Конструкция, методика расчёта мартеновских печей черной металлургии - Дипломная работа

Все промышленные печи, в соответствии с характером их работы, могут быть разделены на три основные группы: электрические, шахтные и пламенные. В этих печах, так же как и в пламенных, только часть рабочего пространства занята садкой. Большая же часть рабочего пространства занята раскаленным воздухом или специальной атмосферой. Пламенные печи отличаются тем, что в них, во-первых, источником тепла является сгорающее топливо и, во-вторых, только небольшая часть рабочего пространства занята металлом, а остальная, большая часть рабочего пространства, занята пламенем или раскаленными продуктами сгорания топлива. Мартеновская печь служит для получения стали заданного состава из металлической шихты, загружаемой в печь.Мартеновские печи строят двух типов: стационарные и качающиеся. Такие печи применяют только в случае переработки чугуна с повышенным содержанием фосфора или кремния. Наибольшее распространение получили основные печи, так как они позволяют перерабатывать разнообразную по составу шихту с повышенным содержанием вредных примесей (фосфора, серы). Подина этих печей наваривается магнезитом или смесью магнезита с доломитом, т. е. основными огнеупорными материалами. Емкостью (или садкой) мартеновской печи называется вес металлической части шихты, загружаемой в печь для одной плавки.Увеличение ширины ванны сверх оптимальной затрудняет загрузку материалов в печь. В передней стенке сделаны рабочие окна, через которые загружается шихта, а также осуществляется заливка чугуна (при работе на жидком чугуне) и спуск шлака. В задней стенке предусмотрено отверстие для выпуска стали и отверстие для шлака (при работе на жидком чугуне), которое находится выше уровня порога рабочих окон. Первое требование удовлетворяется при больших скоростях выхода топлива и воздуха из головки, что может быть достигнуто при относительно малом сечении на выходе из нее. Головки Вентури (рисунок 2) применяются на печах, работающих на газообразном топливе.Огнеупорный кирпич, применяемый для кладки рабочего пространства, работает в наиболее тяжелых условиях. Он должен отличаться высокой огнеупорностью хорошей строитель прочностью при высоких температурах (до 1800о) и устойчивостью против механического и физико-химического воздействия материалов плавки. Для кладки рабочего пространства широкое распространение получили основные огнеупоры. В настоящее время в большинстве случаев свод выкладывают из термостойкого хромомагнезита.От интенсивности передачи тепла твердой шихте или жидкой ванне зависит скорость нагрева и плавления шихтовых материалов и качество работы мартеновской печи в целом. Большая часть различных мер (совершенствование конструкции головок и печи в целом, организация факела и режима завалки и т. д.) направлена на то, чтобы создать условия, при которых максимум подведенного тепла в печь передавался бы непосредственно металлу. В настоящее время, благодаря применению топлива высокой теплоты сгорания, а также вследствие высокого подогрева газа и воздуха, обогащения воздуха кислородом и т. д. можно получить температуру в печи до 2000° и выше почти в течение всей плавки. Если принять, что все тепло металлу (ванне) передается только излучением и считать, что поверхность металла имеет какую-то среднюю температуру Тм, то теплообмен между поверхностью металла и рабочим пространством печи в целом (пламенем и внутренней поверхностью стен и свода) может быть выражен уравнением ккал/час, где - тепловой поток, передаваемый металлу, ккал/час; Следовательно, передача тепла металлу может быть увеличена не только за счет повышения разности температур печи и металла, но и за счет увеличения степени черноты пламени (степени черноты поверхности металла, шлака и кладки достаточно высоки 0,7 - 0,95 и в отличие от черноты пламени практически не поддаются регулированию), а также и поверхности металла .Его назначение - устранить нарушения в кладке подины, вызванные механическими и физико-химическими воздействиями на нее шихтовых материалов предыдущей плавки.Этот период характеризуется наиболее благоприятными условиями для передачи тепла шихте. К ним относятся: низкая температура и большая поверхность твердой шихты; возможность проникновения горячих газов в толщу слоя шихты, т. е. возможность развития конвективного теплообмена (до 15%); отсутствие опасности поджога свода и т. д.Этот период необходим, чтобы поднять температуру шихты до значения, несколько превышающего температуру плавления чугуна. Если чугун заливать на непрогретую шихту, то относительно холодная шихта охладит его до температуры ниже температуры его плавления, что приведет к так называемому «закозлению» шихты.При скрап-процессе, т. е. при работе на твердом чугуне, плавление начинается сразу после завалки, когда еще не образовалось зеркало жидкой ванны. Во время скрап-рудного процесса (т. е. работы на жидком чугуне) плавление твердой шихты протекает под слоем шлака в жидком чугуне (при 65-75% чугуна в шихте по весу). В этом случае, как и для второй половины периода плавления при скрап-процессе, вс

Содержание

Задание 3

Введение 4

1 Конструкция мартеновских печей 5

1.1 Верхнее строение печи 6

1.2 Нижнее строение печи 9

1.3 Кладка мартеновской печи 9

2 Тепловая работа мартеновской печи 10

2.1 Период заправки печи 12

2.2 Период завалки 12

2.3 Период нагрева 12

2.4 Период плавления металлической части шихты 13

2.5 Период доводки 14

3 Методика расчета 14

Заключение 18

Список использованных источников 19

Все промышленные печи, в соответствии с характером их работы, могут быть разделены на три основные группы: электрические, шахтные и пламенные.

В электрических печах источником тепла является электроэнергия. В этих печах, так же как и в пламенных, только часть рабочего пространства занята садкой. Большая же часть рабочего пространства занята раскаленным воздухом или специальной атмосферой.

В шахтных печах весь объем рабочего пространства заполнен материалами в виде кусков, а раскаленные газы проходят через эти материалы. К таким относятся доменные печи, вагранки.

Пламенные печи отличаются тем, что в них, во-первых, источником тепла является сгорающее топливо и, во-вторых, только небольшая часть рабочего пространства занята металлом, а остальная, большая часть рабочего пространства, занята пламенем или раскаленными продуктами сгорания топлива. Примером таких печей могут служить методические, мартеновские и другие.

В черной металлургии основным сталеплавильным агрегатом является мартеновская печь. Мартеновская печь служит для получения стали заданного состава из металлической шихты, загружаемой в печь.

В настоящее время действуют мартеновские печи разнообразных конструкций; они различаются в зависимости от емкости печи, вида процесса и применяемого топлива. Наибольшее распространение получили мартеновские печи емкостью 200 - 600 тонн, работающие на шихте, состоящей из 55 - 60 %жидкого чугуна и 45 - 40 % стального скрапа. Для окислении примесей чугуна и образования шлака в шихту вводится 3 - 8 % железной руды (от массы металлической шихты) и 4 - 7 % известняка. Печи работают на газомазутном или газовом отоплении с использованием кислорода для интенсификации процесса.

Мартеновская печь состоит из следующих элементов: рабочего пространства, головок и вертикальных каналов, шлаковиков, регенераторов, боровов, системы перекидных устройств, котлов-утилизаторов, газоочистки и дымовой трубы.