Производство стали в мартеновских печах

Конструкция и работа мартеновкой печи

На рис. 16.1 схематически показана мартеновская печь в тот момент, когда топливо и воздух поступают с правой стороны печи. Проходя через предварительно нагретую насадку регенератора, воздух нагревается до 1000— 1200 ºС и в нагретом состоянии через головку попадает в печь. При сгорании топлива образуется факел, температура которого 1800—1900 °С. Пройдя головку, расположенную в левой стороне печи, раскаленные продукты сгорания попадают в левую насадку регенератора и по системе боровов уходят к трубе.

При этом насадка левого регенератора нагревается, а насадка регенератора правой стороны постепенно охлаждается. В момент, когда температура в регенераторе, через который поступал в печь воздух, уже снизилась настолько, что становится невозможным нагрев воздуха до нужного уровня, а противоположный регенератор, через который из печи уходят продукты сгорания, перегревается, осуществляют перекидку клапанов, изменяя направление движения потоков в печи. Операцию перекидки выполняют посредством перекидных клапанов. Холодный воздух в результате этой операции направляется через хорошо нагретый левый регенератор, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, постепенно нагревая остывший правый регенератор. В течение плавки циклы повторяются.

Энтальпия продуктов сгорания Н равна произведению массы продуктов сгорания т на их теплоемкость с и температуру t, т. е. H =  cmt, откуда t = H/cm. Энтальпия Н складывается из химического тепла сгорания топлива H x.т  и тепла нагрева воздуха Нн.в, т. е. H = H х.т + H н.в соответственно t = (H х.т + Н н.в)/cm
Таким образом, при нагреве поступающего в печь воздуха обеспечивается достаточно высокая температура факела (>1800°С). Чем выше температура нагрева воздуха, тем выше температура факела и тем лучше работает печь.Повышение температуры факела можно обеспечить также заменой воздуха (частичной или полной) кислородом. Тогда в формуле t = Н/с·m  уменьшается знаменатель (уменьшается т) и соответственно возрастает температура. На каждый объем подаваемого воздуха с кислородом поступает 3,762 объема балластного азота. Обогащение воздуха кислородом приводит к уменьшению количества продуктов сгорания (при том же количестве тепла, выделенном топливом) и соответственно к повышению температуры.

Рис. 16.1. Схема устройства (а) и общий вид (б) мартеновской печи: 1— дымовая труба; 2— боров; 3 — регенератор; 4— шлаковик; 5— вертикальный канал; 6— головка; 7— рабочее пространство; 8 - реверсивные и регулирующие клапаны; 9 - котел-утилизатор; 10 - газоочистка