Устройство и работа мартеновской печи

Мартеновская печь представляет собой пламенную регенеративную печь, предназначенную для переработки чугуна и металлического лома в сталь заданного состава. Печь названа по имени французского инженера П. Мартена, которую впервые построили в 1864 г.

Мартеновская печь состоит из следующих основных частей.

Рабочее пространство, ограниченное подом, сводом, передней и задней стенками, предназначено для осуществления плавки.

На передней стенке устраиваются завалочные окна, через которые в печь загружаются все шихтовые материалы. Как правило, количество завалочных окон нечетное, что связано с необходимостью иметь окно по центру печи. Завалочные окна закрыты специальными футеро­ванными крышками с отверстиями - гляделками, через которые можно наблюдать за ходом плавки и состоянием печи.

На задней стенке по центру печи при соединении стенки с подиной устраивают сталевыпускное отверстие, предназначенное для выпуска стали из печи.

Свод перекрывает сверху все рабочее пространство печи. Подина печи выдерживает нагрузку всех загруженных материалов.

Головки (правая и левая), состоящие из собственно головок и вертикальных каналов, предназначены для подачи топлива и воздуха для горения в рабочее пространство и отвода из него продуктов сгорания. Головки расположены в торцах рабочего пространства и через вертикальные каналы соединены со шлаковиками.

Шлаковика, (воздушные и газовые) предназначены для осаждения и накопления пыли и частиц шлака, выпадающих из проходящих через них продуктов сгорания. Осаждение пыли в шлаковиках происходит в результате снижения скорости и резкого изменения направления движения продуктов сгорания при переходе из узкого сечения вертикального канала в широкое сечение камеры шлаковика и прилипания к подине и стенкам шлаковиков размягченных липких частиц.

Регенераторы (воздушные и газовые) предназначены для подогрева, поступающих в печь газа и воздуха за счет использования тепла выходящих из рабочего пространства продуктов сгорания. Регенераторы представляют собой камеры, выложенные решеткой из огнеупорного кирпича. В результате такого устройства обеспечивается большая поверхность соприкосновения огнеупоров с проходящими через регенераторы нагретых продуктов сгорания или воздуха и газа, поступающих в печь.

Борова - каналы для воздуха, газа, продуктов сгорания.

Система перекидных клапанов предназначена для изменения направления подачи в печь топлива и воздуха, а также отвода из печи продуктов сгорания.

Котел-утилизатор предназначен для утилизации тепла отходящих продуктов сгорания.

Дымовая труба предназначена для отвода охлажденных продуктов сгорания в атмосферу.

Мартеновская печь условно делится на верхнее и нижнее строение. К верхнему строению относятся рабочее пространство, головки и вертикальные каналы, которые располагаются выше рабочей площадки печи. К нижнему строению относятся все другие элементы печи и расположены они ниже рабочей площадки.

Схема мартеновской печи представлена на рис. 5 в положении подачи топлива и воздуха с левой стороны и отвода продуктов сгорания через правые каналы.

Проходя через предварительно нагретую насадку регенераторов, воздух нагревается до 1100-1200 °С и через головку вводится в рабочее пространство печи. В результате сгорания топлива образуется факел с температурой до 1900⁰С интенсивно отдающий (преимущественно излучением) тепло ванне и внутренней поверхности ограждения рабочего пространства.

	1 – каналы для подачи в печь кислородно-газовой смеси и отвода отработанных газов; 2 – загрузочные окна; 3 – под печи; 4 и 5 – газовые заслонки; 6 и 9 – газовые рекуператоры; 7 и 8 – элементы конструкции рекуператора.
Рис. 5 - Схема мартеновской печи

Высоконагретые продукты сгорания, покидая рабочее пространство печи, проходят через противоположную головку и, опустившись по вертикальным каналам, входят в шлаковик, предназначенный для улавливания капель шлака и пыли, увлекаемых дымовыми газами из печи. Далее, пройдя через перевальную стену шлаковика, продукты сгорания с температурой 1500-1600°С входят в насадку регенератора, двигаясь в ней сверху вниз. Насадка регенераторов в этот период нагревается. В шлаковиках отделяется от дымовых газов крупная пыль, а более мелкая уносится в регенератор и осаждается в насадках. Из регенератора продукты сгорания при температуре <800°С направляются через горизонтальные каналы (борова) к дымовой трубе или, вначале, к котлу-утилизатору, а затем к дымовой трубе. Через определенный промежуток времени (12-15 мин) осуществляют автоматическое реверсирование пламени для того, чтобы поддерживать максимальный к.п.д. регенерации тепла и избежать перегрева насадок регенераторов. При помощи системы переводных клапанов после реверсирования пламени воздух движется в противоположном направлении по горизонтальным каналам к регенераторам. Таким образом, подающая и отсасывающая головки мартеновской печи периодически изменяют свои функции при помощи переводных клапанов, а факел сгорающего (в условиях избытка кислорода) топлива формируют то слева, то справа.

По конструкции мартеновские печи разделяют на стационарные и качающиеся. Наибольшее распространение имеют стационарные печи. Качающиеся печи необходимы для выпуска металла отдельными порциями, а также для скачивания большого количества шлака (например, при переработке фосфористого чугуна). По количеству металлической части шихты, загружаемой на одну плавку, печи могут иметь малую (до 125 т), среднюю (125-300 т) и большую (до 900 т) вместимость.