Общая характеристика мартеновского процесса

В зависимости от состава шихты современный мартеновский процесс бывает:

- скрап-процесс, при котором основной составной частью шихты является скрап от 60 до 75 % от металлозавалки. 40–25 % − чушковый чугун. Такой вариант процесса применяют на передельных металлургических заводах, где отсутствует доменное производство или на машиностроительных заводах;

- скрап-рудный (скрап-кислородный) процесс, когда в мартеновских печах переплавляют жидкий чугун (55–75 %), а остальное составляет стальной скрап.

Технология мартеновской плавки отличается рядом особенностей. Чрезвычайно важной особенностью технологии мартеновской плавки является окислительный характер газовой фазы печи, так для полноты сжигания топлива расход воздуха осуществляют с избытком при коэффициенте расхода a = 1,15–1,2. При горении природного газа и мазута образуются окислительные газы СО₂ и Н₂О. Если сжигание топлива производить с меньшим значением коэффициента расхода воздуха, то часть топлива не будет сгорать в рабочем пространстве и дожигаться будет в шлаковиках и регенераторах, что увеличит расход топлива на 1 т выплавляемой стали и дополнительно будет разрушаться футеровка элементов печи. Поэтому характер атмосферы мартеновской печи во все периоды плавок окислительный.

Парциальное давление кислорода в печи всегда больше, чем парциальное давление кислорода, равновесное с металлической ванной, что предопределяет непрерывный переход кислорода из атмосферы печи в металл. За плавку ванна поглощает до 3 % кислорода от массы металла, который расходуется на окисление примесей и железа.

Второй особенностью технологии мартеновской плавки является то, что тепло к ванне поступает сверху, а отводится снизу через подину, поэтому температура шлака выше, чем металла, и по глубине ванны имеется различие в температурах.

Металл в течение всей плавки покрыт слоем шлака толщиной от 50 до 100 мм, глубина ванны металла от 500 до 1500 мм в зависимости от емкости и конструкции печи. Выравниванию температуры способствует перемешиванию ванны, вызванное всплывающими пузырьками СО, образующимися в результате окисления углерода (кипение ванны).

Так как жидкий металл все время находится под слоем шлака, то все вводимые в печь добавки попадают на шлак или проходят в металл через шлак, в том числе и кислород из атмосферы печи. Тепло от факела передается металлу также через шлак. Отсюда можно сделать вывод, что роль шлака в мартеновском процессе огромна. Регулирование ходом плавки сводится к изменению состава, температуры и консистенции шлака и таким образом добиваются получения металла нужного состава и качества. В мартеновской печи шлак должен обеспечивать в одни периоды плавки интенсивный переход кислорода из атмосферы печи через шлак в металл, а в другие периоды – предохранять металл от окисления и одновременно он должен препятствовать процессам насыщения металла азотом и водородом.

Удаление из металла вредных примесей (серы и фосфора) заключается в переводе этих элементов из металла в шлак и созданию условий, препятствующих их обратному переходу. Изменяя состав шлака, его количество и температуру, можно добиться увеличения или уменьшения содержания в металле различных элементов.