Chel-remont174.ru

Ремонт 174
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мартеновская печь: температура, схема. Мартеновская печь во время войны

Мартеновская печь: температура, схема. Мартеновская печь во время войны

Мартеновская печь представляет собой плавильный агрегат, который предназначен для переработки лома и чугуна в сталь необходимого качества и химического состава. Устройство названо по фамилии металлургов и инженеров из Франции. Эмиль и Пьер Мартен создали печь в 1864 году. Рассмотрим далее ее устройство.

мартеновская печь

Общая схема мартеновской печи

Агрегат разделяется на нижнюю и верхнюю части. Последняя располагается под площадкой цеха, сооружаемой для обслуживания устройства на высоте 5-7 метров от пола. В верхней части мартеновская печь включает в себя собственно рабочее пространство и головки, оснащенные вертикальными каналами, отходящими вниз. Нижняя часть располагается под рабочей площадкой. В ней присутствуют регенеративные камеры с насадками, шлаковики и боровы с перекидными устройствами.

Рабочее пространство

Чертеж мартеновской печи, представленный в статье, иллюстрирует устройство этой части агрегата. В рабочем пространстве сверху присутствует ограничивающий свод, снизу – под (подина). В передней стенке просматриваются проемы. Они именуются завалочными окнами. Через них в мартеновскую печь загружается твердая шихта и заливается жидкий чугун. Заливка осуществляется посредством специального приставного желоба. Завалочные окна, как правило, закрыты особыми футерованными крышками со специальными отверстиями «гляделками». Они позволяют сталевару наблюдать за процессом плавки и состоянием агрегата. Рабочее пространство находится в наиболее тяжелых условиях из всех элементов, которые включает в себя мартеновская печь. Температура в этой части агрегата очень высокая. Кроме резкого теплового воздействия, рабочее пространство подвергается и механическим ударам. Материалы, из которых изготавливается эта часть устройства, находятся под действием химических соединений, возникающих при плавлении шлака и металлов. По стойкости элементов рабочего пространства обычно определяют устойчивость и всей печи, а также периоды капитальных и промежуточных ремонтов.

мартеновская печь температура

Подина

Над ней располагается расплавленный металл. Эта часть печи должна выдерживать вес материала, удары во время загрузки шихты, действие напряжений, которые образуются при резких и частых температурных перепадах, влияние эрозивных процессов в ходе взаимодействия с расплавленным сырьем. Передняя и задняя стенки агрегата работают практически в тех же условиях, в которых находится подина, поскольку они также соприкасаются с расплавленным шлаком и металлом. Эти элементы выкладывают из специального кирпича. В магнезитовой части предусматриваются температурные швы. Их заполняют деревянными прокладками, фанерой, картоном. В процессе нагрева они выгорают, а при расширении кирпич сжимает промежутки.

мартеновские печи во время войны

Этот элемент почти не соприкасается со шлаком. В этой связи его допускается изготавливать из основных и кислых огнеупорных материалов вне зависимости от характера процесса. Для сооружения свода применяется динасовый либо термостойкий магнезитохромитовый кирпич.

Головки

Они ограничивают с торцов рабочее пространство. От конструкции головок будет зависеть качество функционирования агрегата. Через эти элементы подается топливо и воздух. В зависимости от скорости их введения в рабочее пространство и уровня их взаимодействия будет зависеть форма и некоторые другие характеристики факела. Он, в свою очередь, определяет качество, с которым работает вся мартеновская печь. Головки должны обеспечивать:

  1. Оптимальную настильность факела по длине всей ванны. Это необходимо для передачи ей как можно большего количества тепла, а стенкам и сводам – как можно меньшего.
  2. Минимальное сопротивление в процессе отвода продуктов горения из рабочего пространства.
  3. Оптимальное перемешивание воздуха и топлива для полного сжигания последнего.

схема мартеновской печи

Для удовлетворения первого и третьего условий сечение у выходных отверстий должно быть небольшим. Таким образом обеспечится максимальная скорость топлива и воздуха. Чтобы выполнить второе условие, нужно, чтобы сечение, наоборот, было максимальным. Такая двоякая роль головок – вводить воздух и топливо и отводить отработанные продукты – ставит достаточно непростую задачу перед конструкторами.

Читайте так же:
Как быстро почистить кирпичи от глины

Шлаковики

Дымовые газы, которые отходят из рабочего пространства, протекают через головку. По вертикальным каналам они попадают в шлаковики. В них оседает порядка 50-75% пыли. При этом скапливаются крупные фракции, а более мелкие в большем своем объеме уносятся в трубу. По пути движения газов пыль, которая в них содержится, вступает во взаимодействие с материалами кладки. Данное обстоятельство необходимо учитывать при выборе последних при сооружении вертикальных каналов, а также шлаковиков.

Регенераторы

Эти элементы обеспечивают постоянно высокую температуру нагрева воздуха и газа. При более тяжелых условиях в работу включаются насадки верхних рядов, так как в этой части осаждение пыли и нагрев максимальны. Эти элементы выполняются из фортестеритового или магнезитохромитового кирпича. Работа нижних насадок осуществляется при температуре 1000-2000 градусов. Они выкладываются из прочного и более дешевого шамотного кирпича.

горят мартеновские печи

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.

чертеж мартеновской печи

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.

Мартеновский способ выплавки стали

Помощь студентам

Этим способом выплавляется более 50% стали. Существует порядка 140 лет (1865 г.). Мартеновская печь может развивать температуру до 2000°С, благодаря регенеративному использованию тепла.

Мартеновская печь – это печь регенеративного типа, в которой тепло отходящих сгоревших газов используется для нагрева подаваемых в печь топлива (газа) и холодного воздуха через посредства газовых и воздушных регенераторов. Они представляют камеры с насадкой из шамотного огнеупора. Отходящие газы с температурой до 1600°С, проходя регенераторы и омывая насадку, отдают им свое тепло, нагревая кирпичи насадки до 1100-1200°С. В атмосферу отработанный газ–дым уходит с температурой только

Мартеновская печь – это также отражательная печь, что создает высокую температуру в центре печи (1600-1800°С).

Регенераторов по два по обе стороны печи – один (побольше) для подогрева воздуха, второй для подогрева газа. Переключение хода дымовых газов, топлива (газа) и воздуха через печь – регенератор – дымовая труба и наоборот осуществляется автоматически путем переключения клапанов и заслонок. На выходе из печи ставят термопары, которые и командуют автоматической линией переключения клапанов.

Для интенсификации металлургических процессов в печь подается кислород. Его сначала путем обогащения воздушного дутья до 25% подают вместе с воздухом через форсунку навстречу горючему газу – это ускоряет расплавку шихты. Затем, когда шихта расплавляется – период кипения, кислород через охлаждаемые водой трубы сверху подается прямо в расплавленный металл для повышения температуры ванны и лучшего удаления вредных примесей S и Р.

Читайте так же:
Как класть столбики с рваного кирпича

Задняя стенка печи на уровне пода печи имеет специальное отверстие – летку, для выпуска металла и шлака (под печи имеет наклон к летке).

Перед загрузкой шихты летка выбивается огнеупорной кладкой. Загрузка происходит через окна (спереди). Шихта идущая в мартен предварительно обрабатывается – крупные куски разбиваются и придают им определенный габарит. Чугунные ящики, в которых подается шихты, называются мульдами. Загрузка механизирована – заезжают и высыпают в печь.

После загрузки окна закрываются, подается газ (топливо). Газ из газопровода попадает в заслонку, получает направление и попадает в регенератор. Здесь по принципу противотока температура его доходит до 1100°С. Далее подогретый газ попадает в смесительную камеру, где смешивается с воздухом и на выходе из форсунок сгорает. Расплавленная ванна в мартене представляет собой две не смешиваемые жидкости: сверху шлак, а внизу металл.

Современные мартеновские печи обычно делают объемом 100, 150, 300, 400, 500 и 900 т (реже).

Футеровка бывает основная и кислая. В основной (большинство мартенов), в которой подина и стенки футерованы основным магнезитовым огнеупором, свод футерован кислым динасовым или нейтральным кирпичом. В кислых печах динасом футеруются подина и стенки (шихта содержит меньше S и Р и объем печи меньше, чем печи с основной футеровкой).

Существует три основных процесса плавки:

  1. Скрап-процесс (твердая завалка): шихта состоит на 55-75% из металлического лома (скрапа) и 45-25% из твердого чушкового чугуна (массой 45-55 кг).
  2. Чугунно-рудный процесс – жидкий чугун с добавкой железной руды. Этот процесс возможен только там, где имеются доменные печи.
  3. Скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит на 60-70% из твердого чушкового чугуна и руды, на 40-30% из скрапа.

Процесс плавки длится 7-12 ч в зависимости от емкости печи и условий производства. В течение плавки делается анализ стали экспресс лабораторией не менее 4-х раз за одну плавку. Готовая сваренная сталь разливается в ковши. Ковши 300 тонные. Когда емкость печей достигает до 900 т, то делают желоба с разветвлениями чтобы заполнить сразу несколько ковшей. Далее ковши транспортируются в разливочный пролет. Разливка стали из ковша производится либо в специальные формы – изложницы (в слитки), либо в машинах непрерывного литья (разливки) заготовок.

Все о кирпиче М 150 ГОСТ 530-2012

Кирпич М 150 ГОСТ 530-2012: технические характеристики, разновидности

Самым популярным и часто используемым строительным материалом является кирпич. Современный рынок предлагает потребителю множество вариантов данной продукции, одним из которых является кирпич марки М 150. Он производится по ГОСТ 530-2012 на многих предприятиях, среди которых Воротынский кирпичный завод, ОАО Стройполимеркерамика и другие.

Кирпич керамический рядовой используют для кладки и облицовки несущих, самонесущих и не несущих стен и других элементов здания или сооружения. Этот строительный материал также может применяться для кладки фундамента, вводов, стен, подвергаемых большой нагрузке. Очень часто керамический кирпич лицевой используют в целях декорирования.

На сегодняшний день с производственных линий всех заводов-изготовителей выходит два вида керамического кирпича по нормативам вышеупомянутого ГОСТа:

  1. Полнотелый. Такая продукция имеет следующие технические характеристики:
    • большую прочность;
    • вес 3-4 килограмма;
    • коэффициент теплопроводности 0,45–0,8 Вт/ м;
    • объемный вес 1500–1900 кг/м³;
  1. Пустотелый. Данный вид керамического облицовочного кирпича характеризуется наличием сквозных отверстий, которые могут быть круглой или прямоугольной формы. Материал обладает следующими техническими характеристиками:
    • имеет пустоты, чей объем достигает 15–45%;
    • коэффициент теплопроводности 0,3–0,55 Вт/ м;
    • вес 2–2,5 килограмма;
    • объемный вес 1300–1500 кг/м³;
    • класс морозостойкости F 50;
    • класс средней прочности 2,0.
Читайте так же:
Какого цвета кирпич кремля

Размеры этих изделий размеры 250х120х 65 мм; класс морозостойкости F 50;

средняя прочность 2,0.

Кирпич керамический лицевой ГОСТ 530-2012 определяет как материал с повышенными термоизоляционными свойствами. Марка прочности М 150 означает, что на 1 см² изделия допускается допустимая нагрузка в 150 кг.

Поверхность кирпича может быть гладкой, или рифленное. А вот цвет может быть абсолютно разным, все зависит от пожеланий потребителя.

Производство полнотелого керамического кирпича состоит из нескольких этапов:

  • на первом этапе выполняется подготовка сырьевой массы, которая состоит из глины и песка;
  • формируют изделие на специальном ленточном прессе;
  • сушка в специальной камере;
  • на последнем этапе изделие обжигается в печи при температуре не менее 1000 Сº.

Если говорить об изготовлении пустотелой продукции, то процесс аналогичен, отличается, лишь ленточный пресс наличием в нем пустот.

В ГОСТе 530-2012 очень четко прописаны не только параметры кирпича керамического марки М150 и нормативы изготовления, но и где, как и в каких случаях допускается его использование.

Полнотелый керамический кирпич применяют при обустройстве конструкций, которые нуждаются в высокой прочности – фундаменты, цоколи, подвалы. Часто используют кирпич строительный рифленый полнотелый и для облицовки фасада здания.

Пустотелый кирпич может быть использован только при возведении наружных стен в доме, высота которого не превышает 3 этажей, и перегородок здания. Технические параметры материала не допускают его применение для фундамента, подвала и причала.

Мартеновский способ производства стали

Мартеновский способ производства стали

Началом осуществления мартеновского процесса считается 1864 г., когда П. Мартен провел на одном из французских заводов первую плавку. Мартеновский процесс ведут на поду пламенной отражательной печи, снабженной регенераторами. В печь загружают шихту, чугун, лом и другие компоненты, которая под воздействием факела сжигаемого топлива плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки с тем, чтобы получить металл нужного состава. Затем готовый металл выпускают в ковш и разливают.

Мартеновская печь (рисунок 22) имеет рабочее плавильное пространство, ограниченное снизу подиной, сверху сводом, а с боков передней и задней стенками. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи. Футеровка печи может быть основной или кислой. Если в процессе плавки в шлаке преобладают основные окислы, процесс называют основным мартеновским процессом, а если кислые шлаки, процесс называют кислым. Основную мартеновскую печь футеруют магнезитовым кирпичом, а кислую – динасовым кирпичом.

В передней стенке печи имеются загрузочные окна для подачи шихты, а в задней – отверстие для выпуска готовой стали. Современные мартеновские печи имеют емкость 200 – 900 тонн жидкой стали.

Принцип работы мартеновской печи представлен на рисунке 22 в положении подачи топлива и воздуха с правой стороны и отвода продуктов сгорания через левые каналы. Проходя через предварительно нагретые насадки регенераторов (воздух через воздушный регенератор, газ через газовый), воздух и газ нагреваются до 1000 – 1200 °C и в нагретом состоянии через головку попадают в печь. При сгорании топлива образуется факел с температурой 1800 – 1900 °C. Пройдя головку расположенную в противоположной стороне печи, раскаленные продукты сгорания направляются в другую пару насадок регенераторов, отдавая тепло им, и уходят в дымоход.

При такой работе насадки регенераторов правой стороны охлаждаются, а насадки левой стороны нагреваются. В момент когда регенераторы правой стороны не в состоянии нагреть воздух и газ до нужной температуры, происходит автоматическое реверсирование пламени. Холодный воздух и газ направляются через хорошо нагретые левые регенераторы, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, нагревая остывшие правые регенераторы. Таким образом, подающая и отсасывающая головки мартеновской печи периодически изменяют функции при помощи переводных клапанов, а факел сгорающего топлива формируют то слева, то справа, поддерживая максимальную регенерацию тепла и избегая перегрева насадок регенераторов.

Читайте так же:
Как покрасить клинкерный кирпич

Газы из регенератора попадают сначала в шлаковик, а уже потом по вертикальному каналу в головку печи. Шлаковики служат для улавливания плавильной пыли и шлаковых частиц, уносимых продуктами сгорания из рабочего пространства, предохраняя насадки регенератора от засорения. Сечение шлаковиков больше сечения вертикальных каналов. Поэтому при попадании дымовых газов в шлаковики их скорость резко уменьшается и меняется направление движения. Это приводит к тому, что значительная часть плавильной пыли оседают в шлаковиках.
При нагреве поступающих в печь газа и воздуха обеспечивается высокая температура факела (1800 — 1900 °C). Факел нагревает рабочее пространство печи и способствует окислению примесей шихты. Чем выше температура поступающих в печь газа и воздуха, тем выше температура факела и тем лучше работает печь. Однако можно добиться достаточно высокой температуры факела без предварительного подогрева газа и воздуха, обогащая воздух кислородом (вплоть до полной замены воздуха кислородом). Это приводит к уменьшению количества продуктов сгорания и уноса ими тепла и соответственно к повышению температуры. В этом случае регенераторы оказываются ненужными.
Из рабочего пространства печи дымовые газы выходят с температурой 1650 – 1750 °C. Попадая в регенераторы, газы нагревают насадку до 1200 – 1250 °C и удаляются в дымоход.

По конструкции мартеновские печи делятся на:

  • стационарные;
  • качающиеся.

Стационарные печи получили наибольшее распространение.

Качающиеся печи преимущественно распространены в литейных цехах машиностроительных заводов, когда необходимо выпускать металл отдельными порциями или скачивать большое количество шлака.

В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различают разновидности мартеновского процесса:

  • скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55 – 75%), скрапа и железной руды. Процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи;
  • скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома и чушкового передельного чугуна (25 – 45%). Процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома.

Скрап-рудный процесс плавки стали в основной мартеновской печи.

Особенностью основного мартеновского процесса является то что он позволяет получать сталь с низким содержанием вредных примесей (фосфора, серы) из рядовых шихтовых материалов.

Плавку начинают с загрузки твердой составляющей шихты (железная руда, известняк, лом) с помощью завалочной машины. После загрузки твердой части шихты и прогрева ее, заливают жидкий чугун, который взаимодействует с железной рудой и скрапом. С этого момента начинается период плавления шихты, в результате которого за счет оксидов руды и скрапа интенсивно окисляются примеси чугуна (кремний, фосфор, марганец и частично углерод).

Кремний окисляется и переходит в шлак почти полностью в период плавления под действием окислительной атмосферы, а также кислорода вводимого с железной рудой.

Фосфор окисляется одновременно с кремнием и марганцем, когда температура металла еще не высока.

Оксиды кремния (SiO2), фосфора (P2O5), марганца (MnO), кальция (CaO) образуют железисто-углеродистый шлак, способствующий удалению фосфора. При переработке обычного чугуна для понижения содержания фосфора в металле проводят однократное скачивание шлака. Если же перерабатывают фосфористый чугун, то скачивание проводят многократно.

После расплавления шихты, окисления значительной части примесей и разогрева металла начинается период кипения ванны. В печь загружают железную руду или продувают ванну кислородом. Углерод в металле интенсивно окисляется, образуя оксид углерода (CO), выделяющегося в виде газовых пузырей, и вызывая кипение мартеновской ванны. Этот процесс играет очень важную роль, так как выравнивание состава и температуры металла в мартеновской печи осуществляется за счет кипения ванны. При кипении происходит удаление газов из металла, всплывание и поглощение шлаком неметаллических включений, увеличивается поверхность раздела между шлаком и металлом, что способствует ускорению процессов удаления вредных примесей (фосфора, серы).

Читайте так же:
Как правильно класть лицевой кирпич

Ввиду высокой окисленности шлака, удаление серы из металла менее эффективно, чем фосфора. Для удаления серы наводят новый шлак, загружая известь с добавлением боксита или плавикового шпата для уменьшения вязкости шлака. Содержание CaO в шлаке возрастает, а FeO уменьшается, создаются условия для удаления из металла серы. Для получения стали с низким содержанием серы, проводят обработку металла внепечными методами в ковше.

В период кипения ванны интенсивно окисляется углерод. Поэтому при составлении шихты для плавки необходимо предусмотреть, чтобы в ванне к моменту расплавления содержание углерода было на 0,5 – 0,6% выше, чем требуется в готовой стали. Процесс кипения считают закончившимся, когда содержание углерода в металле соответствует заданному, а содержание фосфора минимально. После этого сталь раскисляют и после отбора контрольных проб выпускают в сталеразливочный ковш через отверстие в задней стенке печи.

Кислый мартеновский процесс.

В настоящее время кислый мартеновский процесс имеет ограниченное применение в виду высоких требований к чистоте шихты. В кислой печи процесс ведут с кислым шлаком, поэтому удаление из металла серы и фосфора невозможно. Для ведения кислого процесса используют высококачественные древесно-угольные или коксовые чугуны, в которых содержание вредных примесей не превышает 0,025%.

Металлический лом, поступающий с других предприятий, переплавляют в основных печах для получения шихтовой заготовки, загружаемой вместо лома и полупродукта, когда металл заливают в кислую печь в жидком виде. Жидкий полупродукт выпускают из основной печи в ковш и затем переливают в кислую печь. Такой процесс называют дуплекс-процессом, так как в нем участвуют два агрегата – основная и кислая мартеновская печи.

Топливо при кислом процессе должно содержать минимальное количество серы. Стали, выплавляемые в кислых мартеновских печах, содержат меньше неметаллических включений, водорода и кислорода, чем выплавляемые в основной печи. Поэтому кислая сталь имеет более высокие механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность, и ее используют для особо ответственных деталей (коленчатых валов крупных двигателей, артиллерийских орудий, роторов мощных турбин).

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. Если в шихте содержится жидкого чугуна больше 65%, то двухванная печь может работать без расхода топлива, так как количество физического тепла и тепла выделяющегося при окислении примесей чугуна, а также окисления СO до CO2 увеличивается. 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:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector