Мартеновское производство

Основные направления в развитии конструкций мартеновских печей

В результате творческой работы проектирующих организаций и работников производства установились следующие основные направления в развитии и совершенствовании конструкций мартеновских печей.

Увеличение садки (емкости) печей. Установлено, что увеличение веса загружаемых и печь чугуна и скрапа является эффективным способом повышения производительности печи и улучшения показателей их работы. При повышении веса садки печей вдвое их производительность увеличивается примерно в 1 1/2 раза.

С увеличением емкости печи в результате уменьшения потерь тепла через кладку и водоохлаждающие устройства, а также лучшего использования тепла в рабочем пространстве значительно снижается удельный расход топлива.

Удельный расход огнеупоров (на 1 т стали) при увеличении садки мартеновской печи вдвое уменьшается на 20—25%. Это объясняется тем, что с увеличением емкости печи объем огнеупорной кладки увеличивается незначительно.

С увеличением веса садки мартеновских печей увеличивается производительность труда рабочих, обслуживающих печь, так как число рабочих возрастает при этом незначительно.

При строительстве мартеновских цехов одной и той же производительности стоимость капитальных затрат на строительство цеха с печами вдвое большей емкости снижается примерно на 10% за счет уменьшения производственной площади и количества печей.

В результате увеличения производительности печи при неизменном числе механизмов и охлаждающих устройств снижается удельный расход воды, пара и электроэнергии.

Для эксплуатации мартеновских цехов с меньшим количеством печей большой емкости уменьшается и штат административно-технического персонала.

Применение высококалорийного топлива. Значительный объем стали выплавляется в печах, отапливаемых смешанным (коксовальным и доменным) газом.

В последние годы в связи с увеличением добычи высококалорийного природного газа применение его в качестве топлива для мартеновских печей увеличилось. Исходя из указанного, в текущем семилетии большое количество мартеновских печей будет переведено на отопление природным или холодным коксовым газом. Внедрение этого мероприятия позволит значительно упростить конструкции мартеновских печей, улучшить условия труда, дополнительно снизить стоимость сооружения печей, расход огнеупоров и металлоконструкций.

Применение высокоэффективных материалов. В текущем семилетии большое распространение получили высокоэффективные основные огнеупоры — высокоогнеупорные магнезитовые и хромомагнезитовые огнеупоры и термостойкие магнезитохромитовые изделия. Применение этих материалов позволяет интенсифицировать процесс сжигания топлива в печах путем подачи кислорода в факел пламени, а также вдувать кислород в ванну для непосредственного окисления примесей, что значительно сократит продолжительность плавки.

Развитие конструкций мартеновских печей. Устройство печей, отапливаемых высококалорийным топливом, значительно проще, чем печей, отапливаемых смешанным газом (рис. 4,а,б). В этих печах отпадает необходимость в подогреве газа и поэтому ликвидируются газовые регенераторы и шлаковики; значительно упрощается система боровов — вместо трех вертикальных каналов устраивается один для подачи подогретого воздуха; более простой становится конструкция одноканальных головок.

Применение одноканальной головки имеет следующие преимущества: благодаря направленному по оси печи потоку подогретого воздуха улучшаются организация факела и смешение газа с воздухом, уменьшается возможность неравномерного износа печи, повышается стойкость насадок в связи с лучшей очисткой отходящих газов в шлаковике от частиц шлака благодаря большому удалению вертикального канала от регенератора, уменьшается расход огнеупоров на сооружение головки.

Продольный разрез по оси рабочего пространства современной большегрузной мартеновской печи, отапливаемой смешанным газом
Продольный разрез по оси рабочего пространства современной большегрузной мартеновской печи, отапливаемой смешанным газом

Повышается стойкость вертикального канала, так как вследствие наличия раструба в нижней его части уменьшаются местные сопротивления при отводе продуктов горения и, следовательно, уменьшается разгар кладки канала в местах сопряжения его со сводом.

Поперечный разрез по оси регенератора современной большегрузной мартеновской печи, отапливаемой смешанным газом
Поперечный разрез по оси регенератора современной большегрузной мартеновской печи, отапливаемой смешанным газом

В печах, работающих на высококалорийном топливе, значи-тельное изменение претерпела конструкция сводов шлаковиков и регенераторов. Из-за большой ширины их пришлось отказаться от более простой арочной формы и перейти на более сложные плоские своды, которые осуществляются путем подвески кирпича через штыри и пластинки к металлоконструкциям. Под шлаковиком этих печей устроена камера, предназначенная для очистки поднасадочного устройства и уборки отходов от разборки насадок при ремонтах печей. Верхняя часть стен регенераторов и стены шлаковиков в этих печах для большей стойкости облицовываются хромомагнезитовым кирпичом; главный свод, своды шлаковиков и вертикальные каналы выполняются из магнезито-хромитового кирпича, а своды регенераторов — из магнезито-хромитового и высокоглиноземистого кирпича; борова уплотняются соответствующими обмазками.

Сравнение.затрат по сооружению двух 500-т мартеновских печей — одной, отапливаемой высококалорийным топливом, и другой, отапливаемой смешанным газом, показывает, что в первом случае снижается: стоимость сооружения печи на 13%, расход огнеупоров на 30% и расход металлоконструкций на 14% на одну печь.
Кроме того, в первом случае, когда отпадает необходимость в подогреве газа в регенераторах, исключается утечка его через неплотности кладки и, следовательно, загрязнение атмосферы цеха.

* Для обеспечения быстрой и равномерной загрузки мартеновской печи, работающей скрап-процессом, в последние годы по проекту Стальпроекта построены и работают мартеновские печи садкой 250 т, у которых вместо пяти завалочных окон устроено одно большое окно шириной 12,5 м, закрываемое семью заслонами Отсутствие простенков позволяет загружать крупногабаритный лом и устраняет уход за передней стенкой. Эксплуатация этих печей вполне себя оправдала.

В целях упрощения строительства и улучшения организа-ции работ в цехе разрабатывается проект мартеновского цеха с блочным расположением печей. В этом случае каждый блок из двух печей будет находиться в отдельном здании. По предварительным подсчетам производительность цеха с блочным расположением печей будет примерно на 13% выше производительности мартеновского цеха с таким же количеством печей одинаковой емкости, но с линейным расположением последних.

Разрез по рабочему пространству опытной печи с наклонными стенками внутрь печи
Разрез по рабочему пространству опытной печи с наклонными стенками внутрь печи

В опытном порядке Стальпроект выполнил проект марте-новской печи с поперечным профилем рабочего пространства (рис. 5). Стены рабочего пространства в ней запроектированы из магнезитохромитового кирпича, подвешиваемого с помощью штырей и прокладок к металлоконструкциям печи. Подвесной главный свод запроектирован также из магнезитохромитового кирпича в виде цельных секций из нескольких колец, которые могут быть заменены с помощью мостового крана в случае их износа. Проектом предусмотрен доступ ко всем частям кладки рабочего пространства, расположенным выше порога, чем дости¬гается возможность их замены при горячем ремонте. Конструкция такой печи обладает следующими преимуществами: значительно уменьшаются пролет и вес свода, устраняются острые углы между стенами и сводом, уменьшается на 12% площадь наружной поверхности рабочего пространства, на 25—30% сокращается расход кирпича на кладку рабочего пространства, уменьшается расход топлива вследствие улучшения теплообмена между кладкой рабочего пространства и металлической ванной.

Эксплуатация такой печи, построенной в опытном порядке, показала, однако, недостаточную стойкость магнезитохромитового кирпича. Преимущества этого типа мартеновских печей могут быть использованы только при наличии более стойких огнеупоров.