частичного окисления. Поэтому во всех процессах мартеновской плавки необходимо заботиться о наличии определенного количества защитных элементов, принимающих на себя окислительное воздействие дымовых газов, заполняющих рабочее пространство и передающих через шлак кислород металлу. В качестве таких защитных элементов обычно служат: кремний, марганец и углерод.
Эти элементы, имея большее, чем железо, сродство к кислороду, эйергично соединяются с ним и тем самым предохраняют железо от излишнего окисления и перехода в шлак. В качестве нормального можно принять следующий состав передельного мартеновского чугуна (в процентах): Углерод.................. 3, 8—4, 2 Фосфор.............. 0, 04—0, 5 Кремний.............. 0, 5—1, 5 Сера.................... 0, 03—0, 05 Марганец.............. 1, 0—2, 5 Остальное — до 100% — составляет железо.
Для нормального ведения скрап-процесса в мартеновской печи металлическая шихта должна содержать в своем составе 25—27—30% чугуна. При этом защитных примесей, вносимых чугуном, будет достаточно для компенсации окислительного воздействия атмосферы печи на металлич. завалку во время периода расплавления и дальнейшего процесса нагревания и варки стали. Наряду с полезными (защитными) примесями вместе с чугуном в мартеновскую шихту вносятся вредные примеси (фосфор, сера), содержание к-рых в конечном металле должно быть понижено до пределов, заданных спецификацией.
Эта задача выполняется путем окисления этих примесей и перевода их в шлак в виде более или менее прочных, не растворимых в металле соединений их с известью.
Для получения достаточно активного основного известкового шлака, что является непременным условием для удаления вредных примесей (серы и фосфора), в шихту мартеновской печи вводится необходимое количество известкового флюса (известняка или обожженной извести). — При вынужденной работе на шихтах с малым количеством железо-стального лома и высоким процентом чугуна, т. е. со значительным содержанием защитных примесей, часть их в данном случае становится нежелательной. Для ускорения процесса окисления избыточных и вредных примесей прибегают к введению в шихту окислителей, т. е. определенной порции железной (и частично марганцовой) руды, кислород к-рой окисляет избыточные примеси металлич. шихты. Кремний, марганец, фосфор, а при высоких температурах и углерод, энергично отнимая кислород руды, восстанавливают из нее железо, переводят его в металл и тем самым не только компенсируют «угар» металла, получающийся вследствие окисления примесей, но при высоком проценте чугуна в шихте могут дать выход годной стали, превышающей по весу заданную в печь металлич. садку. Такой «пригар» металла может быть получен при большом расходе руды (15—18%) и при энергичном ведении основного рудного мартеновского процесса и является его большим преимуществом. Значительно реже применяется т. н. кислый мартеновский процесс, или ведение мартеновской плавки на поду с кислой (кварцевой) набойкой под кислым мартеновским шлаком. Вследствие необходимости работать на чистой шихте кислый мартеновский процесс получил сравнительно небольшое развитие. Кислая сталь выплавляется для очень ответственных сортов. В основных мартеновских печах возможно производить переработку чугунов с высоким содержанием фосфора (1, 5—2, 0%).
При этом плавку обычно стараются вести в две стадии (в два периода): в 1-й период удаляется большая часть фосфора и значительная часть остальных примесей. При этом получается в виде цецного побочного продукта фосфористый шлак, применяющийся, подобно томасовскому, в качестве удобрения в сельском х-ве; во 2-й период производится окончательная рафинировка металла и доведение его состава до заданных пределов. Для удобства скачивания шлака в этом случае предпочитают работу в качающихся мартеновских печах большой мощности.
Иногда для этой цели, а также и для передела чугунов нормального состава практикуют непрерывный процесс Тальбота, отличающийся от обычной работы тем, — что из качающейся печи выпускается только часть металла р/4—2 /3). К оставшемуся в печи металлу и шлаку, имеющим высокую температуру, добавляют руды и флюсов (извести) и заливают новые порции чугуна для быстрого окисления примесей. Такая работа, широко практиковавшаяся в Англии, не дает бесспорных преимуществ при переделе чугунов нормального состава.
Ход плавки в мартеновской печи можно разбить на следующие стадии: 1) завалка твердой шихты и заливка жидкого чугуна; 2) расплавление твердой шихты и окисление примесей; 3) кипение расплавленной ванны (энергичное окисление углерода, содержащегося в шихте); 4) доводка металла и шлака до требуемого состава; 5) дача раскислителей и легирующих элементов; 6) выпуск металла. Окисление примесей начинается немедленно после завалки в печь твердой металлич. шихты и заливки чугуна. В первую очередь в основной мартеновской печи быстро окисляются кремний, почти полностью, и марганец, а также фосфор и частично углерод. Быстрый спуск шлака после расплавления металла дает возможность . сразу удалить значительное количество фосфора из баланса мартеновской плавки и тем избавиться отдальнейшей заботы о нем и от опасности его восстановления при высоких температурах в период интенсивного выгорания углерода. Этим приемом (ранним спуском шлака) широко пользуются при производстве качественной стали на шихтах со сравнительно небольшим содержанием фосфора. При переделе высокофосфористых чугунов приходится вести 1-й период более длительно и заботиться о более полном образовании фосфорноизвестковой соли, определяющей качества фосфат-шлака, как ценного побочного продукта, содержащего 14—20% Р2О8. Хром окисляется аналогично марганцу, достаточно легко в первый (окислительный) период плавки и может восстанавливаться во второй ее половине. Хромистые шлаки очень густы и трудноплавки и сильно затрудняют работу печи; их необходимо удалять путем скачивания.
Медь и никель не окисляются во время процесса плавки и полностью переходят в металл. — Несколько иначе обстоит дело с удалением серы. Рассчитывать на значительное удаление серы мартеновским процессом нельзя, поэтому нужно принимать профилактические меры борьбы с серой в доменной печи и миксере, т. е. до поступления чугуна в мартеновскую печь. Повышенная концентрация марганца в передельном чугуне и марганцовой руды в шихте несколько улучшает процессы удаления серы в мартеновской печи. Энергичное окисление углерода сопровождается обильным выделением окиси углеродаг внешне проявляющимся энергичным кипением мартеновской ванны. Процесс кипения является наиболее характерным моментом мартеновской плавки и важнейшим фактором, влияющим на производительность печи и качество получающейся стали. В числе целого ряда защитных примесей мартеновской плавки углероду, несомненно, принадлежит главнейшая роль. Во время второй половины плавки под влиянием восстановительного воздействия углерода протекают реакции восстановительного цикла (восстановление железа и марганца из шлака; при недостаточном количестве извести в основном шлаке восстановление фосфора; в кислой печи восстановление кремния). Эти реакции подготовляют металл к процессу окончательного раскисления, которое производится путем дачи в печь или в ковш соответствующих количеств богатых ферросплавов (ферросилиция, ферромангана, зеркального чугуна, алюминия, реже силикокальция и ферротитана). Введение этих добавочных количеств защитных элементов имеет своей целью понизить концентрацию закиси железа в металле до возможного минимума и получить плотное строение стальных слитков.
Шлаки М. п. довольно резко отличаются от шлаков доменных печей не только своим химическим составом, но и тем, что состав их не является постоянным, а меняется по мере протекания процесса плавки. Железистые легкоплавкие шлаки начала процесса постепенно растворяют известковый флюс и теряют окислы железа за счет восстановления их углеродом ванны во время ее кипения. Конечный мартеновский шлак не имеет особой промышленной ценности, но охотно берется доменными техниками для добавки в шихту коксовых доменных печей, для утилизации окислов железа и марганца, а также флюсующей способности СаО и MgO.
Размеры, емкость и производительность мартеновских иечёй. Емкость мартеновских печейу
работающих в наст, время на заводах, колеблется в пределах от 20 до 400 ш. В качестве исходной величины для характеристики размеров мартеновских печей и сравнения их между собой обычно принимают площадь пода (S) или произведение длины пода(Ь) на его ширину (£?), измеренные на уровне порога рабочих окон, т. е. S=Lx хЕ м2. К площади пода обычно относят все данные, касающиеся веса садки (Г), тепловой нагрузки (С) и производительности печи (Р).
Связь между емкостью печи (весом садки) и ее размерами (площадью пода) можно установить на основании соотношения Т : 8, к-рое обычно колеблется в пределах Т : 8=14—3 m на 1 м* и достигает 4 ш на 1 м2 при сильной перегрузке мартеновской печи. При соответствующем увеличении тепловой мощности и подъемно-транспортного оборудования такая перегрузка может дать значительное повышение производительности мартеновской печи. В том случае, если увеличение подъемной силы разливочных
