Технология мартеновского производства

Мартеновская плавка при скрап-рудном процессе состоит из следующих периодов: 1) заправки; 2) завалки; 3) прогрева; 4) заливки чугуна; 5) плавления; 6) кипения (полировки, доводки); 7) раскисления и легирования; 8) выпуска. При скрап-процессе, проводимом без заливки жидкого чугуна, вместо третьего, четвертого и пятого периодов, проводят один период - прогрев и плавление.

Заправка печи для восстановления изношенных участков наварки стен и пода проводится после каждой плавки и увеличивает срок службы футеровки печи. Продолжительность заправки на крупных печах составляет 15-25 мин.

Завалка твердой шихты занимает при скрап-рудном процессе 1/3, а при скрап-процессе до 2/3 общей продолжительности плавки и проводится при максимальной тепловой нагрузке печи в связи с интенсивным поглощением тепла холодной заваливаемой шихтой. Завалку проводят завалочными машинами напольного типа в следующем порядке:

- в скрап-процессе - легкий скрап на под, известняк, остальной скрап, чушковый чугун,

- в скрап-рудном процессе - железную руду на под, известняк и руду слоями с перемешиванием, скрап (наиболее крупными кусками и слитками в конце завалки).

Длительность завалки связана с количеством загружаемых материалов и необходимыми прогревами.

Заливка чугуна в скрап-рудном процессе должна быть произведена в оптимальный момент времени. При ранней заливке возможно затвердевание ванны («закозление»), реакции пойдут вяло. При поздней заливке на перегретый шлак опасны взрывообразные реакции с выбросами расплава из печи. Подходящим моментом для начала заливки чугуна может служить появление умеренных количеств железистого шлака и оседание скрапа на счет его размягчения и оплавления. Заливку надо производить быстро, за 30-60 мин (несколькими ковшами). При этом вся масса чугуна взаимодействует с шихтой, интенсивно плавится и растворяется скрап, окисляется углерод чугуна, часть шлака («сбегающий» шлак) самотеком вытекает из печи через засыпку порогов рабочих окон. С ним удаляется кремнезем, часть серы и, особенно, фосфор, перешедшие к этому моменту в шлак.

Плавление продолжается в крупных печах в течение нескольких часов и заканчивается усвоением в шлаке флюсов (известняка, извести) и полным растворением скрапа. К моменту расплавления основность повышают добавками извести и при необходимости разжижают шлак бокситом или шамотным боем. За период плавления полностью окисляется кремний шихты, марганец и большая часть углерода. Для ускорения окисления примесей и процесса плавления после окончания заливки чугуна ванну целесообразно продувать кислородом или сжатым воздухом водоохлаждаемыми фурмами через свод печи.

Период кипения обычно начинают с добавок на ванну железной руды (полировки) или продувки ее кислородом или сжатым воздухом. Углерод начинает интенсивно окисляться, шлак вспенивается (вследствие уменьшения или отключения подачи топлива). Затем производят скачивание шлака, который имеет более высокую основность, чем «сбегающий» шлак, и выводит из печи значительные количества фосфора и серы. Новый шлак повышенной основности наводят добавками свежеобожженной извести.

Последующую часть периода кипения после полировки проводят без добавок на ванну. Кипение происходит вследствие окислительных свойств атмосферы печи (чистое кипение). Выделение пузырей СО (продуктов обезуглероживания) вызывает перемешивание ванны и ее прогрев до необходимой для выпуска металла температуры. В конце периода кипения ванна очищается от растворенных азота и водорода, неметаллических включений и достигает заданного состава и температуры. Контроль состава металла на содержание углерода, марганца, фосфора и серы проводят экспресс-анализом отбираемых в этот период проб из ванны, контроль температуры - кратковременными погружениями в ванну платина-платинородиевых или вольфрам-вольфрамрениевых термопар.

В конце плавки стали в мартеновской печи проводят частичное (предварительное) раскисление металла. Обычно для этого используют ферросплавы, содержащие невысокие концентрации элемента с высоким сродством к кислороду - кремния (бедный ферросилиций с 12-19 % Si), а также ферросплав, содержащий более слабый раскислитель - ферромарганец (~75 % марганца). В ряде случаев используют комплексные раскислители, содержащие одновременно кремний и марганец, или более сложного состава. После «предварительного» раскисления и небольшой выдержки металл выпускают из печи в сталеразливочный ковш или несколько ковшей.