Вопрос № 8. Строение и оборудование мартеновской печи. Регенераторы, перекидные и регулирующие устройства, форсунки и горелки.

Принцип работы мартеновской печи заключается в следующем: топливо (газ и воздух), проходя через предварительно нагретые насадки регенераторов, нагреваются до температуры 1000-1200С и в нагретом состоянии подаются в печь через головку, при сгорании топлива образуется факел с температурой 1800-1900С. пройдя через рабочее пространство и передав тепло материалам, расположенным в ней, раскалённые продукты сгорания попадают в головку, расположенную в противоположной стороне печи, после этого они попадают в другую пару насадок регенераторов и по системе боровов уходят к котлу-утилизатору или к трубе.

Насадки рекуператоров с правой стороны постепенно охлаждаются, а насадки регенераторов левой стороны постепенно нагреваются. Когда регенераторы, через которые проходят в печь газ и воздух, уже не в состоянии нагревать их до нужной температуры, а регенераторы, через которые из печи уходит дым, перегреваются, происходит изменение направления движения газов в печи, для чего предусмотрены перекидные клапаны. Операцию называют перекидкой клапанов. Холодный воздух и газ направляются через хорошо нагретые левые регенераторы, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, постепенно нагревая остывшие правые регенератор, затем цикл повторяют.

Чем выше удаётся повысить температуру поступающих в печь газа и воздуха, тем выше температура факела и тем лучше работает печь. Повысить температуру факела можно и путём замены части либо всего воздуха кислородом, при полной замене рекуператоры оказываются ненужными. Газы из рекуператора попадают сначала в шлаковик, а уже затем по вертикальному каналу в головку печи. Шлаковики служат для улавливания плавильной пыли и шлаковых частиц, уносимых продуктами сгорания из рабочего пространства, этим насадки рекуператоров предохраняются от засорения. Обычно стремятся использовать тепло отходящих газов. Направляя их по системе боровов в котёл-утилизатор. Если котёл-утилизатор не установлен, то газы по боровам направляются в трубу.

Всё строение мартеновской печи делится на верхнее и нижнее. Верхнее строение расположено над площадкой мартеновского цеха на высоте 5-7м над уровнем пола цеха. Оно состоит из рабочего пространства печи и головок с отходящими вниз вертикальными каналами. Нижняя часть расположена под рабочей площадкой и состоит из шлаковиков. Регенеративных камер с насадками и боровов с перекидными устройствами.

Рабочее пространство мартеновской печи ограничено сверху сводом, снизу - подом. На границе задней стенки и подины располагается отверстие для выпуска плавки. В передней стенке находятся завалочные окна, через которые производят загрузку шихты. Они закрыты специальными футерованными крышками с гляделками.

Из всех элементов печи рабочее пространство находится в наиболее тяжёлых условиях. Огнеупорные материалы подвергаются резким тепловым и механическим ударам, а также химическому воздействию расплавленных металла и шлака. Стойкостью элементов рабочего пространства печи определяют стойкость всей печи и, следовательно, сроки промежуточных и капитальных ремонтов. Выбор футеровки для подины мартеновской печи определяется характеристикой шлаков. Если при плавке стали шлаки кислые, то подину нужно изготовлять из кислых огнеупорных материалов, если шлаки основные- то из основных.

Верхний (рабочий) слой кислой подины выполняют из кварцевого песка, основной – из магнезитового, реже доломитового порошка. Заднюю и переднюю стенку кислой мартеновской печи выкладывают из динасового кирпича, основной - из магнезитового. Те места ванны, которые соприкасаются во время плавки со шлаком, после выпуска плавки оказываются несколько повреждёнными, поэтому после каждой плавки подину ремонтируют (набрасывают песок, магнезитовый или доломитовый порошок). Эта процедура осуществляется с помощью специальных заправочных машин.

Свод мартеновской печи практически не соприкасается со шлаком и металлом, поэтому его можно изготавливать из кислых и основных огнеупоров независимо от типа процесса, для их футеровки применяют динасовый или термостойкий магнезитохромитовый кирпич. Арочные своды не применяются, и свод приходится выполнять распорно-подвесным с креплением и прокладками между кирпичами, а это усложняет и удорожает конструкцию. Основные магнезитохромитовые своды получили широкое распространение, их стойкость составляет 300-1000 плавок (динасовых – 200-350 плавок).

При конструировании и строительстве мартеновских печей применяются заранее подготовленные крупные блоки, что позволяет существенно сократить время строительства и ремонта печи, также часто применяются водоохлаждаемые конструкции вместо обычной футеровки. Во время работы внутренняя поверхность их покрывается гарнисажем и стойкость их повышается.

Большое значение для хорошей работы печей имеет также правильный выбор конструкции головок, через которые в печь подаётся топливо и воздух. Головки должны обеспечивать: хорошую настильность факела по всей длине ванны, минимальное сопротивление при отводе продуктов сгорания из рабочего пространства, хорошее перемешивание топлива и воздуха перед их подачей в рабочее пространство печи.

Отходящие из рабочего пространства печи дымовые газы проходят через головку и по вертикальным каналам попадают в шлаковики, в которых оседает 50-75% плавильной пыли. Почти вся пыль представляет собой основные окислы, поэтому для кладки этих элементов часто применяют термостойкий магнезитохромитовый кирпич.

Из шлаковиков отходящие газы пи температуре 1500-1550С попадают в насадки регенераторов, объём насадки регенераторов и величина поверхности её нагрева тесно связаны друг с другом, от них зависят основные показатели работы печи - производительность и расход топлива. Регенераторы должны обеспечивать постоянную высокую температуру подогрева топлива и воздуха. В наиболее тяжёлых условиях работают верхние ряды насадок. Из поднасадочного пространства отходящие газы при температуре 500-700С попадают в борова, которые предназначены для подвода к регенераторам газа, воздуха и отвода от них продуктов сгорания к трубе или к котлу-утилизатору. Высота дымовых труб современных крупных мартеновских печей превышает 100м.

Мартеновская печь- агрегат реверсивного действия, в котором направление движения газов по системе печи периодически меняется. Для этого в боровах, газопроводах и воздуховодах устанавливают систему шиберов, клапанов, дросселей, задвижек, объединяемых общим названием - перекидные клапаны. В современных печах операция перекидки клапанов полностью автоматизирована.