В МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧАХ

В мартеновских печах можно пере­плавлять в сталь чугун и скрап (лом) любого состава в любой пропорции. В зависимости от состава шихты разли­чают:

1. Скрап-процесс — процесс, при котором основной составной частью шихты служит стальной скрап (лом). Скрап-процесс обычно применяют в цехах заводов, в составе которых нет доменных печей. Кроме скрапа в ших­ту добавляют некоторое количество (25-45 %) чугуна.

2. Скрап-рудный процесс — пере­дел в мартеновских печах шихты, твердые составляющие которой — скрап (лом) и железная руда. Основ­ная масса шихты (55-75 %) при этом — жидкий чугун; он заливается в печь непосредственно из чугуновозных ковшей.

Технология плавки стали в марте­новских печах имеет ряд особеннос­тей:

1. Окислительный характер газовой фазы печи. Через рабочее простран­ство мартеновской печи над ванной проходит огромное количество газа. Если учесть, например, что на 1 т ста­ли в 500-т печи расходуется примерно 4200 МДж, то при отоплении печи га­зом с теплотой сгорания 8,4 МДж/м³ его количество, требуемое на плавку, составит 500 • 4200/8,4 = 250 тыс. м³. На 1 м³ газа при а = 1,15 •*• 1,20 расхо­дуется примерно 2 м³ воздуха и обра­зуется около 3 м³ продуктов сгорания. Следовательно, за плавку через рабо­чее пространство печи пройдет около 250 000 • 3 = 750 тыс. м³ продуктов сго­рания. Продолжительность плавки в 500-т печи составляет 7—10ч, т.е. из рабочего пространства печи вылетает в час 75—100 тыс. м³ продуктов сгора­ния. Расчет выполнен на объем газов в холодном состоянии. Если учесть рас­ширение газов при нагреве до 1700 °С примерно в 7 раз, то можно предста­вить, с какой скоростью печные газы проносятся над ванной (до 25 м/с).

В состав газов входят углерод- и водородсодержащие соединения, а так­же О₂, так как воздух для горения подают с избытком. При горении угле­род- и водородсодержащих соедине­ний образуются СО₂ и Н₂О. Следова­тельно, продукты сгорания любого топлива будут обязательно иметь в своем составе кислород, окислитель­ные газы СО₂ и Н₂О и некоторое ко­личество азота N₂.

Таким образом, характер атмосфе­ры мартеновской печи во все периоды плавки окислительный и парциальное давление кислорода в атмосфере по­чти всегда велико. В результате за плавку ванна поглощает от 1 до 3 % кислорода от массы металла. Этот кислород расходуется в основном на окисление примесей, часть его расхо­дуется на окисление железа.

2. Тепло к ванне поступает сверху, а отводится снизу через подину, по­этому температура шлака выше, чем металла, и по глубине ванны имеет место разность температур металла. Толщина шлака в мартеновских печах колеблется от 50 до 500мм, глубина ванны металла — от 500 до 1500 мм (в зависимости от емкости и конструк­ции печи). Выравниванию температу­ры по глубине ванны способствуют пузыри СО, выделяющиеся в резуль­тате окисления углерода и приводя­щие к кипению ванны. Если кипение отсутствует, то верхние слои ванны чрезмерно перегреваются, а нижние слои, наоборот, будут нагреты недо­статочно.

Однако, несмотря на кипение ван­ны, некоторый перепад температур по глубине ванны все же сохраняется, особенно между шлаком и металлом. В начале кипения перепад составляет 70-100 °С, в конце — 20-50 °С.

По длине печи температура метал­ла также неодинакова. Под факелом температура металла несколько выше, чем у отводящей головки.

3. Участие пода печи в протекаю­щих процессах. В отличие от плавки в конвертерах, которая продолжается всего 30—35 мин, плавка в мартеновс­кой печи продолжается несколько ча­сов. Поэтому влияние взаимодействия металла с подиной оказывается весьма ощутимым.

4. Жидкий металл все время нахо­дится под слоем шлака (шлак пример­но вдвое легче металла). Практически все добавки, которые вводят в печь, попадают на шлак или проходят в ме­талл через шлак. Если учесть, что и тепло от факела к металлу передается через шлак, то становится ясным, на­сколько велика роль шлака в марте­новском процессе. По существу, уп­равление ходом плавки заключается в том, что изменяют состав, температу­ру и консистенцию шлака и таким об­разом добиваются получения металла нужного состава и качества.