Сталеплавильное производство

Технический прогресс в сталеплавильном производстве характеризуется интенсивным наращиванием мощностей плавильных агрегатов, широким применением кислородно-конвертерного процесса и непрерывной разливки стали, повышением качества металла.

В настоящее время сталь производят в 3 типах плавильных агрегатов - конвертерах, мартеновских и электрических печах. В качестве металлических шихтовых материалов используют: в конвертерах - жидкий чугун и стальной лом; в мартеновских и электрических печах - жидкий и твердый чугун со стальным ломом; в электрических печах может использоваться один стальной лом. Кроме того, в состав шихты входят известь и другие шлакообразующие вещества, раскислители, железная руда и лигирующие добавки.

Каждый из способов выплавки стали имеет свои технологические и технические особенности, а в связи с этим и санитарно-гигиенические особенности условий труда. Однако подготовительные к плавке операции и способы разливки стали во многом схожи для всех сталеплавильных цехов.

Конвертерные цехи. Сущность кислородно-конвертерного процесса заключается в том, что налитый в плавильный агрегаг (конвертер) расплавленный чугун продувают струей кислорода сверху. При этом углерод, кремний, марганец и другие примеси окисляются и чугун тем самым переделывается в сталь. Таким образом, конвертер функционирует без применения топлива. Конвертер представляет собой грушевидный резервуар, выполненный из стали и внутри футерованный огнеупорными материалами. Конвертер устанавливается на опорных стояках и крепится таким образом, что может наклоняться под углом, необходимым для заливки чугуна, выпуска стали и шлака (рис. 44).

Емкость современных конвертеров от 70 до 350 т. В процессе кислородного дутья температура металла в конвертере поднимается до 2500 - 3000 °С. Общая продолжительность плавки 100-тонного конвертера составляет 25 мин, а время продувки – 14 - 18 мин. В первый период плавки (4 - 5 мин) выгорает кремний и марганец, во второй период - углерод (5 - 10 мин) и затем происходит выгорание железа (раскисление). Для раскисления и связывания кислорода в конце плавки вводят марганец, кремний или алюминий. Кислородные конвертеры оснащены автоматическими системами регулирования и контроля процесса.

Мартеновские цехи. Сталеплавильная мартеновская печь по устройству и принципу работы является пламенной регенеративной печью. В качестве топлива для мартеновских печей на отечественных заводах используют смесь доменного коксового и природного газов, мазут или только природный газ. Рабочее пространство печи, где происходит плавка, выкладывается огнеупорным кирпичом. Оно ограничено снизу ванной (образованной подиной и откосами), сверху - сводом, с боков - стенками, с торцов - головками. Ниже печи, попарно с каждой ее стороны, располагаются регенераторы, служащие для подогрева газа и воздуха для дутья. Они выполнены в виде камер, заполненных насадкой из огнеупорного кирпича. Принцип регенерации тепла заключается в том, что газ и воздух для дутья проходят через нагретые отходящими из печи газами до 1250 - 1300 °С регенераторы, расположенные с одной стороны печи, и через каналы головка попадают в рабочее пространство печи. Там газ сгорает, металл плавится, а горячие газообразные продукты горения через каналы головки, расположенные с противоположной стороны, просасываются через другой генератор, нагревая его до нужной температуры. Затем с помощью клапанов движение газов меняется автоматически. В передней части печи расположены завалочные окна, через них происходит загрузка шихтовых материалов. После загрузки окна закрывают заслонками со смотровыми отверстиями, через которые ведется наблюдение за ходом плавки. Перед окнами на высоте 4 - 6 м над уровнем пола оборудована завалочная, площадка.

Емкость мартеновских печей колеблется в очень широких пределах от 30 - 80 до 250 - 400 т. На некоторых заводах работают печи емкостью до 900 т. Продолжительность плавки в малых и средних печах составляет 3 - 6 ч, в крупных - до 12 ч. Мартеновские печи работают непрерывно до их остановки на капитальный ремонт, обычно через 400 - 600 плавок.

Готовую плавку выпускают через отверстие, расположенное в задней стенке на нижнем уровне ванны. Отверстие в период плавки плотно закрыто огнеупорными материалами, которые для выпуска плавки выбивают. Эта операция на большинстве старых доменных печей производится вручную.

К вспомогательным устройствам, обеспечивающим работу мартеновской печи, относятся: погрузочно-разгрузочные краны, завалочные машины для загрузки шихты в печь, мостовые краны для разливки стали, ковши, изложницы и другие устройства.