Периоды плавки

Особенности мартеновской плавки.

Технология 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. Например, на 1 т стали в 500-т печи расходуется 250000 м³ горючего газа, а на 1 м³ газа расходуется 2 м³ воздуха и образуется ~ 3 м³ продуктов сгорания. Следовательно, за плавку через рабочее пространство печи пройдет 250000 • 3 = 750000 м³ продуктов сгорания. 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 углеродсодержащие и водородсодержащие соединения (СО, различные углеводороды, сажистые частички углерода, некоторое количество СО₂, а также и О₂, так как воздух для горения подают с избытком). При горении углерод и водородсодержащих соединений образуются СО₂ и Н₂О. Следовательно, продукты сгорания любого топлива содержат кислород, окислительные газы СО₂ и Н₂О и некоторое количество азота N2. Таким образом, характер атмосферы мартеновской печи во все периоды плавки окислительный. 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. Выравниванию.температуры по глубине ванны способствуют пузыри СО.

3. Участие пода печи в протекающих процессах.

4. 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. Шлак играет основную роль роль в мартеновском процессе.

В мартеновской плавке различаются следующие периоды:

- заправка печи (горячий ремонт рабочего пространства);

- завалка и прогревания шихты (состоит из нескольких периодов в зависимости от вместительности печи, и разделяются на завалку сыпучих (завалка рудой, потом части известняка, снова рудой, завалка стального лома);

- заливка жидкого чугуна (в скрап - рудном процессе);

- плавление;

- доводка металла;

- выпуск;

- раскисление (в печи или в ковше);

- легирование (в печи или в ковше).

Заправка печи преследует цель поддержки в рабочем состоянии всех элементов плавильного пространства. Для этого в момент выпуска на под и стенки, по мере их освобождения от шлаках, заправочной машиной забросают огнеупорные материалы (дробленый обожженный доломит, магнезитовый порошок и др.) После выпуска из печи металла и шлакам под тщательно осматривают и, если надо, исправляют подмеченные неровности (бугры, ямы). Продолжительности заправки 10 15 мин., который достигается путем объединения с другими периодами плавки.

Завалка шихты осуществляется завалочной машиной. Все твердые шихтовые материалы подаются в печь в специальных коробах - мульдах (вместительностью до 3,3 м³. Мульды подаются в составе 7 12 тележек по 4 на каждой. Продолжительность завалки в зависимости от вместительности печи колеблется от 1 до 3 часа. Она определяется числом мульд, которое зависит от насыпной плотности материалов.

Через малую теплопроводность сыпучих материалов целесообразно производить завалку слоями небольшой толщины с промежуточным прогреванием и перемешиванием по схеме: руда - известняк - руда - известняк -...- остаток руды. Стальной лом: легкий, средний, тяжелый. Последний располагают ближе к задней стенке, где обеспечивается более сильный нагрев.

Для дополнительного подогревания всего стального лома (температура в печи должна быть 1300 1400 ⁰С. Заливание чугуна длится 20-60 минут. Чугун сливают из ковша по желобу через завалочные окна в передней стенке. В период заливания чугуна в нем растворяется 30 50 % ломы от общего его количества.

Период плавлени я начинается сразу после окончания заливания чугуна и продлевается 1-5 часов. В печь в этот период подается максимальное количество топлива, ванна продувается кислородом. В процессе заливания чугуна в первый момент плавления происходит интенсивное образование шлака, поскольку весь кремний и часть марганца, который содержится в чугуне, окисляются (в шлаки частично переходят и оксиды железа). Толстый слой шлакам, который образовался затрудняет передачу тепла от факела к металла. В связи с этим в первой половине плавления удаляют из печи (путем спуска в шлаковые чаши через завалочные окна) некоторое количество шлакам. В период плавления обеспечивается удаление из металла основной массы фосфора. Химический состав металлической ванны в момент полного расплавления содержит на 0,4 0,8 % углерода больше, чем в заданной марке стали. Окисление кремния, большей части марганца и фосфора заканчивается в период плавления, тогда как окисление углевода происходит во все периоды плавки. Поэтому окисление углеврда является основной реакцией мартеновского процесса.

Доводка. Назначение этого периода плавки заключается в том, чтобы обеспечить доведение его до заданного химического состава и необходимой температуре. В конце этого периода метал содержит некоторый излишек углерода, фосфора и серы, а его температура на 60 100 ⁰С ниже, чем перед раскислением. Состоит из двух периодов: периодов рудного и чистого кипения.

Рудное кипение (полировка) - основной задачей периоду полировки есть формирования високоосновного шлакам (основность 2,0 3,0), способного поглощать серу и удерживать фосфор до конца плавки. Главной реакцией этого периода является реакция окисления растворенного углерода. Образовываясь вследствие этой реакции пузырьки окисла углерода вырываются на поверхность металла, пробивают слой шлака и, выходя на его поверхность, создают впечатление "кипение" ванны. Скорость окисления углерода в этот период можно регулировать добавками жлезной руды или окалины, или продувкой ванны кислородом. Состав шлака, который обеспечивает удаление из металла нежелательных примесей (в частности серы), регулируется добавками извести и др. флюсующих материалов. Пузырьки окисла углерода, которые выделяются, играют важную роль в мартеновском процессе. Перемешивая нижние слои металла (менее нагретые) с верхними (более нагретыми), ускоряют процесс нагрева всего объема металла. Кроме того, СО захватывают по пути вверх некоторое количество др. газов и неметаллических частиц, присутствие которых в готовой стали ухудшает ее качество.

Чистое кипение.. В период чистого кипения происходит окончательное доведение металла до необходимой температуры и химического состава. Продолжительность чистого кипения строго регламентируется в зависимости от марки стали и составляет 25-40 мин. Общая продолжительность периода кипения 1-2,5 ч.

Выпуск металла из печи осуществляют со стороны задней стенки через сталевыпускное отверстие, которое открывают путем механического выбивания утрамбованного магнезитового порошка (или прожигают струей газообразного кислорода). Заранее устанавливают подготовленные желоб и сталеразливочный ковш. Метал по желобу стекает в сталеразливочный ковш (на большой печи плавку выпускают в 2 или 3 ковша). Общая продолжительность выпуска до 20 минут. После выпуска плавки и осмотра отверстие снова закладывают огнеупорными материалами. Из ковша метал разливают в изложницы или на установках непрерывной разливки стали. Для повышения качества мартеновской стали применяются разные методы внепечной обработки стали в ковше.

Раскисление и легиро вание - завершающий период плавки, основное назначение которого состаит в снижении содержания кислорода в металле и доведении химического состава металла до заданного. Раскислители и легирующие добавки в зависимости от марки стали вводят или в печь, или в сталеплавильный ковш в момент выпуска металла.

Дата добавления: 2014-01-20