Мартеновский способ производства стали.

Материалы для мартеновской плавки. Исходными продуктами являются: металлический лом (скрап), передельный (белый) чугун, железная руда. Кроме того применяются флюсы, преимущественно известняк. В зависимости от исходных продуктов в мартеновской плавке различают два важнейших процесса.

1. Скрап – процесс, в котором шихтой служат металлический лом и чушковый чугун.

2. Рудный процесс, где шихтой являются железная руда и жидкий чугун, (жидкий чугун составляет 80 -90 %).

В качестве топлива могут применять: природный газ, смесь доменного и коксовального газов, нефть и мазут.

Мартеновская печь. Мартеновская печь называется пламенной регенеративной, так как принцип ее работы основан на регенерации тепла, обеспечивающей высокую температуру печи, необходимую для ведения плавки.

Основной частью мартеновской печи является рабочее пространство А (Рис.47.). Здесь происходят: горение топлива, окисление примесей, расплавление шихты, образование металла и шлака. Сверху рабочее пространство ограничено сводом 1, снизу – подом 11, задней и передней стенками, а с боковых сторон головками 3. в передней стенке имеются завалочные окна 2, их бывает от трех до семи, в зависимости от величины печи. Завалочные окна закрываются огнеупорными заслонками.

В задней стенке внизу имеется отверстие для выпуска металла и одно или два отверстия для шлака.

.

Головки печи расположены симметрично. В них находятся каналы 4 и 5, через которые в печь поступают газ и воздух и отходят продукты горения. В нижней части головки соединяются с регенераторами 6 и 7, установленными попарно с обоих сторон печи. Регенераторы представляют собой камеры, выложенные огнеупорным кирпичом. Внутри регенераторов имеется огнеупорная насадка с вертикальными каналами. В нижней части регенераторы соединяются с каналами 8 и 9, по которым поступают воздух и газ и отходят продукты горения. Для регулирования направления движения газа и воздуха в печь, а продуктов сгорания – к дымовой трубе в каналах имеются переходные клапаны 10.

При работе на природном газе подогрев не требуется , так как при нагреве произойдет распад углеводородов со значительным снижением теплотворности газа; в этом случае газовые регенераторы отсутствуют.

Современные печи полностью выкладывают из хромомагнезитового кирпича.

Процесс мартеновской плавки.Процесс мартеновской плавки в основной печи делится на три периода: плавление, кипение, раскисление. Первый период – плавление – начинается одновременно с завалкой материалов. Период плавления характеризуется энергичным окислением примесей чугуна. вначале окисляется железо по реакции

2Fe + O₂ = 2FeO.

Затем начинается окисление кремния и марганца по реакциям

Si + 2FeO = SiO₂ + 2Fe;

Mn + FeO = MnO + Fe.

Образовавшиеся окислы плохо растворяются в металле и, смешиваясь, образуют шлак. Ошлакование серы происходит по следующим реакциям:

FeS + Mn = MnS + Fe;

MnS + CaO = MnO + CaS,

либо сера непосредственно ошлаковывается известняком:

FeS + CaO = CaS + FeO.

Окисление фосфора идет по тем же реакция, что и в «Томасовском процессе».

Второй период – кипение – является наиболее ответственной частью прочеса. В этом периоде металл освобождается от углерода и максимально очищается от вредных примесей. Главной реакцией здесь является

C + FeO = CO + Fe

Газообразная окись углерода не растворяется в металле и образует пузыри, которые, вырываясь из ванны, создают кипение.

Третий период – раскисление – преследует ту же цель, что и раскисление в конверторе.

По характеру раскисления различают сталь спокойную, кипящую, полуспокойную.

Спокойная сталь является полностью раскисленной, газы в ней не выделяются, так как весь кислород ее связан с раскислителем. Ее раскисляют вначале ферромарганцем, а затем ферросилицием и алюминием.

Кипящая сталь – это не полностью раскисленная сталь. При разливке она кипит благодаря выделению окиси углерода. Раскисляют эту сталь только ферромарганцем.

Полуспокойная сталь раскисляется меньше, чем спокойная, и в ней сохраняется некоторое количество кислорода в виде FeO.