Мартенівська піч

Свою назву мартенівська піч отримала по імені винахідника - металурга французького походження П`єра Мартена, який в 1864 році придумав новий пристрій для виплавки сталі. Принципово нова конструкція істотно розширювала можливості сталеливарного виробництва, тому отримала активне поширення. Мартенівське винахід відносять по класу до відбивної регенеративної конструкції. Мартен складається з наступних елементів:

• ванни, де відбувається плавка. Зазвичай вона викладається вогнетривкою цеглою.


• сферичного зводу, розташованого над ванною. Його основне призначення - відображати продукти горіння, тепло, направляючи їх назад до ванни з плавиться металом.
(Див. також: Дугова сталеплавильна піч)

Дотримання принципів конвекції дозволяє забезпечити рівномірний розподіл жару по ємності. Мартенівські печі вживають мазут або газоподібне паливо. Якщо раніше перевага віддавалася суміші коксових, доменних газів, то тепер широко споживається горючий природний газ. За технологією, перш ніж опинитися в грубці, повітря, гази слід нагріти в чотирьох регенераторах. Це спеціальні камери, які викладаються вогнетривкою цеглою. Звідти нагріті повітря, гази спрямовуються в верхню складову мартена, де підлягають змішуванню і згорянню. Максимальна температура мартенівської печі - 2000 ° С. Настільки високий поріг необхідний, щоб забезпечити повне плавлення металу.

У мартенівської передній стінці, щоб завантажувати сировину, спроектовані завалочні вікна. Вони закриваються сталевими товстими засувками. Задня стінка має випускний отвір, що направляє в ківш готову сталь. Протягом виплавки випускний отвір забивають своєрідною "пробкою" з глини вогнетривкої.

Сучасний мартен виглядає як горизонтально витягнута камера. Її будують з цегли вогнетривкої. Простір плавильне для роботи знизу обмежена подини, збоку - задніми, передніми стінками, зверху склепінням. Подина за формою нагадує ємність ванни, укоси, напрямок яких веде до стінок печі. У передній стіні є завантажувальні вікна, щоб подавати флюс, шихту, в задній - отвір для виходу готової стали. (Див. також: Залізні печі для лазні)

Підставою всього агрегату служить фундамент для мартенівських печей, зі складом з:

• підошви, яка розташовується нижче позначки заводського статі,


• пня - зовнішньої частини.

Це потужний армований залізобетонний масив, здатний витримувати динамічні удари і значні навантаження.

процес виплавки

Принцип дії мартенівської печі - окислювальна виплавка залізовмісних матеріалів. Завантажений чавун, флюси, сталевий брухт, руда залізна, непростими фізико-хімічними процесами контактують з газовим простором печі, метал звільняється від шлаків.

Перший етап означає, що завантажується шихта - холодний матеріал. Вона міститься в мульди (ящики зі сталі). Мульди захоплюються машиною завалення, крізь завалочне вікно матеріал надходить в піч. Мульди перевертаються і висипають вміст. Після завантаження заслінки над завалочними вікнами опускаються, в мартен накачується гранична кількість повітря, газу. Це дозволяє швидко нагріти і розплавити шихту. (Див. також: Карта сайту 2)

Далі з міксера - значного за розмірами сховища, в який зливають чавун, розплавлений в доменних печах, - ковшами до печей розподіляється доменний чавун. Метал подається в рідкому вигляді. По черзі мостовим краном ковші піднімаються, і під нахилом по жолобу в піч ллється чавун. Виплавка сталі - процес багатогодинний, сталевар довгим металевим пристосуванням ( "ложкою") кілька разів зачерпує трохи металу для відправки в експрес-лабораторію цеху. Там проводиться аналіз, що надає сталевару оперативні дані за змістом в виплавці сірки, марганцю, вуглецю, фосфору, кремнію. Сталевар додає в сплав відсутні інгредієнти, щоб сталь стала запланованого хімічного складу.

Останнім етапом виплавки йде рафінування - очищення виплавки від непотрібних домішок, розкислення - ліквідація зі сталі кисню. Сталевар для цього додає раскислители:

• алюміній,


• феросиліцій,


• феромарганець.

Мартенівські печі експлуатуються безперервно, цілодобово. Їх ресурс дорівнює 400-600 плавок, потім потрібно зупинка для капітального ремонту.

Варіації мартенівського процесу

Процес теплової обробки стали різниться за складом використовуваної шихти на:

• скрап-рудний процес,


• скрап-процес.

Скрап-процес виходить, якщо шихта зібрана з брухту сталевого, іменованого скрапом, 25-45 граничного чушкового чавуну. Така технологія актуальна для заводів, де не передбачені доменні печі, зате багато в наявності брухту з металу. Скрап-рудний процес означає, що шихта на 55-75 забезпечена рідким чавуном, до якого приєднують залізну руду, скрап. Така технологія затребувана на заводах металургії з печами доменними.

Розрізняють футеровку печі. Коли при плавці візьмуть гору основні оксиди, футеровка називається основний, коли кислі - кислої. Значну частину стали виготовляють в мартенах за технологією основний футеровки. У ванну направляються залізна руда, вапняк, коли стався підігрів, додається скрап. Як він нагрівся, вливається рідкий чавун. Виплавка відрізняється окисленням чавунних домішок: фосфору, кремнію, вуглецю (частково), марганцю. Через це виходить шлак зі значною часткою марганцю, оксидів заліза (називається залозистий шлак). При основний футеровке виходять:

• сталь конструкційна вуглецева,


• низколегированная сталь,

• середньолегованих (хромистая, марганцовистого).

Отримати високолеговану сталь, сплав з основного процесу в мартені неможливо. Кисла футеровка дозволяє виплавити вищої якості сталь. Як исходника використовується шихта, в якій вміст сірки, фосфору низький. Така сталь на виході містить менше кисню, водню, неметалевих включень, має поліпшені механічними показниками, як ударною в`язкістю, пластичністю. Такий матеріал потрібен для створення відповідальних деталей: роторів у потужних турбін, колінчастих валів для великих двигунів, шарикопідшипників. Кисла футеровка домагається високої якості сталевих виробів.

До техніко-економічними показниками основного плану при обробці стали мартенами відносять:

1. продуктивність (середній з`їм стали з квадратного метра подовой площі за добу, орієнтовно 10 т),


2. витрата споживаного палива для тонни сталі, що виплавляється (традиційне значення 80 кг).

Чим більше в масштабах комплексу мартенів, тим вище їх ефективність.

особливості технології

Переваги мартенівських печей:

• можливість переплавки в сталь металевого брухту (попередники, на кшталт конверторів бессемерівських були на таке нездатні);


• контроль якості металу;


• можливість вносити необхідні добавки, отримувати на виході сталь різних марок і властивостей;


• висока гнучкість виробництва;


• велика лояльність до вихідної сировини;


• можливість застосування технології в багатьох виробничих масштабах;

• відносно простий контроль, управління процесом;


• невисока вартість переділу виробництва;


• висока якість виплавки.

Всі вищеназвані переваги призвели до масового поширення такого способу виплавки в XIX столітті. Протягом практично ста років застосування мартенівських печей забезпечувало до 80 виробництва сталі всього світу.

Зараз технологія допрацьовується і модифікується. Наприклад, виникли двох ванні печі, які дозволяють ліквідувати регенератори. У таких конструкціях застосовують чистий кисень, не повітря. Як результат - збільшення кількості тепла, найкраща продуктивність (приблизно в 2-4 рази), зменшений паливний витрата (близько 10-15 разів).

Однак сучасний світ ставить жорсткі умови, які мартенівська технологія виконати не може, як поступово застаріваюча. Недоліки мартенівських печей:

1. знижена економічність порівняно до киснево-конверторного технології;


2. підвищений угар металу.


3. якість стали гірше;


4. великі витрати по ремонту;


5. тривалий процес виплавки, особливо порівняти з електричною плавкою;


6. висока витрата вогнетривів;


7. незадовільний кількість екологічно брудних відходів;


8. межують з порушенням сучасних норм умови праці;


9. низька продуктивність праці;

У шістдесятих роках минулого століття з`явилася нова киснево-конвертерна виплавка і електрична плавка, більш вигідна мартенівського способу. Результатом стало припинення будівництва мартенів в світі. З 1970 року жодна конструкція не була зведена. Решта виробництва поступово підходять до граничних термінів своєї експлуатації, тому світова плавка стали по-мартенівського постійно зменшується (до 2).