Реферат производство стали мартеновским способом

Мартеновское производство стали

Анализ технологии мартеновского процесса. Функции металлической (чугун, стальной лом, раскислители и легирующие добавки) и неметаллической (железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит, плавиковый шпат) части шихты мартеновских печей.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	21.05.2012
Размер файла	19,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Историческая справка

2. Мартеновский процесс

3. Разновидности мартеновского процесса

Задумывались ли Вы, как до появления мартеновских печей производили сталь?

В истории металлургии железа было три революционных переворота, оказавших глубочайшее влияние на весь ход человеческой истории: первый имел место еще в глубокой древности, когда появились сыродутные горны; второй произошел в средние века, после открытия переделочного процесса; третий пришелся на вторую половину XIX века и был связан с началом производства литой стали. Сталь во все времена оставалась самым необходимым и желанным продуктом металлургии железа, потому что только она обладала той твердостью и крепостью, какие требовались для изготовления инструментов, оружия и деталей машин. Но прежде чем превратиться в стальное изделие, металл должен был подвергнуться целому ряду трудоемких операций. Сначала из руды выплавляли чугун. Потом чугун восстанавливали в мягкое железо. Наконец путем длительной проковки железной крицы получали из нее необходимую стальную деталь (или только заготовку к ней, которую затем подвергали окончательной отделке на металлорежущих станках). Производство мягкого железа и в особенности ковка долгое время оставались самыми узкими местами в процессе обработки железа. На них уходило больше всего сил и времени, а результаты далеко не всегда оказывались удовлетворительными. Особенно остро эта проблема стала ощущаться в XIX веке, когда резко возрос спрос на дешевую сталь. Естественным образом у многих ученых и изобретателей возникла мысль, которую потом высказал Бессемер: каким образом получить металл со свойствами железа и стали, но в жидком виде, чтобы его можно было использовать для отливки? Разрешение поставленной проблемы потребовало нескольких десятилетий упорного труда многих металлургов. На этом пути было сделано несколько важных открытий и изобретений, каждое из которых составило эпоху в истории обработки железа. Но в этом эссе мы поговорим именно о мартеновском процессе.

Рассмотрим производство в мартеновских печах металлургических или машиностроительных заводов литой стали. Сталь получается путём окислительной плавки загруженных в печь железосодержащих материалов — чугуна, стального лома, железной руды и флюсов в результате сложных физико-химических процессов взаимодействия между металлом, шлаком и газовой средой печи. М. п. наряду с другими видами производства стали — второе звено в общем производственном цикле чёрной металлургии; два других основных звена — выплавка чугуна в доменных печах и прокатка стальных слитков или заготовок.

1. Историческая справка

шихта мартеновский печь стальной

Идеи организации передела железного лома и чугуна в сталь на поду пламенной печи высказывались неоднократно. Наибольший вклад в создание М. п. принадлежит Ф. Сименсу (Германия), предложившему в 1856 использовать принцип регенерации тепла отходящих газов для повышения температуры в рабочем пространстве плавильных печей, и П. Мартену (Франция), которому в 1864 удалось построить и ввести в эксплуатацию первую регенеративную отражательную печь для плавки литой стали. В России первая мартеновская печь ёмкостью 2,5 т была пущена А. А. Износковым на Сормовском заводе (ныне завод «Красное Сормово» в Горьком) в 1870. Вначале мартеновские печи имели кислый под. Широкое распространение М. п. получило после создания печей с основным подом (в 1879—1880 во Франции на заводах Крёзо и Тернуар, в 1881 в России на Александровском заводе в Петербурге). В 1894 русские металлурги братья А. М. и Ю. М. Горяиновы разработали технологию мартеновской плавки на жидком чугуне и успешно применили её на Александровском заводе в Екатеринославе (ныне завод имени Петровского в Днепропетровске). Во Франции, России и других странах процесс получил название «мартеновского», в Германии — «сименс-мартеновского», в США — «Open hearth process» (то есть процесс на открытом поду).

Для развития М. п. характерны 3 периода: в первом (до начала 20 века) плавку вели в печах небольшой ёмкости (до 70 т), которые отапливались генераторным газом, тяга была естественной (дымовая труба); второй период (1-я половина 20 века) характеризуется переходом на коксодоменный газ, принудительной подачей воздуха (вентиляторы), автоматизацией теплового режима печи, установкой котлов-утилизаторов, строительством печей ёмкостью 185—250 т, затем 370—500 т; для начавшегося в 50-х годах 20 века третьего периода характерны интенсификация процесса кислородом, переход на топливо с высокой теплотой сгорания (главным образом природный газ), строительство новых цехов с агрегатами ёмкостью 600—900 т, создание печей нового типа. Наибольших масштабов М. п. достигло в СССР и США. В СССР работают (1974) крупнейшие в мире печи ёмкостью 900 т. Существенный вклад в развитие теории и практики М. п. внесли советские учёные-металлурги В. Е. Грум-Гржимайло, А. А. Байков, М. А. Павлов, М. М. Карнаухов, Н. Н. Доброхотов, В. И. Тыжнов, К. Г. Трубин и другие.

Источник

Мартеновское производство стали

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Мая 2013 в 21:20, реферат

Описание работы

Сущность мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламенной отражательной печи, оборудованной регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). В историческом аспекте идея получения литой стали на поду отражательной печи высказывалась многими учеными (например, еще в 1722 г. Реомюром). Однако долгое время сделать это не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива — генераторного газа — была недостаточной для нагрева металла выше 1500 0С, чтобы получить жидкую сталь. В 1856г. братья Сименсы предложили использовать в пламенных печах для подогрева воздуха тепло горячих отходящих газов, устанавливая для этого регенераторы.

Содержание работы

1. История развития и сущность мартеновского процесса 2
2. Конструкция и механизм работы мартеновской печи 4
3. Особенности технологии плавки стали в мартеновских печах 6
4. Мартеновские процессы производства стали 9
4.1 Основной мартеновский процесс 9
4.2 Кислый мартеновский процесс 12
5. Перспективы развития и проблемы мартеновского производства 15
Литература 17

Файлы: 1 файл

Мартеновское_пр-во_Чижова.doc

«МАТИ» – Российская государственный технологический

университет им. К.Э. Циолковского

Кафедра «Системы автоматизированного проектирования и технологии литейного производства»

«Мартеновское производство стали»

по курсу «Общая металлургия»

Выполнил (а): Чижова А. Г.

Проверил (а): Телицына О.В.

1. История развития и сущность мартеновского проце сса 2

2. Конструкция и механизм работы мартеновской печи 4

3. Особенности технологии плавки стали в мартеновских печах 6

4. Мартеновские процессы производства стали 9

4.1 Основной мартеновский процесс 9

4.2 Кислый мартеновский процесс 12

5. Перспективы развития и проблемы мартеновского производства 15

Литература 17
1. История развития и сущность мартеновского процесса.

Началом существования мартеновского процесса можно считать 8 апреля 1864 г., когда Пьер Мартен на одном из французских заводов сварил первую плавку.

Сущность мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламенной отражательной печи, оборудованной регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). В историческом аспекте идея получения литой стали на поду отражательной печи высказывалась многими учеными (например, еще в 1722 г. Реомюром). Однако долгое время сделать это не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива — генераторного газа — была недостаточной для нагрева металла выше 1500 0 С, чтобы получить жидкую сталь. В 1856г. братья Сименсы предложили использовать в пламенных печах для подогрева воздуха тепло горячих отходящих газов, устанавливая для этого регенераторы. Принцип регенерации тепла был использован Пьером Мартеном и для плавки стали.

В мартеновскую печь загружают шихту (чугун, металлический лом и др.), которая под воздействием тепла от факела сжигаемого топлива постепенно плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки с тем, чтобы получить металл нужного состава и температуры; затем готовый металл выпускают в ковши и разливают.

В России первая мартеновская печь была построена С.И. Мальцевым в 1866-1867 гг. на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе Мальцевского фабрично-заводского округа. В 1870 г. первые плавки проведены в печи вместимостью 2,5 т, построенной известными металлургами А.А. Износковым и Н.Н. Кузнецовым на Сормовском заводе. Эта печь хорошо работала и стала образцом для печей большой вместимости, построенных позже на других русских заводах.

Благодаря своим качествам и дешевизне мартеновская сталь нашла очень широкое применение. Уже в начале XX в. доля мартеновской стали составляла половину общего мирового производства стали.

После Октябрьской революции 1917 г. мартеновский процесс стал основным в нашей металлургии. Огромную роль сыграли мартеновские печи и в годы Великой Отечественной войны. Советским металлургам впервые в мировой практике удалось удвоить садку мартеновских печей без существенной их перестройки (ММК, КМК), удалось наладить производство высококачественной стали (броневой, подшипниковой и т. п.) на действовавших в то время мартеновских печах.

В 1986 г. производство стали в СССР превысило 160 млн. т/год. Основная масса стали в мире выплавлялась тогда в мартеновских печах; наиболее крупные и высокопроизводительные (около 1 млн. т стали в год) работали в СССР. Однако в современных условиях мартеновский процесс уже не выдерживает конкуренции с конвертерным процессом и электроплавкой. Во многих странах производство мартеновской стали по этой причине прекращено. В России доля стали, выплавляемой в мартеновских печах, в последние десятилетия непрерывно уменьшается и составляет в настоящее время около 1/5 общего производства стали.

2. Конструкция и механизм работы мартеновской печи.

Мартеновская печь симметрична по своей конструкции и состоит из следующих основных элементов: рабочее пространство, головки, вертикальные каналы, шлаковики, регенераторы, борова, реверсивные и регулирующие клапаны, котел-утилизатор, газоочистка и дымовая труба.

Рассмотрим механизм работы мартеновской печи в тот момент, когда топливо и воздух поступают с её правой стороны. Проходя через предварительно нагретую насадку регенератора, воздух нагревается до 1000-1200°С и в нагретом состоянии через головку попадает в печь. При сгорании топлива образуется факел, температура которого 1800-1900 °С. Пройдя головку, расположенную в левой стороне печи, раскаленные продукты сгорания попадают в левую насадку регенератора и по системе боровов уходят к трубе. При этом насадка левого регенератора нагревается, а насадка регенератора правой стороны постепенно охлаждается. В момент, когда температура в регенераторе, через который поступал в печь воздух, уже снизилась настолько, что становится невозможным нагрев воздуха до нужного уровня, а противоположный регенератор, через который из печи уходят продукты сгорания, перегревается, осуществляют перекидку клапанов, изменяя направление движения потоков в печи. Операцию перекидки выполняют посредством перекидных клапанов. Холодный воздух в результате этой операции направляется через хорошо нагретый левый регенератор, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, постепенно нагревая остывший правый регенератор. В течение плавки циклы повторяются.

При рассмотрении существующих вариантов конструкций мартеновских печей исходят из следующих общих признаков:

а) по характеру конструкций мартеновские печи бывают стационарными и качающимися. Большинство мартеновских печей стационарные, так как качающиеся печи более сложные по конструкции и эксплуатация их обходится дороже;

б) по характеру материалов, используемых для изготовления подины, мартеновские печи бывают основными и кислыми;

в) в зависимости от вида топлива и его теплотворной способности мартеновские печи могут иметь две пары регенераторов — для подогрева и воздуха, и газа (при отоплении печи газом с невысокой теплотворной способностью) или одну пару регенераторов (когда печь отапливается высококалорийным топливом, подогрев которого либо не нужен, либо трудно осуществим);

г) в зависимости от емкости мартеновские печи делятся на печи малой емкости ( составной частью шихты служит стальной скрап (лом). Скрап-процесс обычно применяют в цехах заводов, в составе которых нет доменных печей. Кроме скрапа в шихту добавляют некоторое количество (25-45 %) чугуна.

2. Скрап-рудный процесс — передел в мартеновских печах шихты, твердые составляющие которой — скрап (лом) и железная руда. Основная масса шихты (55-75 %) при этом — жидкий чугун; он заливается в печь непосредственно из чугуновозных ковшей.

Технология плавки стали в мартеновских печах имеет ряд особенностей:

1. Окислительный характер газовой фазы печи. Через рабочее пространство мартеновской печи над ванной проходит огромное количество газа. Если учесть, например, что на 1 т стали в 500-т печи расходуется примерно 4200 МДж, то при отоплении печи газом с теплотой сгорания 8,4 МДж/м 3 его количество, требуемое на плавку, составит 500 • 4200/8,4 = 250 тыс. м 3 . Продолжительность плавки в 500-т печи составляет 7-10ч, т.е. из рабочего пространства печи вылетает в час 75-100 тыс. м 3 продуктов сгорания. Расчет выполнен на объем газов в холодном состоянии. Если учесть расширение газов при нагреве до 1700 °С примерно в 7 раз, то можно представить, с какой скоростью печные газы проносятся над ванной (до 25 м/с).

В состав газов входят углерод- и водородсодержащие соединения, а также кислород, так как воздух для горения подают с избытком. При горении углерод- и водородсодержащих соединений образуются СО₂ и Н₂О. Следовательно, продукты сгорания любого топлива будут обязательно иметь в своем составе кислород, окислительные газы СО₂ и Н₂О и некоторое количество азота N₂.

Таким образом, характер атмосферы мартеновской печи во все периоды плавки окислительный и парциальное давление кислорода в атмосфере почти всегда велико. В результате за плавку ванна поглощает от 1 до 3 % кислорода от массы металла. Этот кислород расходуется в основном на окисление примесей, часть его расходуется на окисление железа.

2. Тепло к ванне поступает сверху, а отводится снизу через подину, поэтому температура шлака выше, чем металла, и по глубине ванны имеет место разность температур металла. Толщина шлака в мартеновских печах колеблется от 50 до 500мм, глубина ванны металла — от 500 до 1500 мм (в зависимости от емкости и конструкции печи). Выравниванию температуры по глубине ванны способствуют пузыри СО, выделяющиеся в результате окисления углерода и приводящие к кипению ванны. Если кипение отсутствует, то верхние слои ванны чрезмерно перегреваются, а нижние слои, наоборот, будут нагреты недостаточно.

Однако, несмотря на кипение ванны, некоторый перепад температур по глубине ванны все же сохраняется, особенно между шлаком и металлом. В начале кипения перепад составляет 70-100 °С, в конце — 20-50 °С.

По длине печи температура металла также неодинакова. Под факелом температура металла несколько выше, чем у отводящей головки.

3. Участие пода печи в протекающих процессах. В отличие от плавки в конвертерах, которая продолжается всего 30-35 мин, плавка в мартеновской печи продолжается несколько часов. Поэтому влияние взаимодействия металла с подиной оказывается весьма ощутимым.

4. Жидкий металл все время находится под слоем шлака (шлак примерно вдвое легче металла). Практически все добавки, которые вводят в печь, попадают на шлак или проходят в металл через шлак. Если учесть, что и тепло от факела к металлу передается через шлак, то становится ясным, насколько велика роль шлака в мартеновском процессе. По существу, управление ходом плавки заключается в том, что изменяют состав, температуру и консистенцию шлака и таким образом добиваются получения металла нужного состава и качества.

Источник