Мартеновская печь для работы с металлом
Мартеновская печь получила имя от своего изобретателя — французского инженера, Пьера Мартена. В российской империи первая мартеновская печь появилась в 1870году, это очень быстро- учитывая что была изобретена Мартеновская печь в 1864году, интересно что владельцем завода был грек по происхождению принявший Российской гражданство.
В доменной печи производится чугун (металл с высоким содержанием углерода- этот материал довольно хрупок), и для очень многих отраслей требуется более пластичный металл который возможно получить в Мартеновской печи. Очень положительным свойством Печи является то что она может производить металл с различными свойствами: прочностью, пластичностью , термостойкостью, способность противостояния к коррозии. Так для отдельного, крупного заказчика могут быть отлиты заготовки с именно теми свойствами которые ему требуются. В качестве шихты может использоваться как жидкий чугун, так и отлитые заготовки, также очень часто при выплавке металла в мартеновской печи используется металлический лом. В зависимости от подаваемых в печь материалов различают: скрап-рудную плавку, это когда в рабочее пространство печи подается жидкий чугун, обычно такая плавка происходит на заводе в котором кроме мартеновского цеха, рядом расположен доменный цех—откуда сразу же после выплавки чугун подается в мартеновский цех.
При скрап- плавке более половины шихты используется в виде металлического лома, основная масса шихты является чугуном в твердом виде. Мартеновская печь представляет собой печь отражательного образца, в таких печах горячий воздух и продукты горения которые попадают в печь упираются в свод печи (такой результат достигается благодаря направленности подающих каналов) и от свода, уложенного огнеупорными материалами все это тепло отражается вниз, обеспечивая равномерное распределения тепла, и равномерную плавку по всей рабочей поверхности печи. Шихта загружается в мартеновскую печь через специальные отверстия, расположенные с лицевой части печи, загрузка осуществляется с помощью специальной загрузочной машины. Процесс плавки в мартеновской печи принято делить на такие процессы: 1- заправка печи, 2- процесс нагрева и плавления шихты, 3- процесс кипения, 4- процесс раскисления, 5- процесс выпуска готового продукта.
Рассмотрим процессы более детально: заправка печи осуществляется с помощью мульдозавалочной машины, которая подает шихту в жидком или твердом виде, укладка шихты прямо влияет на процесс плавки и на свойства исходящего продукта, в случае заправки печи твердой шихтой, рудой, железным ломом или твердым чугуном. Первым слоем на низ укладывается руда, затем известняк (это важно, так как если нижним слоем уложить известняк он может прикипеть к рабочей поверхности) затем на руду, укладывается известняк и другие флюсы, и третим слоем снова укладывается железная, не обогащенная руда, затем печь прогревается для удаления влаги с руды и известняка которую они могли накопить в хранилище. Уже после прогрева руды и известняка загружают лом, мелкий лом укладывают вниз, а более крупный поверх мелкого, затем укладывают чугун в твердом состоянии. 2.- Во время плавления шихты на поверхности образуется шлак, к тому времени как расплавится вся шихта берется на анализ проба металла и спускается шлак, сразу же добавляются новые флюсы, для вывода вредных примесей, при выплавке лигированных сталей будут добавляться добавки с повышенным содержанием углерода. 3.- При процессе кипения металла происходит удаление серы и других не металлических примесей, так как пузыри подымаются с самого дна шихты и к поверхности, они создают эффект перемешивания и обеспечивают более стабильный состав жидкого металла. 4.- Обычно раскисление металла проводят в печи, но операция может быть выполнена, и в ковше когда металл уже отлит. При процессе раскисления в последний раз добавляются специальные добавки, такие как- Феррохром, это прибавляет прочность металлу не лишая его пластичности.5.- время выпуска готового продукта прежде всего зависит от рабочего обьема печи, чем она больше тем больше требуется время на эту операцию, в случае если предварительные анализы показывают недостаток каких либо компонентов в металле, они добавляются уже в ковш, а с верху заливается жидкий металл.
Рабочее пространство мартеновской печи состоит из Свода, (свод строят из динасового или магнезитохромитового кирпича), подины(нижняя часть плавильного пространства, имеет форму ванны и укладывается из динасового кирпича-нижний слой, и кварцевого кирпича- верхний слой), также рабочее пространство состоит из передней и задней стенки. В передней стенки расположены отверстия (окна) для завалки печи, а с низу задней стенки отверстие для слива металла. Горячим воздухом Мартеновскую печь обеспечивают два регенератора, которые расположены по бокам Плавильного пространства, и работают попеременно. Регенератор представляет собой камеру, с насадкой из огнеупорного кирпича выложенного клеточкой, горячий воздух проходящий через регенератор нагревает его до 1200-1300 градусов, охлажденный воздух выходит через трубу. Затем через головку подается смесь газа с другими возможными веществами, эти вещества смешиваются с нагретым воздухом (до температуры свыше 1000)— который поддается с нагретого регенератора, смесь воспламеняться, горючие газы направлены головкой к своду, откуда отражаются и греют шихту на подине ванны. Затем отходящие газы направляются в шлаковики, где очищаются от мелких частиц шихты которые поток воздуха унес за собой, после шлаковика нагретый воздух попадает во второй регенератор.
Мартеновская печь расположена над поверхностью земли, и плавильная ванна находится, если можно так выразится на втором этаже, к которому подведены лестницы по которым могут проходить проверяющие, также подведено устройство мульдозавалочной машины, с помощью которой осуществляется завалка ванны шихтой. Металлурги называют это Верхним и нижним этажом, на верхнем этаже в добавок к плавильной ванне располагаются Головки подводящие горючую смесь, и воздухо- направляющие каналы. На нижнем этаже расположены шлаковики, выполняющие очистную функцию.
В мартеновском производстве, производятся заготовки под самые различные сорты проката: трубный прокат, сортовой, листовой. Сегодня мартеновская печь уже перешла в разряд устаревших конструкций и в развитых странах стараются минимизировать использование таких печей, в таких странах как Украина- Мартеновские печи по прежнему являются основным средством по переработке чугуна и лома в новый металл. Не оспоримым достоинством таких печей является возможность загрузки твердого лома, ведь не каждый завод имеет на своей территории доменный цех, и шихта поставляется с другого места.
В отличии от доменной печи, Мартен при необходимости можно остановить, и работают такие печи в зависимости от спроса на выпускаемую заводом продукцию. Такие печи работают на газе, который дороже электричества используемого в более современных электро конверторных печах.