Мартеновская печь
Мартеновская печь или мартеновская печь — это любой из нескольких видов промышленных печей, в которых избыток углерода выжигается из чугуна и других примесей для получения стали . [ 1 ] Поскольку сталь трудно производить из-за ее высокой температуры плавления , обычного топлива и печей было недостаточно для массового производства стали, и мартеновский тип печи был одной из нескольких технологий, разработанных в девятнадцатом веке для преодоления этой трудности. По сравнению с бессемеровским процессом , который он заменил, его основные преимущества заключались в том, что он не подвергал сталь чрезмерному воздействию азота. [ нужны разъяснения ] (что могло привести к тому, что сталь стала хрупкой ), было легче контролировать и позволяло плавить и очищать большое количество железного и стального лома . [ 2 ]
Мартеновскую печь впервые разработал немецкого инженер происхождения Карл Вильгельм Сименс . В 1865 году французский инженер Пьер-Эмиль Мартен получил лицензию от Siemens и впервые применил свою регенеративную печь для производства стали . Их процесс был известен как процесс Сименса-Мартина или процесс Мартина-Сименса , а печь - как «мартеновская» печь. Большинство мартеновских печей были закрыты к началу 1990-х годов, не в последнюю очередь из-за их медленной работы, и были заменены кислородно-конвертерными печами или электродуговыми печами . [ 2 ]
Принимая во внимание, что самый ранний пример мартеновского производства стали встречается около 2000 лет назад в культуре народа Хайя , в современной Танзании , [ 3 ] а в Европе в отношении каталонской кузницы , изобретенной в Испании в 8-м веке, этот термин обычно ограничивают определенными процессами производства стали 19-го века и более поздних периодов, таким образом исключая блумеры (включая каталонскую кузницу), нарядные кузницы и пудлинговые печи из его применение.
Мартеновский процесс
[ редактировать ]Мартеновский процесс является периодическим процессом и шихта называется «плавкой». Печь сначала осматривают на предмет возможных повреждений. После того, как он готов или отремонтирован, в него загружают легкий лом, например, листовой металл, измельченные транспортные средства или металлические отходы. Печь нагревается с помощью горящего газа. После плавления шихты в нее добавляют тяжелый лом, такой как строительный, строительный или металлургический лом, а также чугун из доменных печей . После того как вся сталь расплавится, добавляются шлакообразователи, такие как известняк. Атмосферный кислород при контакте с расплавленным чугуном непосредственно окисляет углерод содержащийся в нем избыточный с образованием монооксида углерода (CO). Кроме того, Fe(II), присутствующий в оксиде железа(II) (FeO), и другие примеси также способствуют обезуглероживанию чугуна за счет окисления углерода в CO и одновременного восстановления Fe(II) до металлического Fe. Образующийся оксид углерода (CO) вымывается с дымом, при этом образуется сталь. Чтобы увеличить окислительную силу «тепла», можно добавить больше железооксидной руды. [ 4 ]
Этот процесс намного медленнее, чем в бессемеровском конвертере , и, следовательно, его легче контролировать и отбирать пробы для оценки качества. Подготовка плавки обычно занимает от восьми до восьми с половиной часов, а на завершение превращения в сталь — еще больше. Поскольку процесс медленный, нет необходимости сжигать весь углерод, как в бессемеровском процессе, но процесс можно прекратить в любой момент, когда будет достигнуто желаемое содержание углерода. [ 4 ]
Выпуск печи осуществляется так же, как доменной печи выпуск ; В боковой части горна просверливается отверстие, и необработанная сталь вытекает наружу. После того как вся сталь выпущена, шлак удаляют. Необработанную сталь можно отливать в слитки (процесс, называемый разливкой) , или ее можно использовать при непрерывной разливке на прокатном стане. [ 4 ]
Регенераторы являются отличительной особенностью печи и состоят из шамотных дымоходов, заполненных кирпичами, поставленными на ребро и расположенными таким образом, чтобы между ними было большое количество мелких проходов. [ 4 ] Кирпичи поглощают большую часть тепла выходящих отходящих газов и позже возвращают его поступающим холодным газам для сгорания.
История
[ редактировать ]
Карл Вильгельм Сименс разработал регенеративную печь Сименса в 1850-х годах и в 1857 году заявил, что она рекуперирует достаточно тепла, чтобы сэкономить 70–80% топлива. Эта печь работает при высокой температуре за счет использования регенеративного предварительного нагрева топлива и воздуха для горения . При регенеративном предварительном нагреве отходящие газы из печи закачиваются в камеру с кирпичами, где тепло передается от газов к кирпичам. Затем поток в печи меняют направление, так что топливо и воздух проходят через камеру и нагреваются кирпичами. Благодаря этому методу мартеновская печь может достигать температур, достаточно высоких для плавления стали, но компания Siemens изначально не использовала ее для этого. [ 5 ]
В 1865 году французский инженер Пьер-Эмиль Мартен получил лицензию от Siemens и впервые применил свою регенеративную печь для производства стали. Наиболее привлекательной характеристикой регенеративной печи Siemens 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 емкость 250 или даже 500 тонн.
-
Печь Сименс 1895 года. -
30-тонная печь Сименса – Мартина, секция, 1917 год. -
Эволюция размеров мартеновских печей.
Процесс Сименса-Мартина скорее дополнял, чем заменял бессемеровский процесс . Он медленнее и, следовательно, его легче контролировать, что позволяет производить более качественную продукцию. Это также позволяет плавить и перерабатывать большие объемы стального лома, что еще больше снижает затраты на производство стали и перерабатывает ненужные отходы. Одним из его важных недостатков является то, что плавка и рафинирование шихты занимает несколько часов. В начале 20-го века это было преимуществом, поскольку давало химикам-заводам время проанализировать сталь и решить, сколько еще времени потребуется на ее очистку. Но примерно к 1975 году электронные инструменты, такие как атомно-абсорбционные спектрофотометры, сделали анализ стали намного проще и быстрее. Говорят, что рабочая среда вокруг мартеновской печи чрезвычайно опасна, хотя это может быть еще более справедливо в отношении среды вокруг кислородной или электродуговой печи. [ 5 ]
С одной стороны, этот процесс обеспечивает меньшую экономию за счет масштаба , чем бессемерский, поэтому в период его расцвета сталь была дороже, но с другой, он больше подходил для стран, которые все равно не могли производить много стали из-за ограничений природных ресурсов. ресурсы. [ 6 ]
Конверсионное производство стали в конечном итоге заменило мартеновские печи. 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 кислородно-конверторным производством стали. Последняя мартеновская печь в бывшей Восточной Германии была остановлена в 1993 году. В США производство стали по бессемеровскому процессу закончилось в 1968 году, а мартеновские печи остановились к 1992 году. На сталелитейном заводе Хунедоара , Румыния, последние 420 тонн мощная мартеновская печь была остановлена 12 июня 1999 года, снесена и сдана на слом в период с 2001 по 2003 год, но восемь дымовые трубы печей сохранялись до февраля 2011 года. Последний мартеновский цех в Китае был закрыт в 2001 году. Страной с наибольшей долей стали, производимой мартеновскими печами (почти 50%), по состоянию на 2010-е годы была Украина. [ 7 ] Процесс в виде печи с двойным подом использовался на сталелитейном заводе Индии в Бхилаи и в некоторых частях Украины. Россия вывела из эксплуатации свою последнюю подовую печь в марте 2018 года и рассматривала возможность сохранения ее в качестве музейного экспоната. Индийская компания SAIL закрыла ее в апреле 2020 года с появлением COVID19 из-за нехватки рабочей силы для выполнения трудоемкого процесса. [ 8 ]
См. также
[ редактировать ]
- Бессемеровский процесс
- Цементация (металлургия)
- Тигельная сталь § Способы производства тигельной стали
- Печь AJAX , мартеновский процесс на основе кислорода
Ссылки
[ редактировать ]- ^ К. Барракло, Сталелитейное производство 1850-1900 (Институт металлов, Лондон, 1990), 137-203.
- ^ Перейти обратно: а б Филипп Миош, «И сталь создала Европу», Материалы по истории нашего времени, вып. 47, 1997, с. 29-36
- ^ Эйвери, Дональд; Шмидт, Питер (1978). «Комплексная выплавка железа и доисторическая культура в Танзании». Наука . 201 (4361): 1085–1089. Бибкод : 1978Sci...201.1085S . дои : 10.1126/science.201.4361.1085 . ISSN 0036-8075 . JSTOR 1746308 . ПМИД 17830304 . S2CID 37926350 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Исследование мартеновского очага: трактат о мартеновской печи и производстве мартеновской стали. Компания Harbison-Walker Refractories. (2015), 102 стр, ISBN 1341212122 , ISBN 978-1341212123
- ^ Перейти обратно: а б с Базовое мартеновское производство стали с дополнением по кислороду в сталелитейном производстве, третье издание (Серия Сили В. Мадда), Американский институт горных, металлургических и нефтяных инженеров (1964). Герхард, Дерге. АСИН B00IJLRL40.
- ^ Саес-Гарсия, Мигель А. (2017). «Бизнес и государство в развитии сталелитейной промышленности Испании и Италии (1880–1929 гг.)» . История бизнеса . 59 (2): 159–178. дои : 10.1080/00076791.2016.1172570 . hdl : 10045/66416 . S2CID 156562137 .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 г. Проверено 9 декабря 2006 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ "В России закрывается последняя крупная мартеновская печь" . 6 March 2018.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Барракло, К. (1990), Сталелитейное производство 1850–1900 , Институт металлов, Лондон, стр. 137–203.
- Гейл, WKV (1969), Iron and Steel , Longmans, Лондон, стр. 74–77.
- Сименс, CW (июнь 1862 г.). «О регенеративной газовой печи применительно к теплицам, лужам, отоплению и т. д.». Труды Института инженеров-механиков . 13 . Институт инженеров-механиков: 21–26. дои : 10.1243/PIME_PROC_1862_013_007_02 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Предшественники доменной печи
- «Введение доз жидкого железа в сталелитейные печи» , Popular Science , февраль 1919 г., страница 64, отсканировано Google Books .
