Мартеновские печи - сложно найти в нашей стране человека, который бы не слышал этих слов. Они стали символом отечественной металлургии.
Мне представилась возможность увидеть работу мартеновской печи на АО “ПО “Бежицкая сталь” (БС). Этот рассказ посвящен ей.
БС (входит в состав ЗАО "Трансмашхолдинг") является одним из крупнейших производителей и поставщиков вагонного литья в России. Предприятие выпускает полный перечень номенклатуры (более трехсот наименований) вагонного литья для грузовых и пассажирских вагонов, электропоездов метрополитена, дизельного и локомотивного производства.
На предприятии имеется три мартеновских печи ёмкостью 60 тонн каждая. В настоящее время применяется принцип последовательного производства стали на данных агрегатах: одна печь используется для выплавки стали, другая проходит разборку футеровки для последующего капитального ремонта, а третья - проходит капитальный ремонт, чтобы сменить в производстве первую печь.
Мартеновские печи (как и другие сталеплавильные печи предприятия) предназначены для получения низколегированной стали с необходимыми свойствами.
Мартеновское производство по праву считается одним из старейших способов выплавки стали.
В 1864-м году французский инженер Пьер Мартен предложил способ выплавки стали из чугуна и лома в регенеративной пламенной печи. Идея заключается в том, что при расплаве чугуна и металлического лома образуется большое количество оксида железа, который вступает в химическую реакцию с углеродом. Ее результатом является окись углерода (угарный газ). Как следствие, содержания углерода в сплаве уменьшается. Регулируя его содержание в сплаве и добавляя легирующие элементы, можно получать стали с уникальными свойствами.
Но этот процесс протекает при очень высокой температуре. Чтобы ее достичь, Пьер Мартен предложил конструкцию печи с низким сводом. Ее схема представлена на рисунке:
Плавильное пространство печи образовывается снизу - подиной (8), сверху - сводом (9), а также передней и задней стенками. В передней стенке оборудованы рабочие окна (5), через которые в печь загружают шихту (подготовленный к плавке металлолом) и берут пробы металла. Задняя стенка печи имеет наклон, необходимый для ее лучшей обработки огнеупорными материалами, которые забрасываются в печь после выпуска сплава и шлака.
В задней стенке на нижнем уровне подины находится летка (7) - выпускное отверстие, которое во время плавки закрыто огнеупорными материалами. Через него осуществляется выпуск сплава и шлака. Подина печи выполнена с уклоном к летке для того, чтобы по завершении плавки металл и шлак полностью вышли из печи.
Справа и слева от рабочего пространства расположены головки (4), служащие для подвода нагретой в регенераторах смеси мазута и воздуха, а также для отвода дымовых газов.
Подача разогретой смеси (мазут и горячий воздух) выполняется через форсунки попеременно то с одной стороны, то с другой. Это обеспечивает равномерность прогрева шихты и сплава, находящихся в рабочем пространстве. Нагрев кирпичной огнеупорной футеровки обеспечивает поддержание необходимой рабочей температуры в печи.
Когда горючая смесь подается через правую головку, левая служит для отвода дымовых газов. Они пропускаются через шлаковики (2), которые осуществляют их очистку от пыли (мелкие частички шлака, извести и т.п.), а оттуда - в левый регенератор (для его нагрева). Затем перекидным клапаном (10) меняется направление подачи смеси. Она направляется в разогретый левый регенератор.
Рабочая площадка печи (3) располагается на высоте около 5 - 7м. от уровня пола цеха. Этого достаточно для того, чтобы под ней разместить регенераторы со шлаковиками, трубы подвода мазута, а под выпускной желоб поставить сталеразливочный ковш.
Мартеновский процесс начинается с заправки печи. Ее целью является поддержание необходимой формы и целостности подины и откосов печи, с которыми и происходит непосредственный контакт металла и шлака в процессе плавки. Для этого в момент выпуска стали на подину и откосы печи по мере их освобождения от шлака производят подачу сыпучих огнеупорных материалов при помощи специальной установки (на откосы дальней стенки печи) и вручную - при помощи лопат (на откосы передней стенки печи).
После завершения выпуска металла и шлака подину и стены внимательно осматривают на отсутствие рытвин, ямок и других дефектов. Найденные дефекты устраняют аналогично операции заправки, а затем начинается второй этап - завалка шихты.
Шихта подается к рабочей площадке печи в специальных коробах - мульдах. Мульда подхватывается специальным агрегатом (мульдозавалочным краном мостового типа), который через рабочее окно вываливает ее содержимое на подину печи.
Перед завалкой шихты для достижения необходимого содержания углерода, который обеспечивает дальнейшее протекание металлургических процессов, на подину производят завалку специального углеродсодержащего материала - коксового орешка. По сравнению со способом науглероживания с помощью чугуна, данный способ более экономичен. Также перед завалкой шихты,производят подачу известняка (для удаления серы и фосфора при последующем окислении углерода).
Одновременно с процессом завалки в печь подается смесь мазута и горячего воздуха, начинается прогрев шихты и ее последующее плавление.
Полное расплавление шихты длится около 3-4 часов.
В этот период выполняется доведение состава сплава до необходимого химического состава. Для этого сталевар периодически берет пробы металла, чтобы оценить его свойства. В случае необходимости производится дополнительная завалка шихты.
Для удаления из расплава металла вредных примесей (серы, фосфора и газов) после расплавления шихты производят окисление углерода при помощи железной руды (оксид железа).
Когда углерод начинает окисляться, в сплаве образуются пузырьки углекислого газа, создающие эффект кипения. Данные пузырьки обеспечивают вынос из металла в шлак вредных примесей и газов. Это наиболее ответственный момент в мартеновском процессе, т.к. от него напрямую зависит качество металла и, соответственно, качество выпускаемой продукции.
После окисления металла до определенного уровня углерода необходимо связать оставшийся кислород в расплаве. Для этого применяют ферросплавы, которые содержат элементы, обладающие высоким химическим сродством к кислороду (ферромарганец - марганец и ферросилиций - кремний). После предварительного раскисления в печи производят выпуск стали в ковш. Перед этим в него добавляют ферроматериалы, которые обеспечивают необходимый марочный химический состав.
Контроль протекания плавки производят по данных химического состава металла, взятым из печи.
По мере выпуска стали и шлака печь начинают готовить к очередной плавке - начинается процесс заправки печи.
Несмотря на то, что мартеновские печи выводятся из эксплуатации, в Бежицкой стали путем применения развитых технологий, грамотности и слаженности персонала плавильного участка мартеновская печь продолжает успешно работать. Это способствует тому, что себестоимость и качество выпускаемой стали конкурентноспособны с продукцией многих современных плавильных агрегатов.
Благодаря принятым мерам символ отечественной металлургии жив и находится в строю.
Если Вам понравилась эта публикация, буду рад Вас видеть на своих страницах в Facebook и Вконтакте.
Список всех моих рассказов о предприятиях можно найти здесь >>>.
