Мартеновская печь, ее история и современная реальность

Мартеновская печь, ее история и современная реальность

Промышленные

Автор admin На чтение 6 мин Просмотров 977 Опубликовано 16.05.2018

Мартеновские печи — настоящий символ подъема промышленности в России (СССР) середины XX века. Недаром им посвящены песни про рабочих-металлургов и сталеваров, сняты художественные фильмы. В этой статье будет представлена история создания таких устройств, их прошлое и настоящее.

Что такое мартеновская печь?

Печь мартеновского типа – особая металлургическая установка, в которой из лома железа и чугуна получается сталь.

С помощью конвективных потоков раскаленной газовоздушной смеси происходит сам процесс нагревания, а также дальнейшего плавления материала в сталь с нужным химическим составов и качеством.

Ниже представлено фото установки и сталевара, обслуживающего ее, а также контролирующего процесс выплавки металла:

История появления

Изобрел мартеновскую печь французский металлургический инженер Пьер Эмиль Мартен в 1864 году. С того времени – это официальная дата изобретения мартеновской печи.

Во второй половине XIX века данные конструкции стали настоящим прорывом в сталелитейном производстве.

В России первый такой цех появился в 1870 году на Сормовском заводе под Нижним Новгородом. В его создании принимал активное участие инженер А. Износков.

Благодаря интенсивному развитию промышленности в СССР, в 30-ые годы XX века, к началу Великой Отечественной войны, этот комбинат стабильно обеспечивал советскую армию запасными деталями, частями корпусов из стали и чугуна для военной техники.

Устройство

Мартен имеет две ванны (рабочие пространства), перекрытые сводом. Основными элементами, представляющими устройство мартеновской печи, являются:

  • Корпус, состоящий из передней и задней стенок, а также ее свода, не прикасающегося со шлаком.
  • Головки, оснащенные каналами, расположенными вертикально. Через них происходит газовый обмен рабочей камеры с внешней средой, а также подается топливо.
  • Шлаковики воздушного и газового типа, в них происходит сбор и накопление крупнофракционной плавильной пыли.
  • Регенераторы, которые обеспечивают стабильную температуру подаваемого газа и воздуха, за счет тепловой энергии, выходящей из рабочей камеры.
  • Труба для отвода дыма и газов.
  • Котел-утилизатор.
  • Реверсивно-регулирующие клапаны, их функция состоит в выведении продуктов сгорания, а также в правильной подаче газового топлива и воздуха в камеру.
Читать статью  Повышение эффективности десульфурации чугуна: На примере Магнитогорского металлургического комбината Шаповалов Алексей Николаевич

Ниже приведены типовые схемы устройств:

Принцип работы

Мартен – это пламенный отражающий механизм, который действует по принципу регенерации металла. В рабочем пространстве происходит сжигание природного газа или мазута.

Температура может достигать 18000 градусов Цельсия. Такой высокий уровень температуры поддерживается с помощью регенерации тепловой энергии печных газов.

Описание принципа работы:

  1. Подогретый до 1200 – 1250 градусов газ попадает в рабочую камеру, где происходит процесс его смешивания с топливом. Возникающий факел направляется на закладку шихты и происходит выплавление металла из нее.
  2. В свою очередь, отработанные газы, в смеси с шихтовой пылью, удаляются через дымоход в атмосферу, подвергаясь фильтрации в регенераторе. По завершении цикла, с помощью клапанов, происходит переключение регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении, благодаря симметричной конструкции мартена.
  3. Процесс получения стали в такой установке длится несколько часов. Во время работы сталевар осуществляет контрольную выемку расплава специальным приспособлением, после чего направляет ее в цеховую лабораторию для определения процентного соотношения металла и примесей, таких как марганец, фосфор, сера и прочих.
  4. По результатам такого анализа, в рабочую камеру добавляются специальные присадки, улучшающие качество стали. В конце процесса производится процедура удаления кислорода из расплава с помощью раскислителей, ими являются ферромарганец, алюминий и ферросилиций.

Виды и разновидности мартеновских плавок

Производство стали в устройствах этого вида можно разделить на два основных способа: скрап-рудный процесс и скрап-процесс.

  • Рудный процесс.
  • Скрап-процесс характеризуется большим количеством металлолома в шихте, предельного чугуна в ней 30 – 45%.
  • Скрап-рудный процесс предусматривает плавку смеси лома и железной руды, содержание жидкого чугуна в ней больше и составляет 55 – 75%.

На качество получаемой стали влияет и футеровка стенок печного агрегата. Когда была изобретена установка, об этом сильно не задумывались, но позже стали понятны механизмы получения того или иного вида стали с определенными свойствами.

Существует основная и кислая футеровка:

  • Основная футеровка применяется для получения конструкционных, марганцовистых, хромистых, низколегированных сталей.
  • Кислая футеровка – для высоколегированных качественных сталей с минимальным содержанием примесей.
Читать статью  Чистая архитектура с Typescript: DDD и слоистая архитектура

Отличие от доменной печи

Отличие доменной печи и мартеновской состоит в способе закладке шихты, а также в методах отвода и подачи газов в рабочее пространство установок.

Доменные агрегаты могут быть электрическими, в то время как мартены работают только на газу или жидком топливе. Печь мартеновского типа состоит из нескольких рабочих камер, а домна – это один большой резервуар шахтного типа.

Доменная/мартеновская печь – отличия их состоят и в атмосфере внутри камер. Домны способны работать с нейтральными или восстановительными атмосферами при различных режимах давления.

Это повышает производительность, а также количество выплавляемого металла на единицу объема шихты. Так, в отходах доменного производства содержится в 10 раз меньше остаточного железа, чем в шихте, оставшейся после мартенов.

Плюсы и минусы

Основными достоинствами мартена являются:

  • Хорошее качество продукции.
  • Возможность осуществлять контроль качества выплавляемого металла в процессе работы установки.
  • Простота управления и обслуживания.
  • Низкие требования к качеству исходного сырья.
  • Способность переплавлять металлолом.
  • Возможность применения присадок и добавок, улучшающих качество стали.

Но отрицательных моментов у конструкций больше, они следующие:

  • Низкая экономичность;
  • Высокое количество отходов металла;
  • Сложность и дороговизна ремонтных работ;
  • Невозможность получить сталь высокого качества;
  • Долгое время плавки металла;
  • Большой расход футеровочных материалов при строительстве и ремонте;
  • Недопустимо высокое количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу;
  • Вредные и опасные условия труда у рабочих;
  • Малая производительность труда.

Используются ли эти печи сейчас?

Сейчас подобные агрегаты практически не применяются. Несколько заводов, использующих производство стали в печах, по типу мартеновских, еще функционируют в Китае, Украине, Индии и странах «третьего мира».

Это обусловлено их малой рентабельностью, а также особо вредными условиями труда работников, занятых в мартеновском производстве.

По степени загрязнения окружающего воздуха промышленными выбросами и аэрозолями, эти топки занимают одно из первых мест. Именно поэтому, с начала XXI почти все мировые производители металла отказались от подобных устройств в пользу современных сталеплавильных агрегатов.

Читать статью  Попробуйте Microsoft Intune бесплатно

Что сейчас используют вместо мартеновских печей?

Шестидесятые года XX века ознаменовались изобретением новых прогрессивных методов получения качественной стали, таких как электрическая выплавка и кислородно-конвертерный способ.

Получение стали в мартеновских печах постепенно прекращалось. Перестали строиться новые установки, последняя печь данного вида была построена в 1970 году.

Физический износ мартеновских установок постепенно сводит подобное производство металла к нулю, во всем мире на сегодняшний день таким способом выплавляется всего 2% от общего объема изготавливаемой стали. На смену мартенам пришли такие печи:

  1. Электродуговые.
  2. Шахтные печи
  3. Вакуумные.

Вывод

Прошло уже более 150 лет с того момента, когда была создана мартеновская печь. Технологии плавления металла сильно шагнули вперед, были разработаны новые экономичные и экологически безопасные виды плавки стали. Однако, именно изобретение мартенов дало мощный толчок к росту промышленности.

Благодаря таким устройствам, увеличение промышленного производства в XX веке достигло небывалых темпов. Сейчас выплавка стали в мартенах в мире практически прекращена, но этот агрегат навсегда останется символом стремительного развития машиностроения и металлургии в умах многих поколений.

https://pechnoy.guru/pechi/promyshlennye/martenovskaya-pech.html

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх