15.04.2020 Тема «Особливості технології виплавки якісних марок сталі»

Конспект лекцій на 15.04.2020

Тема «Особливості технології виплавки якісних марок сталі»

1.     Пояснення нового матеріалу

  Залежно від складу шихти мартенівський процес може мати такі варіанти: скрап-вугільний, або карбюраторний, скрап-процес; скрап-процес; скрап-рудний і рудний процеси.

       При карбюраторному процесі металева частка шихти повністю складається зі сталевого брухту або в шихту входить невелика кіль­кість чавуну /10-15%/. Нестача вуглецю в металевій шихті поповнюєть­ся карбюраторами: антрацитом, коксом, графітом з розрахунком відсот­ків засвоєння вуглецю. Цей варіант процесу є вимушеним і відіграє неістотну роль у цілому обсязі виробництва.

При скрап-процесі до складу шихти входить 55-75% сталевого брухту і скрапу та 25-45% - чавуну. Чавун використовують як у твер­дому стані, так і в рідкому.

У рідкому стані чавун використовують набагато рідше, переважно на заводах, які мають чавуноплавильні вагранки при мартенів­ському цеху.

Скрап-рудний процес характеризується превалюючим вмістом рід­кого чавуну в шихті /55-80%/ та наявністю в шихті необхідної кількос­ті залізної руди для прискорення окислення домішок металевої ванни в період плавки шихти. Цей варіант мартенівського процесу поширений на заводах, які мають доменне виробництво.

При рудному процесі металошихта повністю складається з рідко­го чавуну; використовується велика кількість залізної руди. Цей ва­ріант не набув поширення, але відіграв велику роль у розвитку скрапрудного процесу.

Мартенівський процес залежно від складу і хімічних властивос­тей шлаку та футеровки печі поділяють на кислий та основний.

Використання кисню для інтенсифікації мартенівського процесу вперше викладене професором К.Г.Трубіним і може здійснюватися такими методами: інтенсифікацією спалювання пального в робочому просторі мартенівської печі; прямим окисленням рідкої ванни шляхом вдування кисню для прискорення окислення вуглецю; різанням скрапу - подачею кисневого струменя на підігрітий скрап для прискорення розплавлення скрапу; комбінованим.

                 Інтенсифікація спалювання палива в робочому просторі                           мартенівської печі                                                               

При збагачуванні повітря киснем зменшується кількість баласту -азоту, що сприяв підвищенню температури факела, ступеня корисного ви­користання тепла, зменшенню кількості продуктів горіння, що полегшує їх відведення

Вміст кисню в повітрі при збагаченні звичайно становить 25-28%..  При цьому температура факела полум’я підвищується приблизно на 100°С.

При опаленні печі газоподібним паливом фурма для введення кисню звичайно розташовується з двох боків газового кесону, а при опаленні мазутом - під мазутною форсункою або використовується комбі­нована форсунка.

Зменшення кількості продуктів горіння дає змогу підвищувати теплову потужність печі. Найдоцільніше вводити кисень для збагачення повітря в період завалки-плавки. При цьому продуктивність печі збіль­шується на 15-20%.

Скорочення тривалості плавки при цьому дає змогу знизити пито­мі, витрати палива приблизно на 15%. Витрати кисню на збагачення по­вітря становлять 20...40 м³/т. Кисень можна також уводити через паль­ники склепіння, які виготовляють на природному газі о При цьому істот­но підвищується продуктивність мартенівських печей.

Пряме окислення рідкої ванни шляхом вдування кисню

Цей метод забезпечує поєднання переваг мартенівської та конвертерної переробок, прискорення окислення вуглецю як за рахунок газопо­дібного кисню, який уводять у ванну, так і за рахунок підвищення ін­тенсивності змішування ванни та поглинання кисню з робочого простору печі. Кисень подають через водоохолоджуючі сопла з мідними наконечни­ками. Кисневі труби із соплами вводять через склепіння. Кисень, який вдувають у ванну, заміняє кисень руди при окисленні домішок шихти. Особливо ефективно подавати кисень у рідшу ванну під час плавки для прискорення остаточного розплавлення і потім - під час кипіння, коли вміст вуглецю в металі не перевищує 0,1%. Питомі витрати кисню збільшуються в міру зниження вмісту вуглецю в металі. При тривалості продувки 10...30 хв питомі витрати кисню звичайно становлять 5...10 м³/т.

Пряме окислення домішок уможливлює підвищення продуктивності мартенівської печі на 15-20%. Якість сталі не погіршується при різ­них засобах подачі кисню в робочий простір мартенівської печі.

Різання скрапу - подача кисневого струменя на підігрітий скрап

Струмінь кисню напрямлюється на підігрітий скрап для приско­рення розплавлення важковагового скрапу* При взаємодії заліза з кис­нем та утворюванні окислів виділяється приблизно 1000 кал на І кг заліза. Приріст температури металу при окисленні 1%  заліза дорівнює ~40°С. Кисень при такому методі його використання вдувають через трубки, які вводять у віконця для спостереження завалочних вікон або через склепіння фурми.

При подачі струменя кисню на скрап утворюється багато пилу з окислів заліза, які вступають у взаємодію з футеровкою печі. Це при­зводить до руйнування елементів печі, а тому цей метод інтенсифіка­ції не рекомендується.

Комбінований метод використання кисню

При роботі на рідкому чавуні скрап-рудним процесом найперспективнішим є так зване комбіноване введення кисню, тобто подача його  у факел при завалці та на початку плавки і пряме окислювання ванни в другій половині плавки і у доводку, а в деяких випадках лише в довод­ку, коли вміст вуглецю становить ~0,8%.

При комбінованому методі використання кисню продуктивність мартенівських печей підвищується звичайно на 35-50% залежно від умов роботи печей за лінією характеру шихтових матеріалів і швидкос­ті їх завалки, я також своєчасності підготовки поїздів з виливницями для розливки сталі. При такому режимі роботи втрати кисню становлять 35...50 м³/т.                                         

При введенні у ванну технічно чистого кисню може інтенсивно утворюватися пил і випарюватися залізо в осередку реакції, що призво­дить до прискореного опрацювання вогнетривких матеріалів, передчасно­го засмічення насадок регенераторів і зниження, стійкості печі.

При використанні кисню для інтенсифікації процесу виплавки сталі в мартенівських печах якість сталі не погіршується, а за дея­кими даними навіть поліпшується.

Письмово відповісти на такі питання:

4.1 Які бувають варіанти  мартенівських процесів?

4.2 Які бувають методи інтенсифікації мартенівського процесу?

            4.3. Як відбувається  інтенсифікація спалювання палива в робочому просторі

                мартенівської печі ?

             4.4. Описати   пряме окислення рідкої ванни шляхом вдування кисню

             4.5.Описати  різання скрапу - подача кисневого струменя на підігрітий скрап

             4.6. Описати  комбінований метод використання кисню