Мартенівське виробництво

Визначення і загальна характеристика

МАРТЕ́НІВСЬКЕ ВИРОБНИ́ЦТВО — виробництво у подових агрегатах рідкої сталі та подальше її роз­лива­н­ня з отрима­н­ням зливків або фасон­них від­ливок. Основою подових агрегатів є полумʼя­­на регенеративна мартенівська піч. Процес виготовле­н­ня сталі у такій печі (мартенів. процес) полягає у пере­роблен­ні завантажених в неї матеріалів, що містять залізо (чавун, металобрухт, руда та ін.), у сталь з від­повід. хім. складом внаслідок протіка­н­ня при високих т-рах плавле­н­ня склад. фіз.-хім. взаємодій між металом і шлаком (утворюється при завантажен­ні в піч флюсів) та газовою атмо­сферою печі. Цей процес вперше за­стосував 1864 франц. металург Е.-П. Мартен. У Франції та Україні він отримав назву мартенівський, у Зх. Європі — сименс-мартенівський, у Великій Британії та США — процес на від­критому поді. Універсальність та технол. гнучкість мартенів. процесу до­зволили йому до 1970-х рр. за­ймати провід­не місце у світ. виробництві сталі. Але починаючи з 1980-х рр. внаслідок світ. енергет. кризи та бурхливого роз­витку киснево-конвертер. виробництва у більшості країн світу його практично пере­стали за­стосовувати. Нині М. в. існує лише в Україні. Фахівці перед­бачають, що остан­ній укр. подовий сталеплавил. агрегат зупиниться до 2040-х рр. Мартенів. процес за складом вогнетрив. матеріалів для кладки печі (подина, стіни та ін.) буває кислим (вогнетриви на базі SiO₂ — динас. цегла, кварц. пісок та ін.) або основним (вогнетриви на базі MgO, СаО — магнезит, доломіт та ін.). За складом і спів­від­ноше­н­ням осн. матеріалів, що за­стосовуються для виготовле­н­ня сталі, роз­різняють: скрап-про­­цес (карбюраторний), в якому метал. шихта на 100 % складається з металобрухту та використовують навуглецювателі (брухт графіт. електродів, порошкоподібне вугі­л­ля тощо); скрап-про­цес, у якому використовують 60–75 % металобрухту та 25–40 % чавуну в твердому стані; скрап-рудний процес — 25–55 % металобрухту, 45–75 % чавуну в рідкому стані та залізна руда як додатк. джерело кисню; сучас. скрап-рудний процес — 25–55 % металобрухту, 45–75 % чавуну в рідкому стані та продувка ванни рідкого металу газоподіб. тех. киснем інтенсивністю 5–8 м³/(т·год); рудний процес — тільки рідкий чавун (майже 100 %) та залізна руда для окисле­н­ня домішок. У звʼязку зі знач. недоліками кислого процесу (низька продуктивність, собівартість металу у 1,5–2 рази вища) найбільшого пошире­н­ня у світ. практиці М. в. набув осн. мартенів. процес, і, особливо, сучас. скрап-рудний процес. Перед початком плавле­н­ня виконують заправля­н­ня печі, а саме: огляд й від­новле­н­ня спрацьованих під час поперед. плавле­н­ня ділянок футеровки перед. і задньої стінок й укосів шляхом заки­да­н­ня порошкоподіб. вогнетривів (випаленого доломіту, магнезиту) за допомогою заправоч. машини або вручну через завалочні вікна. Оглядають стан поду печі, а потім тими ж матеріалами закривають сталевипуск. отвір зі сторони перед. стінки і починають завалку твердих шихт. матеріалів (металобрухту, флюсів — вапняку або вапна, а за необхідності й бокситу). Роботи здійснюють завалоч. машиною, яка завантажує в піч через завалочні вікна шихт. матеріали, що подаються у мульдах (сталеві короби ємністю 0,8–1,8 м³). Після завале­н­ня твердої шихти її про­грівають до температури, вищої за плавле­н­ня чавуну, але не до роз­плавле­н­ня металобрухту, і одночасно на пороги завалоч. вікон насипають «удавані пороги» з невипаленого доломіту для запобіга­н­ня викидів рідкого шлаку та металу з робочого простору печі при інтенсив. процесі плавле­н­ня шихти. Після заверше­н­ня про­гріва­н­ня твердої шихти через жолоб, встановлений у завалочне вікно печі, заливають чавун. Плавле­н­ня шихт. матеріалів починається ще у період завалки та продовжується у період залива­н­ня чавуну, але найбільш інтенсивно їхнє плавле­н­ня від­бувається після залива­н­ня чавуну та з початком продува­н­ня роз­плаву киснем. Продува­н­ня виконують за допомогою кисневих фурм, які вводять через склепі­н­ня печі у її робочий про­стір і роз­ташовують у роз­плаві на межі метал–шлак. У практиці М. в. продува­н­ня найчастіше починають після залива­н­ня чавуну та проводять протягом усього плавле­н­ня. У процесі плавле­н­ня шихти, за рахунок надходже­н­ня в метал. роз­плав кисню з газової атмо­сфери печі та з кисневих фурм, від­буваються процеси окисле­н­ня домішок металу (С, Мn, Si, P, S та ін.). Значна частка оксидів, потрапляючи у шлак, знижує його основність й під­вищує в ньому вміст оксидів фосфору, що у подальшому негативно впливатиме на якість металу. У звʼязку з цим, первин. шлак частково спускають. Після закінче­н­ня періоду плавле­н­ня шихти, коли припиняється фонтанува­н­ня рідкої ванни, здійснюють коригува­н­ня складу шлаку шляхом додава­н­ня вапна, а за необхідності й бокситу, наводять новий шлак під­вищеної основності, здатний до вилуче­н­ня сірки з металу. Кінець плавле­н­ня і початок доведе­н­ня металу до за­даного складу та температури ви­значається створе­н­ням рідкорухомого добре сформованого шлаку і початком чистого кипі­н­ня, коли рідка ванна енергійно кипить у разі окисле­н­ня вуглецю і виділе­н­ня з роз­плаву бульбашок СО. У процесі кипі­н­ня від­бувається пере­мішува­н­ня металу, що сприяє вирівнюван­ню його складу й температури по глибині ванни, а також видале­н­ня зі сталі шкідливих газів [H], [N] та неметал. включень. Початок доведе­н­ня від­значається вимірюва­н­ням температури металу та взя­т­тям проби металу на хім. аналіз. Подальший контроль стану роз­плаву здійснюють шляхом регуляр. від­бира­н­ня через кожні 10–15 хв. проб металу та періодич. вимірюва­н­ня температури. На деякий час (не менше10–20 хв.) до випуску плавле­н­ня продува­н­ня киснем припиняють для зниже­н­ня окисленості металу. Тривалість цього періоду залежить від типу та рівня якості сталі. При досягнен­ні середньоза­даного у готовій сталі вмісту вуглецю та необхід. температури металу в роз­плаві вводять роз­кислювачі (FeMn, FeSi та ін.) для зниже­н­ня вмісту роз­чиненого у металі кисню або плавку випускають у ківш і там здійснюють роз­кисле­н­ня. При виплавлен­ні легованих сталей легуючі елементи вводять у піч, в основному, після роз­кисле­н­ня металу. Коли в печі роз­кисле­н­ня закінчено, від­кривають у задній стінці сталевипуск. отвір і випускають плавку по жолобу в один або у два сталероз­ливні ковші. Після кількох хвилин витримки сталі у ковші, щоб встигли спливти в шлак продукти роз­кисле­н­ня, починають роз­лива­н­ня металу у виливниці або у фасон­ні форми. Показники сучасного скрап-рудного процесу. Мартенів. піч: продуктивність залежно від ємності складає 40–100 т/год., 200–800 тис. т/рік; витрати металошихти 1050–1100 кг/т; середня тривалість плавле­н­ня 6–10 год.; стійкість склепі­н­ня печі 200–400 плавлень; вихід придат. металу 91–95 %. Двован. сталеплавил. агрегат: продуктивність залежно від ємності складає 120–196 т/год., 950–1500 тис. т/рік; витрати металошихти 1131–1156 кг/т; середня тривалість плавле­н­ня 2,8–4,0 год.; стійкість склепі­н­ня агрегату 500–1000 плавлень; вихід придат. металу 86–88 %.

Літ.: див. Мартенівська піч.

О. П. Чуванов

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю