Особенности технологии мартеновской плавки

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 ~ 4200 МДж, то при отоплении печи смесью коксового и доменного газов с теп­лотой сгорания 8,4 МДж/м3 потребуется На плавку газа 500 ■ 4200/8,4 = 250000 м3. На 1 м3 газа при а = 1,15*1,20 расходуется ~ 2 м3 воздуха и образуется ~ 3 м3 продуктов сгорания. Следовательно, за плавку через рабочее пространство печи пройдет 250000 • 3 = 750000 м3 продуктов сгорания. Продолжительность плавки в 500-т печи составляет 7—10 ч, т.е. из рабочего пространства печи вы­летает за 1ч 75000—100000 м3 продуктов сгорания (расчет ведут на объем газов в холодном состоянии). Если учесть расширение газов при нагреве (до 1700 °С примерно в семь раз), то можно представить, с какой скоростью печные газы проносятся над ванной. Газы имеют в своем составе угле-родсодержащие и водородсодержащие соединения (СО, различ­ные углеводороды, сажистые частички углерода, некоторое количество С02, а также и 02, так как воздух Для горения подают с избытком). При горении углерод- и водородсодер-жащих соединений образуются С02 и Н20. Следовательно, продукты сгорания любого топлива содержат кислород, окис­лительные газы С02 и Н20 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. За плавку ван­на поглощает 1—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, поэтому температура шлака выше, чем металла, и по глубине ванны имеет место различие температур металла. Толщина шлака в мартеновских печах колеблется в пределах от 50 до 500 мм, глубина ван­ны металла — от 500 до 1500 мм (в зависимости от вмести­мости конструкции печи). Выравниванию температуры по глу­бине ванны способствуют пузыри СО, выделяющиеся в резуль-


тате окисления углерода, и, как следствие, кипение ванны. При отсутствии кипения мог бы происходить перегрев верх­них слоев ванны и недостаточный нагрев нижних. Однако, несмотря на кипение ванны, некоторый перепад температур по глубине ванны сохраняется, особенно между шлаком и металлом. В начале кипения этот перепад составляет 70—100 °С, а 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 15—30 мин, плавка в мартеновской печи продолжается не­сколько часов, поэтому влияние взаимодействия металла с подиной оказывается очень ощутимым. Подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже.

4. Четвертая особенность технологии мартеновской плав­ки заключается в том, что жидкий металл все время нахо­дится под слоем шлака (шлак примерно вдвое легче метал­ла). Практически все вводимые в печь добавки попадают на шлак или проходят в металл через шлак. Кислород из атмо­сферы печи в металл переходит также через шлак. Если учесть, что тепло от факела к металлу также передается через шлак, то становится понятной огромная роль шлака в мартеновском процессе. По существу руководство ходом плавки заключается в том, что меняют состав, температуру и консистенцию шлака и таким образом добиваются получения металла нужного состава и качества.

3. Шлакообразование и роль шлака в мартеновском процессе

Основные источники образования шлака следующие:

1) продукты окисления примесей чугуна и скрапа — крем­ния, марганца, фосфора, хрома и др., т.е. Si02, MnO, Р205, Сг2Оэ и др.;

2) продукты разъедания футеровки агрегата — MgO и СаО в основных печах и Si02 в кислых;

3) загрязнения, внесенные шихтой (песок, глина и др.), т.е. Si02, А12Оэ; во время заливки жидкого чугуна, хра­нившегося в миксере, в ковш, а затем в мартеновскую печь попадает некоторое количество миксерного шлака, состояще-


 




го (%) из 18-35 SiOz; 2,5-5,0 Al203; 3,0-7,0 СаО; 7-2,5 FeO; 17-40 MnO; 7-32 MnS;

4) ржавчина, покрывающая скрап, т.е. Fe304, Fe203, FeO;

5) добавочные материалы (известняк, известь, железная руда, агломерат, марганцевая руда и др.) — СаО, Fe203, MnO, Si02, А1203 и др.

Таким образом, основная масса мартеновского шлака сос­тоит из следующих окислов: СаО, Si02, FeO, Fe203, MnO, A1203, MgO, причем СаО, MgO, FeO, MnO- основные окислы, a Si02, P2Os — кислотные.

В каждом конкретном случае приходится учитывать боль­
шую или меньшую степень влияния того или иного из пере­
численных окислов. Для характеристики состава основного
шлака пользуются величиной отношения концентраций в нем
основных окислов к кислотным: чаще используют более прос­
тое выражение (CaO)/(Si02). Эту величину называют основ­
ностью шлака. Шлаки, в которых величины
(CaO)/(Si02) < 1,5, называют низкоосновными, для шлаков
средней основности (CaO)/(Si02) = 1,6*2,5 и для высоко­
основных шлаков (CaO)/(Si02) > 2,5. Кислый шлак более чем
наполовину состоит из кислотных окислов (кремнезема).
Характеристикой кислых шлаков может служить отношение
(Si02)/(FeO) + (MnO) или (Si02)/(FeO) + (MnO) + (СаО),
которое называют кислотностью шлака.

Как уже отмечалось, металл в процессе плавки взаимо­действует со шлаком; количество и состав шлака, темпера­тура, жидкоподвижность и другие его параметры оказывают огромное, а во многих случаях и решающее влияние на про­цесс плавки и качество металла. В мартеновской печи шлак должен обеспечивать в одни периоды плавки интенсивный переход кислорода из атмосферы печи через шлак в металл, а в другие- предохранять металл от окисления. Одновре­менно шлак должен препятствовать процессам насыщения ме­талла азотом и водородом.

Удаление из металла вредных примесей — серы и фосфора (процессы, протекающие в значительной степени на границе раздела шлак—металл) — заключается в переводе этих эле­ментов в шлак и создании условий, препятствующих их обратному переходу из шлака в металл. Изменяя состав шла­ка, его количество и температуру, можно добиться увеличе-


иия или уменьшения содержания в металле марганца, крем­ния, хрома и других элементов.








Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 1659;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.007 сек.