Период чистого кипа: Началом периода чистого кипа считается момент окончания формирования однородного шлака, но не ранее, чем через 10 минут после последних присадок железной руды или шлакообразующих.
Ванна к этому времени должна закипеть ровным пузырем на площади не менее 70% её поверхности. Чистое кипение проводится под активным однородным жидкотекучим шлаком, количество которого должно исключить возможность оголения металла под факелом. Окисление углерода на протяжении всего периода чистого кипения должно быть равномерным.
За весь период чистого кипения должно быть окислено не менее 0,13% углерода. При этом продолжительность чистого кипения должна быть не менее 30 минут. Содержание серы в металле перед раскислением определяется категорией выплавки стали, и видом процесса. Основность шлака в конце чистого кипения рекомендуется не менее 2,8. К концу чистого кипа металл должен быть нагрет до заданной температуры, приметно 1630º - 1640ºС. Концом чистого кипения является начало предварительного раскисления, а в случае полного раскисления в ковше – выпуск плавки из печи.
Раскисление, легирование, выпуск.
Выпуск с предварительным раскислением кремнесодержащиими материалами производится на всех марках стали. Предварительное раскисление стали производится после отбора последней пробы металла. После получения анализа на углерод из последней пробы производится корректировка металла по углероду присадкой предварительно прокаленного в мульде чугуна. Чугун присаживается сбоку от сталевыпускного отверстия не позднее, чем за минуту до начала выпуска.
и легирование стали.
Выпуск стали производится не ранее, чем через 5 минут после присадки в печь ферросплавов для раскисления предварительного и легирования. Окончательное раскисление стали производится в ковше во время выпуска путем присадки подогретого алюминия на дно ковша, или с первыми порциями металла. Введение ферросплавов в ковш производится из навесного бункера, начиная с момента наполнения ковша, на ¼ его высоты, и заканчивается при наполнении ковша на 2/3 его высоты, но не позднее появления шлаков. Размер кусков, применяемых ферросплавов, должен быть не более 100 мм. Применение пылевидной фракции запрещено.
Окисление и восстановление фосфора.
Фосфор в стали является вредной примесью, отрицательно влияющей на её механические свойства. Поэтому содержание фосфора в стали, в зависимости от её назначения, ограничивается пределами 0,015 – 0,07%
Основными условиями получения качественной стали является полное окисление фосфора и перевод его в шлак по ходу плавки, т.е. дефосфорация металла. Окисление фосфора можно представить в виде следующей схемы:
2 [ P ] + 5 ( FeO) = (P2O5) + 5 [ Fe]
(P2O5) + 3 (FeO) = (FeO)3 · P2O5
(FeO)3 · P2O5 + 4 (CaO) = (CaO)4 · P2O5 + 3 (FeO)
Вывод:
2 [ P ] + 5 ( FeO) + 4 (CaO) = (CaO)4 · P2O5 + 5 [ Fe]
При отсутствии извести процесс окисления фосфора возможен при относительно низких температурах с образованием фосфата железа. Однако, это соединение непрочно, при высоких температурах происходит его разложение и переход фосфора в металл. Поэтому главная роль в переводе фосфора в шлак принадлежит CaO при условии присутствия FeO в шлаке, в определенном соответствии с CaO.
С повышением температуры полнота дафосфорации снижается.
Для предотвращения восстановления фосфора из шлака в металл, нужно поддерживать необходимую основность шлака.
Десульфурация металла.
Сера, так же как и фосфор, является вредной примесью в стали и вносится в металл шихтовыми материалами и некоторыми видами топлива. Содержание серы в стали допускается от 0,005 до 0,06%.
Сера обладает высокой химической активностью и образует сернистые соединения – сульфиды. Сернистые соединения ухудшают многие важные характеристики служебных свойств металлов и сплавов, усиливают склонность к образованию горячих трещин при прокате и сварке. В то же время серу специально вводят в автоматные стали с повышенным содержанием марганца для получения хорошей обрабатываемости режущими инструментами этой стали.
Учитывая вредные действия серы на качество стали, кроме автоматной, металлурги стремятся как можно больше её удалить из металла во время плавки.
Сера обладает большой поверхностной активностью, поэтому процесс десульфурации осуществляется главным образом на поверхности раздела металл – шлак. Для термодинамического анализа металлической ванны может быть принята следующая схематическая реакция:
(CaO) + [ FeS ] → (CaS) + (FeO)
Успешно протекает процесс десульфурации металлической ванны при наличии достаточно-основного и жидкоподвижного шлака. Чем выше основность шлака, тем больше, при прочих равных условиях, он может удерживать в своем составе серы, и тем выше должны быть показатели десульфурации.
Когда повышение основности шлака не сопровождается снижением его вязкости, концентрация серы в шлаке не увеличивается и показатели десульфурации начинают ухудшаться.
2.2. Технология сифонной разливки.
При сифонной разливке металл из сталеразливочного ковша направляется в центровой литник, после чего поступает по сифонным трубкам в изложницы. Одновременно из одной центровой могут наполняться от 2 до 64 изложниц, размещенных на чугунных поддонах.
Преимущества сифонной разливки.
Поверхность более чистая, т.к. металл при разливе поступает в изложницу снизу, поднимается сравнительно медленно и спокойно. Такой способ разливки обеспечивает меньшую окисленность металла, обеспечивает возможность образования подкорковых пузырей. Слитки, отлитые сифонным способом, не требуют обдирки и значительной зачистки; продолжительность разливки меньше, т.к. одновременно осуществляется отливка нескольких слитков, при этом плавку большой массы можно разливать в мелкие слитки.
Разливка сифонным способом дает возможность регулирования в более широких пределах скорости наполнения изложниц и наблюдения за поведением металла в изложницах на протяжении всего периода разливки. Слиток получается качественный, однородный, плотный, нет расплескивания металла по стенкам изложниц и трещин, вследствие меньшей скорости разливки металла.
Недостатки сифонной разливки.
Необходимость нагрева металла в печи до более высокой температуры из-за охлаждения металла в центровой и сифонных трубках.
Увеличенный расход металла на литниковую систему (0,7-2,0 % от массы разливаемой стали). Повышенная стоимость разливки, связанная с расходом сифонного кирпича, установка дополнительного оборудования, большая трудоемкость сборки поддонов и центровых.
Сифонным способом разливают углеродистую и легированную сталь, к поверхности которых предъявляют высокие требования.
При разливке стали не должно быть затворов корочки и прерывания струи.
2.3. Тепловой режим мартеновской печи.
Изменение тепловой нагрузки по ходу плавки.
В период завалки из-за большой разницы между температурой сыпучих материалов, металлического лома и факела происходит усиленная передача тепла от факела к заваливаемой шихте. Тепловая нагрузка в этот период в 1,5 раза больше его среднего значения.
В период нагрева шихты разница температур между факелом и шихтой уменьшается, снижается тепловосприятие лома. Поэтому для предотвращения перегрева футеровки и чрезмерного оплавления шихты тепловая нагрузка снижается и составляет 85-90% от максимальной.
В период плавления условия теплообмена существенно меняются, т.к. шлак первого периода плавления обладает относительно малой теплопроводностью, что может вызвать перегрев кладки печи.
В период доводки условия теплообмена между факелом, ванной-кладкой и ванной улучшаются в результате изменения физических свойств шлака. Однако снижение концентрации углерода в металле приводит к уменьшению выделения СО, в связи с чем тепловая нагрузка в этот период обычно повышается и колеблется в зависимости от конкретных условий в пределах 50-90% от максимальной.
В период заправки печи, которая происходит во время выпуска плавки и частично во время прогрева сыпучих материалов, тепловая нагрузка близка к максимальной, т.к. к моменту завалки печь должна быть хорошо нагрета.
Топливно-кислородная горелка.
В лобовой части она имеет кольцевую, расширяющуюся в обе стороны по направлению к выходу форкамеры.
Процесс горения начинается внутри форкамеры, и на выходе из неё образуется высокотемпературный факел, у которого отсутствует низкотемпературный начальный участок.
Природный газ на трехканальных печах подается по двум фурмам, одна из которых вставлена в торец газового кессона, а через вторую проходит 60-70% поступающего газа. Дополнительный воздух поступает через бывший газовых вертикал печи. В этом канале происходит частичная самокарбюрация газа с выделением частиц сажистого углерода. Получается настильный, хорошо светящийся факел. Скорость истечения газа из нижней фурмы меньше, чем из верхней.
2.4. Приемка печей и их осмотр перед сменой.
Сталевары мартеновских печей вместе со своими поручными перед проведением предсменного оперативного совещания с начальником смены, обязаны на рабочем месте ознакомиться с состоянием печей и ведением технологического и теплотехнического процессов плавки.
Первый подручный сталевара при осмотре печи и приемке смены обращает особое внимание на чистоту нажней площадки печи, точность установки стендов для шлаковых чаш и самих чаш, состояние стендов для ковшей и самих ковшей для приемки металла, установку сталевыпускного желоба, просушку желоба, исправность шлаковой тележки и электролебедок для транспортировки шлаковых чаш из-под печи, состояние бункеров для ферросплавов.