Характеристика виплавляємої марки сталі. Окислювальні процеси в мартенівській печі. Управління тепловою роботою мартенівської печі

1. Загальна частина.

1.1 Характеристика виплавляємоїмарки сталі.

Марка сталі NVD-36 використовується для Дот Норське Верітас. ПравилаНорвезького Верітаса. Товщина даної марки сталі 4-22 мм., ширина 1400-2500мм., довжина 3000-12000 мм.

    Таблиця 1- хімічний вміст металевої шихти.

    1.2 Характеристика конструкції мартенівської печі.

Рисунок 1. Мартенівська піч.

Одноканальна мартенівська піч рисунок 1 складається з верхньої будови (часток мартенівської печі, що знаходиться над робочим майданчиком) і з нижньої будови (часток мартенівської печі, що знаходиться під робочим майданчиком печі). До верхньої будови відноситься плавильний або робочий простір печі 1, яке обмежене подом, укосами, передньою і задньою стінками і сводом; у торцях плавильного простору розташовані голівки печі 2, що служать для підведення палива і повітря і відведення продуктів згорання; голівки печі з'єднуються за допомогою вертикальних каналів 3 з нижньою будовою печі.

До нижньої будови печі відносяться: частка вертикальних каналів під робочим майданчиком; шлаковики 4, слугуюча для уловлювання частинок пилу і шлаку з продуктів згорання; регенератори 5 з регенеративними рещітками, служать для акумуляції тепла, уносимого продуктами згорання, і для нагріву повітря (або повітря і газу); борова 6, службовці для відведення продуктів згорання і для підведення повітря (або повітря і газу); реверсивні і регулюючі клапани і заслони (шибери) 7, реверсування факела полум'я, що служать для здійснення реверсивного факела полум’я.

За мартенівськими печами знаходяться: котли-утилізатори 8, служащі для утилізації тепла відходячих продуктів згорання; газоочистки 9 для очищення продуктів згорання від пилу; димарі 10 для створення спільно з димососами необхідного розрідження для евакуації продуктів згорання з печі і розсіювання шкідливих викидів. Мартенівські печі симетричні по своїй конструкції. Якщо ліва частка печі служить для відведення продуктів згорання, то права - для підведення газу і повітря. При реверсуванні факела призначення лівої і правої часток печі міняється: ліва частка служить для підведення газу і повітря, права для відведення продуктів згорання. Реверсування факела проводять через 5-20 мін залежно від періоду плавки і температури нагріву  насадки регенераторів.

По складу вогнетривких матеріалів, використовуваних для кладки ванни, стін і своду робочого простору, мартенівські печі діляться на основних і кислих.

По характеру шихтових матеріалів основний мартенівський процес має лаву варіантів: скрап-процес із застосуванням науглецьованій (графітових електродів, порошкоподібного вугілля), його також називають карбюраторним процесом; скрап-процес із застосуванням скрапу і твердого чавуну; скрап-рудний процес з використанням рідкого чавуну, металостального лому і деякої кількості залізняку і вапняку як носіїв кисню і шлакообразуючих; скрап-рудний процес на рідкому чавуні з використанням металостального лому і з продуванням ванни газоподібним киснем.

1.3. Окислювальні  процеси  в мартенівській печі.

Всі окислювальні процеси в мартенівській печі протікають в тісному контакті трьох робочих фаз: металу, шлаку і пічної атмосфери. Основним джерелом кисню для окислювальних процесів служить газова фаза в робочому просторі над ванною печі. Для інтенсифікації окислювальних процесів застосовують також тверді окислювачі: залізняк, агломерат, окатиши, технічний кисень, стисле повітря, пара і так далі.

Окислювальний потенціал атмосфери печі визначається надлишковим киснем, повітря, а також киснем С0₂ і Н₂0, частково дисоциірующих при температурах плавки. За даними аналізів, в газах, що відходять, міститься -1,0% 0₂, 15-18% С0₂, 10-15% Н₂О. Парціальний тиск 0₂ в робочому просторі печі 1-2 кПа.

Окислення шихти починається відразу після її завалення. Поверхня шматків лому сплавляється з утворенням окалини, яка, стікаючи з шматків металу, звільняє нові його поверхні для окислення. Кількість кисню, засвоєного в цей час шихтою, залежить від тривалості завалення і прогрівання і характеру металобрухту. Чим довше завалення і більш легковагий лом (велика його поверхня), тим більше процес накопичення кисню ванною.

Окислювальна здатність мартенівської печі вимірюється  кількістю кисню, переданого металу, на одиницю маси металу в одиницю часу або через 1 м² майдану поду в одиницю часу. При роботі мартенівських печей без продування ванни киснем в період, коли ванна покрита шлаком, окислювальна здатність коливається біля межах 1,3-6,5 кг О₂/(т∙ч).При використанні интенсифікаторів (0₂, повітря) величина окислювальної здатності печі значно зростає.

Вживання кисню і стислого повітря. У цих способах інтенсифікації мартенівського процесу струмінь газоподібного окислювача вводиться в метал за допомогою трубок або водоохолоджуваних фурм. Сопла фурми зазвичай занурені в шлаковий шар. При продуванні поряд з металом окислюється шлак і прискорюється перемішування металу з шлаком. При підвищеному вмісті вуглецю у ванні ступінь використання продувочного кисню «перевищує» 100%, оскільки додатково використовується кисень з шлаку і атмосфери печі. Технологія плавки з продуванням ванни киснем розгледить нижче.

Основною перевагою кисневого дуття є екзотермічний характер окислювальних процесів, ванна отримує багато додаткового тепла і добре нагрівається. До недоліків відносяться зменшення виходу придатного і велике винесення бризок і пилу, від чого страждають вогнетриви зводу і стін робочого простору, а також насадки регенераторів.

1.4 Управління тепловою  роботою мартенівської печі.

Вимоги до палива визначаються умовами теплової роботи мартенівської печі; до них відносяться: 1) велика теплота згорання палива, що забезпечує високу температуру факела; 2) хороша світимість факела полум'я, що визначає його високу випромінювальну здатність в робочому просторі печі. Світимість факелу додають найдрібніші частки саж і осколки крупних вуглецевих молекул; 3) здатність утворювати «важкий», настильный факел; 4) мінімальна кількість сірки.

Теплове навантаження Qt.h(МДж/ч) визначається величиной хімічного тепла, що виділяється при згоранні палива. Фактичне навантаження плавильного простору більше на 25-30%, оскільки до хімічного тепла палива приєднується фізичне тепло повітря, нагрітого в регенераторі, і тепло окислення СО до СО₂ тепловая навантаження змінюється по ходу плавки, досягаючи максимальних значень в період завалення і плавлення  рисунок 2.

За   площею,   розташованою між віссю абсцис і ступінчастою лінією, можна розрахувати середнє значення теплового навантаження: Qcp = Q/t. Відношення Qтах/Qср=nФ - коефіцієнт форсування. Для сучасних печей г) nф знаходиться в межах 1,15 - 1 25. Найбільше теплове навантаження, допустиме за умовами спалювання палива і можливостями тяги, називається тепловою потужністю печі.

Для мартенівських печей hк.и.т складає 0,50-0,55.

Рисунок 2. Теплове навантаження в різні періодиплавки. (скрап-рудний процес)

Упродовж мартенівської плавки у піч подають паливо, яке під час згоряння утворює факел. Під дією теплоти факела нагрівається муру­вання печі та шихта. Приблизно 85 — 95 % теплоти від факела до ванни передається випромінюванням і 5 — 15 % конвекцією.