КИСЛИЙ МАРТЕНІВСЬКИЙ ПРОЦЕС
У кислій печі безперервно йдуть два процеси:
Зміст кремнію у ванні визначається співвідношенням швидкостей цих двох процесів. Швидкість відновлення кремнію з пода приблизно постійна, швидкість ж окислення значною мірою залежить від складу шлаку та його рідини. Інтенсифікувати процеси окислення домішок у кислій печі можна шляхом введення залізної руди, марганцевої руди, вапна або дрібнороздробленого вапняку, а також продуванням ванни киснем. Наприклад, при введенні в піч вапна (або вапняку) утворюються міцніші, ніж силікати заліза, силікати кальцію
у результаті активність оксидів заліза в шлаку зростає. Вплив складу шлаку з його жидкотекучость показано на рис. 16.11. Зміни швидкості протікання реакції окиснення можна досягти, змінюючи характер атмосфери печі. При зменшенні коефіцієнта витрати повітря зменшуються парціальні тиску окис-
Мал. 16.11. Вплив складу кислого шлаку на його рідину.
лительных складових газової фази (О2, НАО, СО2) і швидкість переходу кисню в метал знижується.
0,05 % С/год) і йде поступове відновлення кремнію, називаєтьсяперіодом стабілізації.Під час цього періоду кремній відновлюється до меж, встановлених для сталі даної марки (іноді до 0,60 % Si) з тим, щоб уникнути введення розкислювачів, зокрема феросиліція. Тривалість періоду стабілізації 1-2 год.
ства розкислюючих і легуючих добавок, що вводяться в піч або в ківш, які вносять із собою відповідно меншу кількість газів (зокрема, водню та азоту) та небажаних домішок. У деяких випадках метал виходить настільки розкисленим, що розкислювачі не вводять взагалі (кремне-відновлювальний)процес). Витрата легуючих добавок (ферохрому, феррованадія та ін. при кислому процесі також нижче, ніж в основному. Це обумовлено тим, що концентрація кисню в металі і активність оксидів заліза в шлаку низькі, а отже, і чад легуючих добавок невисокий.
Особливістю включень у кислій сталі є округла форма, що зберігається після прокатки, в той час як включення основної сталі часто є витягнутими пластинками або ланцюжками; довга вісь включень у цьому випадку збігається з напрямком витяжки металу при обробці тиском, тому властивості основного металу в поперечних зразках значно нижчі, ніж поздовжніх. На відміну від основної сталі, механічні властивості кислої сталі в поздовжньому та поперечному напрямках щодо напрямку прокатки або кування приблизно однакові. В результаті відмінною рисою кислої сталі є менша, ніж у основної сталі, анізотропія механічних властивостей, особливо ударної в'язкості та пружності. Крім того, механічні властивості кислої сталі, як правило, стабільніші, рівніші (від плавки до плавки), ніж основний сталі тієї ж марки. Тому для виготовлення виробів, які при експлуатації зазнають навантаження в поперечному (щодо осі обробки тиском) напрямку, воліли використовувати кислу сталь.
'Від грец.anisos -нерівний +tropos -властивість. Неоднакові фізичні властивості тіла у різних напрямах.
зливки для підковок (200 т і більше) з мінімальним розвитком неоднорідності складу та властивостей за висотою та поперечним перерізом.
Це відноситься, зокрема, до агрегатів високої одиничної потужності, що використовуються в хімічній, газонафтовидобувній, атомній промисловості.
ДВУХАНІ ПЕЧКИ
Широкий розвитоккиснево-конвертерного виробництва показало можливість інтенсивної переробки великих мас чавуну при його продуванні киснем та одночасної переробки деякої кількості металевого брухту.
Конструктори двованних печей запропонували крім інтенсивної продування ванни киснем утилізувати безпосередньо в робочому просторі хоча б частину тепла газів, що виділяються для нагрівання шихти.
При цьому використовується як фізичне тепло газів, що відходять, так і тепло, що виділяється при окисленні СО до СО2.
Двованні печі являють собою плавильні агрегати з двома ваннами, двома головками, двома вертикальними каналами, двома шлаковиками та системою кнурів та перекидних клапанів. Принцип роботи двованної печі полягає в тому, що в той час як в одній ванні йде продування металу киснем, в іншій тверда шихта (металобрухт, додаткові матеріали) підігрівається за рахунок тепла газів, що відходять від першої ванни (рис. 16.12). Оскільки плавки в такій печі видаються одна за одною, ці печі іноді називають тандем-печами, а процес — тандем-процесом. Продуктивність печі за такого методу роботи зростає.
Розрахунок показує, що при продуванні киснем звичайного чавуну прихід тепла на 1 т чавуну становить
3150МДж. Ця кількість тепла складається з трьох приблизно рівних доданків: 1) фізичного тепла рідкого чавуну; 2) тепла, що виділяється при окисленні домішок чавуну; 3) тепла згоряння до СО2.
Статті витрати тепла у двованній печі розподіляються наступним про-
Мал. 16.12. Схема двованної сталеплавильної печі:
/ - Перша ванна;2-друга ванна;3 -кисневі фурми;4 -паливно-кисневі пальники
50% - тепло рідкої сталі ташлаку (ентальпія ванни);
10% - тепло відхідних газів (в основному СО2); решта 40 % — тепло, що витрачається на компенсацію втрат тепла через кладку з водою, що охолоджує окремі елементи печі, і на переробку брухту або залізної руди (надлишок тепла).
Кількість переробленого брухту (або залізняку) визначається на основі теплового балансу. При вмісті в шихті понад 65-68% рідкого чавуну двованні печі можуть працювати без витрат палива. Якщо ж за умовами виробництва в піч завантажується брухт більше, ніж відповідає тепловому балансу, то недолік тепла компенсується подачею палива. Природно, що тепловий баланс залежить також від складу чавуну, головним чином вмісту в ньому кремнію. Паливо у двованні печі подається за допомогою паливно-кисневих пальників, встановлених у склепінні та торцях печі.
Оскільки на двованних печах регенераторів немає, то немає необхідності зберігати тепло газів, що потрапляють з печі в шлаковик. Для зниження температури відхідних газів у шлаковики впорскується вода, і це, у свою чергу, призводить до отримання в шлаковиках рихлого шлаку, що видаляється легко, без вибухів і порушення кладки.
Ці недоліки визначили поступову відмову виробничників від використання сталеплавильних агрегатів цього типу.