Мартеновская печь - Open hearth furnace

Рабочие мартеновских печей в Украине берут образец стали, c. 2012 г.
Выдувная мартеновская печь, VEB Rohrkombinat Riesa, ГДР, 1982 г.

Мартеновские печи являются одним из нескольких видов печь в каком избытке углерод и другие примеси выгорают из чугун к производить сталь.[1] С стали сложен в производстве из-за высокого температура плавления, обычного топлива и печей было недостаточно, и мартеновская печь была разработана для преодоления этой трудности. В сравнении с Бессемеровская сталь, которые он вытеснил, его основные преимущества заключались в том, что он не подвергал сталь чрезмерному воздействию азота (что могло бы привести к тому, что сталь становилась хрупкой), было легче контролировать и позволяло плавить и рафинировать большие количества лома железа и стали.[2]

Мартеновская печь была впервые разработана Немецкий -прирожденный инженер Карл Вильгельм Сименс. В 1865 г. французский инженер Пьер-Эмиль Мартен взял лицензию у Сименс и впервые применил свою регенеративную печь для изготовления стали. Их процесс был известен как Процесс Сименса – Мартина, и печь как «мартеновская». Большинство мартеновских печей были закрыты к началу 1990-х годов, не в последнюю очередь из-за их медленной работы, и их заменили кислородная печь или же электродуговая печь.[2]

В то время как самый ранний пример мартеновского производства стали был обнаружен около 2000 лет назад в культуре Люди хая, в настоящее время Танзания,[3] и в Европе в Каталонская кузница, изобретенный в Испании в 8 веке, этот термин обычно ограничивают определенными процессами производства стали 19 века и более поздними, тем самым исключая цветение (включая каталонскую кузницу), нарядные кузницы, и пудлинговые печи из его приложения.

Мартеновский процесс

Мартеновский процесс - это пакетный процесс а замес называется «плавкой». Сначала печь осматривают на предмет возможных повреждений. Когда он готов или отремонтирован, он загружается легким ломом, таким как листовой металл, измельченные автомобили или отходы металла. Топка топится горючим газом. После плавления шихты в нее добавляют тяжелый лом, такой как строительный, строительный или сталеплавильный лом, вместе с чушковым чугуном из доменных печей. После того, как вся сталь расплавится, добавляют шлакообразующие агенты, такие как известняк. Кислород в оксиде железа и других примесях обезуглероживает чугун, сжигая избыток углерода, образуя сталь. Чтобы увеличить содержание кислорода в тепле, можно добавить железную руду.[4]

Этот процесс намного медленнее, чем у Бессемеровский конвертер и, таким образом, легче контролировать и отбирать образцы для оценки качества. Подготовка плавки обычно занимает от восьми до восьми с половиной часов и (более) часов, чтобы завершить превращение в сталь. Поскольку процесс протекает медленно, нет необходимости сжигать весь углерод, как в бессемеровском процессе, но процесс можно остановить в любой момент, когда будет достигнуто желаемое содержание углерода.[4]

Ввод в печь осуществляется таким же образом. доменная печь постукивается; в боковой стенке пода просверливается отверстие, и сырая сталь вытекает наружу. После выпуска всей стали шлак удаляется. Необработанную сталь можно разливать в слитки, этот процесс называется изобилующий, или его можно использовать при непрерывной разливке на прокатном стане.[4]

Регенераторы отличительной особенностью печи и состоят из огня кирпича дымоходов заполнены кирпичом оскомина и расположенных таким образом, чтобы иметь большое количество маленьких проходов между ними.[4] Кирпичи поглощают большую часть тепла уходящих отходящих газов и позже возвращают его входящим холодным газам для сжигания.

История

Выдувная мартеновская печь, сталелитейный завод Fagersta, Швеция, 1967.

сэр Карл Вильгельм Сименс разработал Регенеративная печь Сименс в 1850-х годах, а в 1857 году утверждал, что улавливает достаточно тепла, чтобы сэкономить 70–80% топлива. Эта печь работает при высокой температуре за счет использования регенеративный предварительный нагрев топлива и воздуха для горение. При регенеративном предварительном нагреве отходящие газы из печи закачиваются в камеру, содержащую кирпичи, где тепло передается от газов к кирпичам. Затем поток в печи меняется на противоположный, так что топливо и воздух проходят через камеру и нагреваются кирпичами. Благодаря этому методу мартеновская печь может достигать температуры, достаточной для плавления стали, но компания Siemens изначально не использовала ее для этого.[5]

В 1865 г. французский инженер Пьер-Эмиль Мартен получил лицензию от Siemens и впервые применил свою регенеративную печь для производства стали. Наиболее привлекательной характеристикой регенеративной печи Сименс является быстрое производство большого количества основной стали, используемой, например, для строительства высотных зданий.[5] Обычный размер печей составляет от 50 до 100 тонн, но для некоторых специальных процессов они могут иметь мощность 250 или даже 500 тонн.

  • Печь Сименса с 1895 года.

  • 30-тонная печь Сименса – Мартина, секция, 1917 год.

  • Эволюция размеров мартеновских печей.

Процесс Сименса – Мартина скорее дополнил, чем заменил Бессемеровский процесс. Он медленнее и, следовательно, его легче контролировать. Это также позволяет плавить и рафинировать большие объемы стального лома, дополнительно снижая затраты на производство стали и перерабатывая опасные отходы. Его худший недостаток в том, что плавление и очистка заряда занимает несколько часов. Это было преимуществом в начале 20-го века, поскольку давало химикам-заводам время проанализировать сталь и решить, сколько еще времени нужно для ее очистки. Но примерно к 1975 году электронные инструменты, такие как атомно-абсорбционные спектрофотометры, сделали анализ стали намного проще и быстрее. Рабочая среда вокруг мартеновской печи считается чрезвычайно опасной, хотя это может быть еще более верно в отношении среды вокруг кислородной или электродуговой печи.[5]

Производство стали в кислородной среде со временем заменил мартеновскую печь. Он быстро вытеснил процессы Бессемера и Сименса – Мартина в Западной Европе к 1950-м годам и в Восточной Европе к 1980-м годам. Мартеновское производство стали вытеснило бессемеровский процесс в Великобритании к 1900 году, но в других странах Европы, особенно в Германии, процессы Бессемера и Томаса использовались до конца 1960-х годов, когда они были заменены на кислородное производство стали. Последняя мартеновская печь в бывшем Восточная Германия была остановлена ​​в 1993 году. В США производство стали с использованием бессемеровского процесса прекратилось в 1968 году, а мартеновские печи были остановлены к 1992 году. Металлургический завод Хунедоара, Румыния последняя мартеновская печь мощностью 420 тонн была остановлена ​​12 июня 1999 г. и снесена и списана в период с 2001 по 2003 г., но восемь дымовых труб печей оставались до февраля 2011 г. Последний мартеновский цех в Китае был остановлен в 2001. Страна с наибольшей долей стали, производимой с использованием мартеновских печей (почти 50%), - это Украина.[6] Этот процесс все еще используется в Индии и некоторых частях Украины. Россия списала свою последнюю подовую печь в марте 2018 года и рассматривала возможность сохранения ее в качестве музейного экспоната.[7]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ К. Барраклаф, Сталеплавильное производство 1850-1900 (Институт металлов, Лондон, 1990), 137-203.
  2. ^ а б Филипп Миош, «Et l'acier créa l'Europe», Matériaux pour l'histoire de notre temps, vol. 47, 1997, стр. 29–36
  3. ^ Эйвери, Дональд; Шмидт, Питер (1978). «Комплексная выплавка железа и доисторическая культура в Танзании». Наука. 201 (4361): 1085–1089. ISSN  0036-8075. JSTOR  1746308.
  4. ^ а б c d Исследование открытого очага: трактат о печи с открытым подом и производстве стали с открытым подом. Компания Harbison-Walker Refractories. (2015), 102 стр., ISBN  1341212122, ISBN  978-1341212123
  5. ^ а б c Основы сталеплавильного производства с открытым подом с добавкой кислорода в сталеплавильном производстве, третье издание (серия Сили В. Мадд). Американский институт инженеров горного, металлургического и нефтяного машиностроения (1964). Герхард, Дерге. ASIN B00IJLRL40.
  6. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-08-09. Получено 2006-12-09.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  7. ^ "В России закрывается последняя крупная мартеновская печь".

дальнейшее чтение

  • Барраклаф, К. (1990), Сталеплавильное производство 1850–1900 гг., Институт металлов, Лондон, стр. 137–203.
  • Гейл, В. К. В. (1969), Железо и сталь, Longmans, Лондон, стр. 74–77.
  • Сименс, К. В. (Июнь 1862 г.). «О регенеративной газовой печи применительно к теплицам, лужам, отоплению и т. Д.». Труды института инженеров-механиков. Институт инженеров-механиков. 13: 21–26. Дои:10.1243 / PIME_PROC_1862_013_007_02.

внешняя ссылка