.

Период кипения характеризуется снижением содержания в металле углерода и марганца и повышением содержания в шлаке окиси кальция (до 45%) и окислов железа (до 20%).

Для удаления из стали кислорода, содержащегося в виде FeO, а также доведения содержания примесей в ней до требуемых пределов, производят раскисление и доводку стали.

Период раскисления и доводки следует непосредственно за периодом кипения стали и начинается с того момента, как содержание в ней углерода станет несколько ниже требуемого в готовом металле. Используемые в качестве раскислителей ферромарганец и ферросицилий даются в печь в виде кусков в таком количестве, чтобы удалить весь содержащийся в металле кислород. В сталеразливочном ковше и на желобе за счет добавки небольших количеств алюминия и молотого ферросилиция производится дополнительное раскисление стали перед ее разливкой в изложницы.

Кремний ферросилиция взаимодействует с растворимой в металле закисью железа и закисью марганца, в результате чего образуются сложные силикаты типа (FeO)m (MnO)n * SiO2, которые легкоплавки и подвижны.

Полученная таким способом сталь называется спокойной сталью. В печах с основной подиной получают также кипящую сталь, для чего в конце плавки в сталь не вводят ферросилиций, и она содержит много кислорода. При выпуске из печи и заполнении ковша также не вводят раскислители, в результате чего при заполнении изложниц сталь кипит за счет выгорания углерода по реакции FeO + С = CO + Fe. Полученный металл содержит до 0,25 % углерода и используется для изготовления листов, труб, проволоки и т. д.

Выплавка стали скрап-процессом, т. е. на одной твердой металлической шихте, осуществляется обычно на машиностроительных предприятиях и заводах малой металлургии в печах небольшой мощности (50—350 г), отапливаемых мазутом.

В мартеновских печах успешно выплавляют различные марки легированных сталей, для чего в сталь вводят различные количества хрома, никеля, титана, молибдена, вольфрама, меди, ванадия и др. Часть из них (никель, кобальт, медь) не окисляется в печи, поэтому их можно вводить в печь в начале плавки в чистом виде; другая часть (хром, ванадий, титан) легко окисляется, поэтому может быть введена в конце плавки только в виде ферросплавов.

Плавка стали в мартеновской печи с кислой подиной при освоении процесса играла преобладающую роль. В настоящее время в связи с возможностью при этом способе работать только на кислые шлаки, не позволяющие удалять из стали фосфор и серу, плавка в печах с кислой подиной имеет ограниченное применение.

Устройство печи такое же, что и печи с основной подиной, но подина, стены, свод и головки выложены из динасового кирпича.

Плавка проводится по методу скрап-процесса на отборной твердой шихте, содержащей не более 0,03% фосфора и такого же количества серы. За счет частичного восстановления кремнезема по реакции

SiO2 + 2С = Si + 2СО


образуется кремний, сообщающий металлу повышенные механические качества. В настоящее время в печах с кислой подиной варят шарикоподшипниковую, инструментальную, орудийную и другие стали ответственных марок.

Иногда плавку ведут в две стадии: сначала в печи с основной подиной для удаления из стали серы, фосфора, кремния, марганца и части углерода, а затем в печи с кислой подиной для удаления остатков углерода.

Мартеновское производство в силу гибкости и универсальности, возможности использования различных видов и сортов топлива, возможности достижения больших масштабов производства с получением металла различного качества, невысокой стоимости передела, а также легкой управляемости превратилось в настоящее время в главный способ массового получения литой стали.

Основными техническими показателями, определяющими успех мартеновского производства, являются суточный съем стали с 1 м2 пода печи, достигший в настоящее время в среднем до 6,2 т/м2 в сутки, а у отдельных сталеваров-скоростников — 12,6 т/м2 в сутки, и удельный расход горючего, приходящегося на 1 т жидкого металла, колеблющийся от 10 до 20% условного топлива (7000 ккал/кг) к весу стали. Нижний предел расхода относится к крупным печам на жидкой завалке, а верхний — к малым печам, работающим скрап-процессом.

Существенное значение имеет длительность кампании печей, которая определяется как качеством их эксплуатации, так и совершенствованием отдельных узлов.

Применение воздуха, обогащенного кислородом примерно до 25%, для интенсификации горения в мартеновских печах способствовало повышению производительности печей с основными сводами примерно на 21% при одновременном уменьшении удельного расхода топлива примерно на 15%. Применение кислорода не влияет на качество металла.

Вопросом о применении кислорода для прямого окисления примесей стальной мартеновской ванны советские металлурги занимались еще в довоенное время. Опыт советских металлургов в период 1941—1949 гг. получил значительное распространение в зарубежных странах при выплавке малоуглеродистых сталей. Продувку ванны кислородом начинают обычно при содержании не более 0,4% С во избежание образования большого количества брызг и дыма.

Прямое окисление дает значительный эффект при переработке хромистой шихты, так как в горячей ванне хорошо выгорает углерод и тормозится окисление хрома.

Для продувки кислорода служат водоохлаждаемые фурмы, вводимые в ванну. Фурмы поверхностного дутья не получили широкого распространения, так как при подаче через них кислорода наблюдается значительное разбрызгивание шлака и образование бурого дыма из окислов железа.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: