Мартеновские печи википедия: HTTP status 503 — server temp down, временная недоступность

Содержание

История производства и использования железа — Википедия Wiki Русский 2022

Для производства железа исторически применялось несколько технологий, которые сложно расположить в хронологическом порядке.

Метеоритное железо

Использование железа началось намного раньше, чем его производство. Иногда люди находили куски серовато-чёрного металла, попавшие на Землю с метеоритами — метеоритное железо, использовали их для изготовления оружия: перековывали в кинжалы или наконечники копий. Метеоритное железо было более прочным и пластичным, чем бронза, и дольше «держало» остроту лезвия. Поскольку железные метеориты содержали железоникелевый сплав, можно предположить, что качество некоторых уникальных кинжалов могло соперничать с современным ширпотребом[4]. Однако, та же уникальность приводила к тому, что такое оружие оказывалось не на поле боя, а в сокровищнице очередного правителя.

Сыродутная печь

Первым устройством для получения железа из руды стала одноразовая сыродутная печь (сыродутный горн, домница). Несмотря на наличие недостатков способ получения железа с использованием такой печи долгое время оставался единственным способом получения железа из руды. На Руси появление первых домниц относят к IX веку[5].

Впервые железо научились обрабатывать народы Анатолии. Древние греки считали, что открывателями железа был народ халибов. В литературе этот народ назывался устойчивым выражением «отец железа». Слово «сталь» на греческом языке («Χάλυβς») происходит от этого этнонима.

«Железная революция» началась на рубеже I тысячелетия до нашей эры в Ассирии. Железные мечи научились изготавливать представители Гальштатской культуры. С VIII века до нашей эры сварочное железо быстро стало распространяться в Европе, в III веке до нашей эры оно вытеснило бронзу в Галлии, во II веке новой эры появилось в Германии, а в VI веке уже широко употреблялось в Скандинавии; племенами же, проживающими на территории будущей Руси — киммерийцами, а позже скифами и сарматами — железо использовалось ещё до н. э.. В Японии железный век наступил только в VII веке нашей эры.

Известный популяризатор науки Айзек Азимов так описывает историю перехода человечества из бронзового века в железный[6]:

Где-то около XV—XIV вв. до н. э. техника выплавки и науглероживания железа была разработана в кавказских предгорьях в Урарту. Эта страна находилась тогда под властью Хеттского царства, которое находилось на высшей точке своей мощи. Хеттские цари тщательно охраняли монополию на новую технику, ибо понимали её важность. Вначале получали только маленькие партии железа, и в течение нескольких столетий оно стоило порой в сорок раз дороже серебра. Но ещё до того, как выплавку можно было увеличить, а хеттам — этим воспользоваться, им пришёл конец. Хеттское царство было разрушено во время беспорядков, последовавших за движением «народов моря», и хеттская монополия на железо была нарушена. Технология выплавки железа быстро распространялась в том числе, конечно, в Ассирию, которая граничила с «железным царством» Урарту.

Торговля железом восстановила процветание Ассирии. Открылся путь для новых завоеваний.

Вторгшиеся в Грецию дорийские племена обладали железным оружием, именно поэтому они так легко покорили вооруженных бронзой ахейцев. Было железо и у «народов моря», и, когда филистимляне захватывали ханаанское побережье, в сражениях они использовали железное оружие, Но они были не настолько глупы, чтобы раскрывать секрет выплавки железа. Пока им удавалось хранить эту техническую тайну, израильтянам приходилось обороняться более примитивным оружием. Благодаря железу филистимляне не только легко закрепились на побережье, но и обложили данью ближайшие к ним племена. Около двух веков (до прихода к власти Давида в 1013 году до н. э.) им удавалось господствовать над более многочисленными израильскими племенами.

Первым шагом в зарождающейся чёрной металлургии было получение железа путём восстановления его из окиси. Болотная руда перемешивалась с древесным углём и закладывалась в печь. При высокой температуре, создаваемой горением угля, углерод начинал соединяться не только с атмосферным кислородом, но и с тем кислородом, который был связан с атомами железа.

После выгорания угля в печи оставалась так называемая «крица» — комок пористого восстановленного железа с примесью большого количества шлаков. Крицу потом снова разогревали и подвергали обработке ковкой, выколачивая шлак из железа. Полученный брусок железа (в котором всё же оставалось 2—4 % шлака) назывался «кричной болванкой». Долгое время ковка была основным процессом в технологии производства железа, причём, с приданием изделию формы она была связана в последнюю очередь. Ковкой получался сам материал.

Сварное оружие

Сталь производилась уже из готового железа путём насыщения углеродом последнего. При высокой температуре и недостатке кислорода углерод, не успевая окисляться, пропитывал железо. Чем больше было углерода, тем твёрже оказывалась сталь после закалки.

Как можно было заметить, ни один из перечисленных выше сплавов не обладает таким свойством, как упругость. Железный сплав может приобрести это качество, только если в нём возникает чёткая кристаллическая структура, что происходит, например, в процессе застывания из расплава. Проблема же древних металлургов заключалась в том, что расплавить железо они не могли. Для этого требуется разогреть его до 1540 °C, в то время как технологии древности позволяли достичь температур в 1000‑1300 °C. Вплоть до середины XIX века было невозможно расплавить железо и сталь с содержанием углерода менее 0,4 %, так как плавкость железных сплавов снижается по мере уменьшения концентрации углерода.

Таким образом ни железо, ни сталь сами по себе для изготовления оружия не годились. Орудия и инструменты из чистого железа выходили слишком мягкими, а из чистой стали — слишком хрупкими. Потому, чтобы изготовить, например, меч, приходилось делать «бутерброд» из двух пластин железа, между которыми закладывалась стальная пластина. При заточке мягкое железо стачивалось и появлялась стальная режущая кромка.

Такое оружие, сваренное из нескольких слоёв с разными механическими свойствами, называлось сварным. Общими недостатками этой технологии являлись излишняя массивность и недостаточная прочность изделий. Сварной меч не мог пружинить, вследствие чего неизбежно ломался или гнулся при ударе о непреодолимую преграду.

Отсутствием упругости недостатки сварного оружия не исчерпывались. В дополнение к упомянутым недостаткам, его, например, невозможно было «толком» заточить. Железу можно было придать какую угодно остроту (хотя и стачивалось оно быстро), но и тупилась мягкая режущая кромка из железа почти мгновенно. Сталь же точиться не желала — режущая кромка крошилась. Здесь налицо полная аналогия с карандашами — мягкий грифель легко сделать острым, но он сразу затупится, а твёрдый до особой остроты не доведёшь — десять раз сломается. Так что, бритвы приходилось делать из железа и затачивать заново ежедневно.

В целом же сварное оружие не превосходило остротой столовый нож. Уже одно это обстоятельство требовало делать его достаточно массивным для придания удовлетворительных рубящих свойств.

Единственной мерой, позволяющей достичь сочетания остроты и твёрдости в рамках технологии сварки, была закалка изделия уже после его заточки. Применим же этот метод становился в случае, если стальная режущая кромка приваривалась просто к железному обуху, а не заключалась в «бутерброд» из железа. Либо после заточки могли быть закалены клинки, у которых железный сердечник покрывался снаружи сталью. Недостатком такого метода было то, что заточка оказывалась возможна лишь однажды. Когда стальное лезвие повреждалось и тупилось, весь клинок приходилось перековывать.

Тем не менее именно освоение техники сварки — несмотря на все её недостатки — произвело настоящий переворот во всех сферах человеческой деятельности и привело к огромному возрастанию производительных сил. Сварные орудия были вполне функциональны и, при том, общедоступны. Только с их распространением каменные орудия оказались окончательно вытеснены, и наступил век металла.

Железные орудия решительно расширили практические возможности человека. Стало возможным, например, строить рубленные из брёвен дома — ведь железный топор валил дерево уже не в три, как медный, а в 10 раз быстрее, чем каменный. Широкое распространение получило и строительство из тёсаного камня. Он, естественно, употреблялся и в эпоху бронзы, но большой расход сравнительно мягкого и дорогого металла решительно ограничивал такие эксперименты. Значительно расширились также и возможности земледельцев.

Булатная сталь и дамаск

Увидеть железо жидким металлурги смогли только в XIX веке, однако ещё на заре железной металлургии — в начале I тысячелетия до нашей эры — индийские мастера сумели решить проблему получения высокоуглеродистой стали с композитной структурой. Такую сталь называли булатом, но из-за сложности изготовления и отсутствия необходимых материалов в большей части мира эта сталь так и осталась индийским секретом на долгое время.

Более технологичный путь получения упругой стали, при котором не требовались ни особо чистая руда, ни графит, ни специальные печи, был найден в Китае во II веке нашей эры.{N}x} , где N{\displaystyle N}  — количество проковок, а x{\displaystyle x}  — изначальное количество видов (слоёв) стали, сковываемой в «бутерброд». При каждой ковке количество слоёв удваивалось, а после 12 проковок количество слоёв достигало 4096, и слои становились неразличимы.

Штукофен

Более высокую, по сравнению с сыродутной печью, ступень в развитии чёрной металлургии представляли собой постоянные высокие печи, называемые в Европе штукофенами. Это действительно была высокая печь — с четырёхметровой трубой для усиления тяги. Мехи штукофена «качались» уже несколькими людьми, а иногда и водяным двигателем. Штукофен имел дверцы, через которые раз в сутки извлекалась крица.

Изобретены штукофены были в Индии в начале первого тысячелетия до новой эры. В начале нашей эры они попали в Китай, а в VII веке вместе с «арабскими» цифрами арабы заимствовали из Индии и эту технологию. В конце XIII века штукофены стали появляться в Германии и Чехии (а ещё до того были на юге Испании) и в течение следующего века распространились по всей Европе.

Производительность штукофена была несравненно выше, чем сыродутной печи — в день он давал до 250 кг железа, а температура в нём оказывалась достаточна для науглероживания части железа до состояния чугуна. Однако штукофенный чугун при остановке печи застывал на её дне, смешиваясь со шлаками, а очищать металл от шлаков умели тогда только ковкой, но как раз ей-то чугун и не поддавался. Его приходилось выбрасывать.

Иногда, впрочем, штукофенному чугуну пытались найти какое-то применение. Например, древние индусы отливали из грязного чугуна гробы, а турки в начале XIX века — пушечные ядра. Трудно судить, сколь хорошими были гробы, но ядра из него получались невысокого качества.

Ядра для пушек из железистых шлаков в Европе отливали ещё в конце XVI века. Из литой брусчатки делались дороги. В Нижнем Тагиле до сих пор сохранились здания с фундаментами из литых шлаковых блоков[7].

Блауофен

Металлурги давно заметили связь между температурой плавления и выходом продукта — чем выше была температура, тем большую часть содержащегося в руде железа удавалось восстановить. Потому рано или поздно им приходила мысль улучшить штукофен — добавить предварительный подогрев воздуха и увеличить высоту трубы. В середине XV века в Европе появились печи нового типа — блауофены, которые сразу преподнесли сталеварам неприятный сюрприз.

Более высокая температура действительно значительно повысила выход железа из руды, но она же повысила и долю железа науглероживающегося до состояния чугуна. Теперь уже не 10 %, как в штукофене, а 30 % выхода составлял чугун — «свиное железо», ни к какому делу не годное. В итоге, выигрыш часто не окупал модернизации.

Блауофенный чугун, как и штукофенный, застывал на дне печи, смешиваясь со шлаками. Он выходил несколько лучшим, так как его самого было больше, следовательно, относительное содержание шлаков выходило меньше, но продолжал оставаться малопригодным для литья. Чугун, получаемый из блауофенов, оказывался уже достаточно прочен, но оставался ещё очень неоднородным. Из него выходили только предметы простые и грубые — кувалды, наковальни, пушечные ядра.

Кроме того, если в сыродутных печах могло быть получено только железо, которое потом науглероживалось, то в штукофенах и блауофенах внешние слои крицы оказывались состоящими из стали. В блауофенных крицах стали было даже больше, чем железа. С одной стороны, это было хорошо, но вот отделить сталь от железа оказалось весьма затруднительно. Содержание углерода становилось трудно контролировать. Только долгой ковкой можно было добиться однородности его распределения.

В своё время, столкнувшись с этими затруднениями, индусы не стали двигаться дальше, а занялись тонким усовершенствованием технологии и пришли к получению булата. Но индусов в ту пору интересовало не количество, а качество продукта. Европейцы, экспериментируя с чугуном, скоро открыли передельный процесс, поднявший металлургию железа на качественно новый уровень.

Доменная печь

Следующим этапом в развитии металлургии стало появление доменных печей. За счёт увеличения размера, предварительного подогрева воздуха и механического дутья, в такой печи всё железо из руды превращалось в чугун, который расплавлялся и периодически выпускался наружу. Производство стало непрерывным — печь работала круглосуточно и не остывала. За день она выдавала до полутора тонн чугуна. Перегнать же чугун в железо в горнах было значительно проще, чем выколачивать его из крицы, хотя ковка все равно требовалась — но теперь уже выколачивали шлаки из железа, а не железо из шлаков.

Хотя найденные в Китае чугунные изделия восходят к V веку до нашей эры[8], самые ранние доменные печи, производящие чугун в «чушках» (слитках), который мог переплавляться в очищенный чугун в вагранках, датируются III—II веками до нашей эры. Подавляющее большинство обнаруженных ранних мест доменного производства относятся к периоду после введения государственной монополии на соль и железорудную промышленность в 117 году до нашей эры (период правления императора У-ди, 141—87 до н. э.) в эпоху династии Хань (202 год до нашей эры — 220 год нашей эры). Большинство железоделательных мест, открытых до 117 года до нашей эры, занимались лишь литьём из заготовок, выплавленных в доменных печах в других районах, отдалённых от населённых пунктов[9][10].

В Европе доменные печи впервые были применены на рубеже XV—XVI веков. На Ближнем Востоке и в Индии эта технология появилась только в XIX веке (в значительной степени, вероятно, потому, что водяной двигатель из-за характерного дефицита воды на Ближнем Востоке не употреблялся). Наличие в Европе доменных печей позволило ей обогнать в XVI веке Турцию если не по качеству металла, то по валу. Это оказало несомненное влияние на исход борьбы, особенно когда оказалось, что из чугуна можно лить пушки.

Георгий Агрикола так описывает средневековую технологию плавки[11]:

Обычай выдающихся плавильщиков, умеющих управлять четырьмя элементами (имеются в виду земля, воздух, огонь и вода — вне цитаты), таков. Они смешивают в правильных пропорциях руды, содержащие земли, и загружают их в печи. Затем льют нужное количество воды и умело управляют движением воздуха, поступающего из мехов, забрасывая руду туда, где огонь горит с наибольшей силой. Мастер равномерно обрызгивает водой внутреннее пространство печи, слегка увлажняя древесный уголь с тем, чтобы к нему приставали мелкие частицы руды; иначе эти частицы приводятся в движение силой дутья и огня и уносятся вместе с дымом.

Также Агрикола верно объясняет необходимость изменения конструкции печи в зависимости от типа руд[11]:

Так как природа руд, подлежащих плавке, бывает различной, плавильщикам приходится устраивать горн то выше, то ниже и устанавливать трубу, куда вводятся насадки мехов под меньшим или большим углом для того, чтобы дутье при надобности было более или менее сильным. Если руды нагреваются и плавятся легко, то для работы плавильщиков необходим низкий горн, а труба должна быть установлена под небольшим углом, чтобы дутье было легкое. Наоборот, если руды нагреваются и плавятся медленно, то требуется высокий горн, а труба должна быть установлена с крутым уклоном, чтобы обеспечить сильное дутье. Для руд этого рода нужна весьма горячая печь, в которой сначала расплавляются шлаки, штейны или легкоплавкие камни для того, чтобы руда не могла пригореть к поду горна и закрыть выпускное отверстие.

Передельный процесс

С XVI века в Европе получил распространение так называемый передельный процесс в металлургии — технология, при которой железо ещё при получении за счёт высокой температуры плавления и интенсивного науглероживания перегонялось в чугун, а уже затем, жидкий чугун, освобождаясь от лишнего углерода при отжиге в горнах, превращался в сталь.

Применение угля, коксование, пудлингование, горячее дутьё

С начала XVII века европейской кузницей стала Швеция, производившая половину железа в Европе. В середине XVIII века её роль в этом отношении стала стремительно падать в связи с очередным изобретением — применением в металлургии каменного угля.

Прежде всего надо сказать, что до XVIII века включительно каменный уголь в металлургии практически не использовался — из-за высокого содержания вредных для качества продукта примесей, в первую очередь — серы. С XVII века в Англии каменный уголь, правда, начали применять в пудлинговочных печах для отжига чугуна, но это позволяло достичь лишь небольшой экономии древесного угля — большая часть топлива расходовалась на плавку, где исключить контакт угля с рудой было невозможно.

Потребление же топлива в металлургии уже тогда было огромно — домна (доменная печь) пожирала воз угля в час. Древесный уголь превратился в стратегический ресурс. Именно изобилие дерева в самой Швеции и принадлежащей ей Финляндии позволило шведам развернуть производство таких масштабов. Англичане, имевшие меньше лесов (да и те были зарезервированы для нужд флота), вынуждены были покупать железо в Швеции до тех пор, пока не научились использовать каменный уголь. Его ввёл в употребление в XVII веке Клемент Клерк и его мастера кузнечных дел и литья.

С 1709 году в местечке Коулбрукдейл Абрахам Дарби, основатель целой династии металлургов и кузнецов, использовал кокс для получения чугуна из руды в доменной печи. Из него поначалу делали лишь кухонную утварь, которая отличалась от работы конкурентов лишь тем, что её стенки были тоньше, а вес меньше. В 1750-х годах сын Дарби (Абрахам Дарби II) построил ещё несколько домен, и к этому времени его изделия были ещё и дешевле, чем изготовленные на древесном угле. В 1778 году внук Дарби, Абрахам Дарби III, из своего литья построил в Шропшире знаменитый Железный мост, первый мост в Европе, полностью состоящий из металлических конструкций.

Для дальнейшего улучшения качества чугуна в 1784 году Генри Корт разработал процесс пудлингования. Среди многих металлургических профессий того времени, пожалуй, самой тяжелой была профессия пудлинговщика. Пудлингование было основным способом получения железа почти на протяжении всего XIX века. Это был очень тяжёлый и трудоёмкий процесс. Работа при нём шла так. На подину пламенной печи загружались чушки (слитки) чугуна; чушки расплавляли. По мере выгорания из металла углерода и других примесей температура плавления металла повышалась, и из жидкого расплава начинали «вымораживаться» кристаллы довольно чистого железа. На подине печи собирался комок слипшейся тестообразной массы. Рабочие-пудлинговщики приступали к операции накатывания крицы при помощи железного лома. Перемешивая ломом массу металла, они старались собрать вокруг лома комок, или крицу, железа. Такой комок весил до 50—80 кг и более. Крицу вытаскивали из печи и подавали сразу под молот — для проковки с целью удаления частиц шлака и уплотнения металла[7].

Рост производства и улучшение качества английского металла к концу XVIII века позволило Великобритании полностью отказаться от импорта шведского и российского железа. Развернулось сооружение каналов, позволявших перевозить уголь и металлы.

С 1830 по 1847 год производство металла в Англии возросло более чем в 3 раза. Применение горячего дутья при плавке руды, начавшееся в 1828 году, втрое сократило расход топлива и позволило использовать в производстве низшие сорта каменного угля, С 1826 по 1846 год экспорт железа и чугуна из Великобритании увеличился в 7,5 раза[12].

Конвертерное производство и мартеновские печи

В 1856 году Генри Бессемер получил патент на новую технологию производства стали (бессемеровский процесс). Он изобрёл конвертер — устройство, в котором сквозь жидкий чугун, получаемый в доменных печах, продувался воздух. В конвертере происходит выгорание углерода, растворённого в железе, что позволяет получать сталь в существенно больших количествах, чем это было ранее доступно.

Альтернативой применения конвертера на протяжении XX века являлась мартеновская печь, в которой также происходило дожигание углерода. К концу XX века мартеновские печи стали очевидно устаревшей технологией и были вытеснены кислородно-конвертерным производством стали.

В середине XX века был изобретён турбодетандер, позволяющий снизить затраты на производство кислорода. Кислород стал достаточно дешёвым, чтобы получить массовое применение в сталелитейной промышленности. Продувка расплавленного чугуна кислородом существенно разогревает металл, что упрощает производство (железо не «вымораживается», а остаётся жидким), позволяет также в конвертер сбрасывать металлолом для переплавки, а также в ряде случаев улучшает качество металла за счёт отсутствия растворённого в металле азота.

Электрометаллургия

Способность постоянного электрического тока восстанавливать металлы была обнаружена ещё в самом начале XIX века, однако отсутствие мощных источников электроэнергии ограничивало применение этих процессов лабораторными исследованиями. Появление в начале XX века мощных электростанций позволило создать промышленные технологии электрометаллургии. Изначально такие процессы применялись для производства цветных металлов, но к середине XX века пришли и в чёрную металлургию. Широкое применение нашли процессы электрической рудовосстанавливающей плавки, при которой железная руда, смешенная с незначительным количеством углерода, подвергается воздействию мощной электрической дуги, где происходит электрическое восстановление железа на катоде и выгорание примесей на аноде. Таким способом удаётся получить чугун высокого качества, сократить расход кислорода и снизить уровень выбросов углекислого газа. Передельные электрометаллургические процессы дают возможность плавить чугун в вакууме, в среде защитного газа, в присутствии химически активных легирующих элементов, что позволяет получать легированные стали высокого качества и специальные стали (жаропрочные, радиационно стойкие). Стали, получение которых возможно только электрометаллургическими процессами называют электросталями.

Восстановление водородом

Доменные печи и конвертерное производство является достаточно современным, но весьма грязным для экологии процессом. При том, что большая часть железа получается в кислородно-конвертерном производстве, велики и выбросы углекислого и угарного газов в атмосферу. Модной альтернативой становится прямое восстановление железа из руды водородом. При этом образующиеся частички железа расплавляются в электрических печах, после чего добавляется углерод и получается сталь.

Кузнецы-любители

Первыми производство железных изделий организовали кузнецы-любители — обычные крестьяне, промышлявшие таким ремеслом в свободное от обработки земли время. Кузнец сам находил «руду» (болотная руда вблизи ржавого болота или красный песок), сам выжигал уголь, сам строил сыродутную печь и выплавлял железо, сам ковал, сам обрабатывал.

Умение мастера на данном этапе закономерно было ограничено выковыванием изделий самой простой формы. Инструментарий же его состоял из мехов, каменных молота и наковальни и точильного камня. Железные орудия производились с помощью каменных инструментов.

Если удобные для разработки залежи руды имелись поблизости, то и целая деревня могла заниматься производством железа, но такое было возможным только при наличии устойчивой возможности выгодного сбыта продукции, чего практически не могло быть в условиях натурального хозяйства.

При такой организации производства железа, никогда не удавалось за его счёт полностью покрыть все потребности в самом простом оружии и самых необходимых орудиях труда. Из камня продолжали изготавливаться топоры, из дерева — гвозди и плуги. Металлические доспехи оставались недоступными даже для вождей. Концентрация железных изделий составляла всего порядка 200 граммов на душу населения[источник не указан 1872 дня].

На таком уровне доступности железа находились в начале нашей эры наиболее отсталые племена среди бриттов, германцев и славян. В XII‑XIII веке прибалты и финны сражаясь с крестоносцами пользовались ещё каменным и костяным оружием. Все эти народы умели уже делать железо, но ещё не могли получить его в необходимом количестве.[источник не указан 1872 дня]

Профессиональные кузнецы

Следующим этапом развития чёрной металлургии были профессиональные кузнецы, которые всё ещё сами выплавляли металл, но на добычу железоносного песка и выжигания угля чаще уже отправляли других мужиков — в порядке натурального обмена. На этом этапе кузнец, обычно, уже имел помощника-молотобойца и как-то оборудованную кузницу.

С появлением кузнецов концентрация железных изделий возрастала в 4‑5 раз. Теперь уже каждый крестьянский двор мог быть обеспечен персональным ножом и топором. Возрастало и качество изделий. Кузнецы профессионалы, как правило, владели техникой сварки и могли вытягивать проволоку. В принципе, такой умелец мог получить и дамаск, если знал как, но производство дамаскового оружия требовало такого количества железа, что не могло ещё быть сколько-то массовым.

В XVIII-XIX веках деревенские кузнецы умудрялись даже изготовлять стволы к нарезному оружию, но в этот период они уже пользовались оборудованием, которое сделали не сами. Некоторого масштаба перенос ремесленного производства из города в деревню становился возможным на таком этапе развития города, когда стоимость даже довольно сложного оборудования оказывалась незначительной.

Средневековые же деревенские кузнецы сами делали свои орудия труда. Как умели. Поэтому рядовой мастер обычно преуспевал в изготовлении предметов простой плоской формы, но положительно затруднялся, когда требовалось изготовить трёхмерное изделие, или состыковать несколько изделий между собой — что, например, требовалось для создания надёжного шлема. Изготовить же такое сложное изделие, как спусковой механизм для арбалета, деревенскому кузнецу было непосильно — для этого ведь потребовались бы даже измерительные устройства.

Не было у кустарных кузнецов и специализации — и мечи, и иголки, и подковы делал один и тот же мастер. Более того, во все времена сельские кузнецы были заняты в первую очередь именно изготовлением наиболее необходимых односельчанам простейших производственных и бытовых орудий, но не оружия.

Впрочем, последнее отнюдь не отменяет того обстоятельства, что в примитивных культурах даже самый заурядный кузнец считался несколько сродни колдуну, хотя, более адекватно его можно уподобить художнику. Выковывание даже обычного меча было настоящим искусством.

Теоретически всё выглядело просто: надо только наложить одна на другую три полоски металла, проковать их, и клинок готов. На практике, однако, возникали проблемы — с одной стороны надо было добиться прочной сварки и даже взаимопроникновения слоев, а с другой, нельзя было нарушать равномерность толщины слоя (а она-то и была — с лист бумаги) и, тем более, допустить, чтобы слой разорвался. А, ведь, обработка производилась тяжёлым молотом.

До разделения труда между городом и деревней годовое производство железа не превышало 100 граммов в год на человека, форма изделий была очень простой, а качество — низким, и, когда описывается вооружение какого-нибудь варяга, систематически упускается из вида, что речь идёт об оружии вождя, откопанном в его кургане. Варвары, которым курганы не полагались, вооружались существенно проще. На данном уровне развития производительных сил (характерном, например, для галлов, франков, норманнов, Руси X века) тяжёлое вооружение могло иметься только у аристократии — не более одного воина в броне на 1000 человек населения.

На новый уровень металлообрабатывающая промышленность вступила только тогда, когда стало возможным разделение труда и возникновение специальностей. Мастер железо покупал, причём уже нужного качества, покупал инструменты, необходимые по его профилю, и нанимал подмастерьев. Если уж он и делал ножи, то сдавал их на реализацию ящиками. Если делал мечи, то не по два в год, а по четыре в неделю. И, естественно, обладал большим опытом в их изготовлении.

Но для возникновения специализации непременно требовался город — хоть на несколько тысяч жителей — чтобы мастер мог всё купить и продать. Даже очень крупные призамковые посёлки (а их население тоже иногда достигало нескольких тысяч человек) не давали такой возможности — ведь в них не только ничего не производилось на продажу в другие поселения, но и отсутствовал даже внутренний товарообмен.

Чем более был развит обмен, тем больше могло быть мастеров и их специализаций, сформироваться разделение труда. Но для значительного развития обмена требовались деньги и сравнительная стабильность.

Ещё больший прогресс мог быть достигнут организацией мануфактуры, но вокруг неё требовалось выстроить уже 50-тысячный город, и наличие ещё нескольких таких же поблизости.

Тем не менее, даже после сосредоточения ремесленного производства в городах, колоритная фигура кузнеца оставалась непременным элементом пасторального ландшафта вплоть до начала, а кое-где и до середины XX века. Долгое время крестьяне просто не имели возможности покупать городские изделия. На ранних этапах развития обмена квалифицированные ремесленники обслуживали только господствующие классы — в первую очередь военные сословия.

После распространения штукофенов

Кустарное производство железа, однако, перестало практиковаться сразу после распространения штукофенов. Кузнецы начали покупать железо в слитках, а ещё чаще — железный лом, на предмет перековки мечей на орала.

Когда же развитие товарности хозяйства сделало ремесленные изделия доступными широким массам, кузнецы ещё долго занимались починкой сделанных в городах орудий.

Параллельно с решением организационных моментов улучшение методов обработки металлов требовало и совершенствования техники. Поскольку же основным методом была ковка, то усовершенствованию подлежали в первую очередь молоты.

Дело было в том, что, если ковка осуществлялась ручным молотом, то и размер изделия оказывался ограничен физическими возможностями кузнеца. Человек был способен отковать деталь весом не более нескольких килограммов. В большинстве случаев этого оказывалось достаточно, но при изготовлении, скажем, деталей осадных машин без механического молота, приводимого в движение водяным колесом, мулами или рабочими, было уже не обойтись.

Проблема выковывания массивных (до нескольких центнеров) деталей была решена ещё в античности, но в период средних веков она обрела новую остроту, так как крицы, получаемые из штукофенов, тоже нельзя было отковать кувалдой.

Конечно, можно было делить их на небольшие части, но, при этом, в каждой оказалось бы своё, причём неизвестное, содержание углерода, а потом, для изготовления мало-мальски крупного изделия полученные куски пришлось бы сковывать обратно.

Всё это было крайне невыгодно. Ковать крицу надо было целиком. Потому, штукофен по-хорошему требовалось комплектовать даже не одной, а тремя водяными машинами — одна качала мехи, другая — орудовала молотом, третья — откачивала воду из шахты. Без третьей тоже было никак — кустарными заготовками штукофен рудой было не обеспечить.

Впрочем, объёмы производства зависели не столько от технологий, сколько от организации труда. Если металлург не отвлекался на другие задачи, то и сыродутных печей он мог наделать куда больше. Так, в Риме производство достигло 1.5 килограмма на человека в год, и этого не хватало — железо в Рим возили даже из Китая. В Европе же и Азии даже с использованием штукофенов производство редко достигало килограмма. Но с появлением доменных печей в Европе этот показатель разом утроился, а в Швеции с XVII века достиг 20 килограммов в год. К концу XVIII века этот рекорд был побит, и в Англии на душу населения стало производиться уже 30 кг железа в год.

В России после петровской индустриализации производство достигло 3 килограммов на душу населения в год и оставалось на этом уровне до конца XVIII века.[неавторитетный источник?]

история создания, устройство, работа и применение в современной промышленности

Плюсы и минусы

Основными достоинствами печей мартеновского типа являются:

  • Хорошее качество продукции.
  • Возможность осуществлять контроль качества выплавляемого металла в процессе работы установки.
  • Простота управления и обслуживания.
  • Низкие требования к качеству исходного сырья.
  • Способность переплавлять металлолом.
  • Возможность применения присадок и добавок, улучшающих качество стали.

Но отрицательных моментов у мартеновских печей больше, они следующие:

  • Низкая экономичность,
  • Высокое количество отходов металла,
  • Сложность и дороговизна ремонтных работ,
  • Невозможность получить сталь высокого качества,
  • Долгое время плавки металла,
  • Большой расход футеровочных материалов при строительстве и ремонте,
  • Недопустимо высокое количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу,
  • Вредные и опасные условия труда у рабочих,
  • Малая производительность труда.

История

Регенератор

Пьер Мартен предложил новый способ получения литой стали в регенеративных пламенных печах. Использовав разработанный в 1856 году немецким инженером К. В. Сименсом принцип регенерации тепла продуктов горения, Мартен применил его для подогрева не только воздуха, но и газа. Благодаря этому удалось получить температуру, достаточную для выплавки стали. Первая плавка была осуществлена Мартеном на одном из французских заводов 8 апреля 1864 года. Мартеновский способ стал широко применяться в металлургии в последней четверти XIX века, а в начале XX века в мартеновских печах выплавляли половину общего мирового производства стали.

Распространению мартеновского способа выплавки стали в Европе способствовал высокий спрос на рельсы и возможность добавления в шихту мартеновских печей до 30 % стального и железного лома (в том числе изношенных рельсов). Проблема повышенного содержания фосфора в европейских рельсах первоначальной укладки решалась добавлением в печь ферромарганца. Таким образом, мартеновская и бессемеровская сталь в 1860-х годах практически заменили тигельную в производстве колёсных бандажей, рессор, осей и рельсов.

В России первая мартеновская печь была построена С. И. Мальцевым в 1866—1867 годах на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе Мальцевского фабрично-заводского округа. 16 марта 1870 года были осуществлены первые плавки 2,5-тонной печи на Сормовском заводе. Основатель завода — греческий купец, принявший российское подданство, Дмитрий Егорович Бенардаки привёз в 1870 году молодого инженера Александра Износкова, который построил печь. В 1998 году мартеновские печи на Сормовском заводе перестали действовать. В июне 2005 года было заключено охранное обязательство на здание цеха, где была установлена первая российская мартеновская печь, между заводом и министерством культуры Нижегородской области. В мае 2012 года был произведён демонтаж здания прокатного цеха в нарушение требований федерального закона «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов РФ».

В 1879 году Джон Юз запустил первую мартеновскую печь на Юзовском заводе.

Музей Обуховского завода. 1938 год. Слиток отлит из основной мартеновской стали

Начиная со второй половины XX века доля мартеновской стали в общем объёме производства снижается во всех основных странах-производителях. При этом происходит замещение сталью, выплавляемой в кислородных конвертерах и электропечах. Так, например, в период с 1960 по 2005 годы в СССР (России) доля мартеновской стали в общем объёме производства снизилась с 85 до 25 %; в США — с 87 до нуля %; на Украине — с 53 до 45 %; в Китае — с 25 до нуля %; в Германии — с 47 до нуля %; в Японии — с 68 до нуля %. Начиная с 1970-х годов новые мартеновские печи в мире более не строятся. Мартеновский процесс практически вытеснен гораздо более эффективным (около 63 % мирового производства), а также электроплавкой (более 30 %). По результатам 2008 года на мартеновский способ производства приходится не более 2,2 % мировой выплавки стали. Наибольший удельный вес выплавки стали мартеновским способом в мире по результатам 2008 года наблюдался на Украине.

В 2018 году была закрыта последняя крупная мартеновская печь в России. После этого данный способ производства стали сохранился только на Украине.

C 1999 года в мартеновском производстве началось использование бескислородного дутья малой интенсивности. Технология «скрытой» донной продувки основывалась на подаче нейтрального газа через дутьевые элементы, установленные в кладке подины, и применении для её набивки специальных огнеупорных порошков. За 6 лет на эту технологию были переведены 32 мартеновские печи различной ёмкости — от 110 до 400 т, из них 26 — работающих скрап-процессом. В зависимости от ёмкости печи в подине устанавливались 3—5 дутьевых элемента с расходом 30—100 л/мин на элемент. Эта технология позволила существенно снизить горячие и холодные простои, в том числе на ремонт пода; на 10—20 % сократить длительность плавки; на 12—18 % увеличить производительность печей в фактический час и производство стали в цехе; снизить расходы условного топлива, заправочных материалов и печных огнеупоров; в 1,3—2 раза увеличилась стойкость свода и длительность кампании в межремонтный период[источник не указан 698 дней].

история ???? Культура и общество ???? Другое

Ключом технологии передела чугуна в сталь является снижение концентрации углерода и примесей. Для достижения этой цели применяется способ их селективного окисления и вывод в шлаки и газы в ходе выплавки. Выплавка стали происходит в следующие этапы: расплавление смеси для плавки, состоящей из лома, угля, флюсов (шихты), и разогрев ванны жидкого металла. Основная цель – удаление фосфора. Этап проходит при относительно невысокой температуре. Следующий этап – кипение металлической ванны. Проходит при более высоких температурах около 2000 градусов. Цель – выведение излишков углерода. И, наконец, раскисление стали, восстановление оксида железа.Продолжительность всего процесса плавки составляет 3 – 6 часов, для топлива применяются природный газ или мазут.

Существовавшие в конце XIX века конвертерные процессы производства литой стали не позволяли получать сталь в больших объемах и обеспечивать заданные характеристики. Накопившиеся к тому времени в промышленности огромные запасы дешёвого железного лома толкали металлургов на поиск более производительной и дешевой технологии передела железного лома, а также чугуна в сталь.

Эту задачу с успехом решил потомственный инженер-металлург Пьер Мартен, получивший в 1864 г. на заводе во французском Сирейле литую сталь в пламенной печи. Идея состояла в получении жидкой стали путём плавления лома и чугуна на поду отражательной печи. Успеху содействовало применение изобретения братьев Вильямса и Фридриха Сименсов о рекуперации тепла выходящих газов. Способ рекуперации тепла заключался в том, что тепло продуктов горения, проходящих через регенераторы, аккумулировалось в насадках и вместе с вентиляторным воздухом возвращалось в рабочую зону печи. Рекуперация тепла продуктов горения позволила повысить температуру в печи до значений, необходимых для выплавки жидкой стали.

Мартеновский процесс был в кратчайшие сроки внедрен в промышленность всеми индустриально развитыми странами того времени. Мартеновский способ занял лидирующие позиции благодаря технологической гибкости, масштабируемости, управляемости и возможности получения всех известных тогда марок стали. С разработкой технологии переработки высокофосфористых чугунов его значение еще более возросло.

Конечно, первые мартеновские печи имели несовершенную конструкцию. Своды были непрочными. Подины печей имели очень малый срок службы. Длина рабочего пространства была недостаточной, ванные – слишком глубокими. Со временем своды стали делать более прямыми, что повысило износостойкость печей.

Что такое конвекционная печь

Конвекционная печь – универсальное устройство, сочетающее в себе свойства пароварки и шкафа для жарки. Эта печь нашла обширную область своего непосредственного использования в современной кулинарии. Помимо бытового модельного ряда имеют место и промышленные аналоги, ширина, высота и длинна которых предоставляют возможность размещения объектов повышенных габаритов.

Рис. 7 – Разновидность конвекционной печи.

«Львиная» доля печей данного вида проектируется с целью непосредственного использования на кухне для приготовления выпечки и горячих блюд. В большинство моделей укомплектованы функции электрического гриля, принцип действия которых основан на использовании мощного нагревательного тэна. Данные нагревательные элементы располагаются в нижней и верхней части камеры.

Конвекционная печь обладает возможностью регулировки пароувлажнения, что дает возможность ее использования в качестве пароварки. Столь обширный спектр использования конвекционной печи в совокупности с внушительным внутренним объемом стал причиной тому, что оборудование данного типа встречается практически в любом современном ресторане.

Принцип работы мартеновской печи

Принцип работы мартеновской печи основан на любопытном свойстве сплавов, называемых эвтектическими или просто эвтектиками.

Иногда эвтектики называют твердыми растворами, но это неверно. В растворе вещества смешиваются на молекулярном или субмолекулярном (кластерном) уровне, а микроструктура эвтектик хорошо видна под обычным оптическим микроскопом.

Эвтектики широко используются в промышленности и в быту: латунь, бронза, свинцово-оловянные припои это эвтектические сплавы 2-х и более металлов.

Чугун и простая конструкционная сталь представляют собой эвтектики железа и углерода, а легированная сталь – сложную эвтектику их же с легирующими присадками.

В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различают разновидности мартеновского процесса:

  • скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25-45 % чушкового передельного чугуна, процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но много металлолома;
  • скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55-75 %), скрапа и железной руды, процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи.

Мартеновские печи бывают двух типов — стационарные и качающиеся.

Большинство печей стационарные.

Качающиеся обычно применяются для переработки фосфористых чугунов, так как при этом требуется несколько раз«скачивать» богатый фосфором шлак, что легче осуществлять на качающихся печах. Они могут отапливаться жидким (мазутом) или газообразным (природный, смешанный, генераторный газ) топливом.

Смешанный газ(коксовый и доменный) и генераторный газ, обладающие недостаточной теплотой сгорания, перед поступлением в рабочее пространство подогреваются в регенераторах примерно до 1150 градусов.

Природный газ и мазут используются без подогрева.

Кислород, служащий для интенсификации горения топлива, вводится через фурмы, помещенные в головках печи, а подаваемый для продувки ванны — через фурмы, опускаемые в отверстия в своде.

Некоторое количество топлива может поступать вместе с кислородом в рабочее пространство печи с помощью топливо-кислородных горелок, также опускаемых через свод.

Печи, отапливаемые низкокалорийными видами газообразного топлива, имеют две пары шлаковиков и две пары регенераторов (для подогрева газа и подогрева воздуха), располагаемых попарно соответственно под каждой головкой печи; отапливаемые мазутом или природным газом имеют под каждой головкой по одному шлаковику и одному регенератору — только для подогрева воздуха.

Несмотря на наличие регенераторов, отходящие газы перед дымовой трубой имеют температуру 400-800 градусов.

Для утилизации этого тепла за печью устанавливают котлы-утилизаторы. Печи оборудованы контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей не только контролировать их работу, но и автоматически поддерживать заданный тепловой режим в различные периоды плавки.

Российские заводы, использовавшие мартеновские печи

16 марта 1870 году на Сормовском заводе была запущена первая в Российской империи мартеновская печь. Она была предназначена для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Основатель завода — греческий купец, принявший российское подданство, Дмитрий Егорович Бенардаки привёз в 1870 году молодого инженера Александра Износкова, который и построил первую в России мартеновскую печь весом в 2,5 тонны.

В 1998 году мартеновские печи на Сормовском заводе перестали действовать. В июне 2005 года было заключено охранное обязательство на здание цеха, где была установлена первая российская мартеновская печь, между ОАО «Завод „Красное Сормово“» и министерством культуры Нижегородской области, в котором собственник обязался обеспечить сохранность объекта, а также неизменность его облика и интерьера. В мае 2012 года был произведён демонтаж здания прокатного цеха в нарушение требований федерального закона «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов РФ». Отдел полиции № 8 Управления МВД России по городу Нижнему Новгороду устанавливает лиц, ответственных за уничтожение объекта культурного наследия.

Информация на август 2009 г.[источник не указан 3229 дней]

  • Бежицкий сталелитейный завод
  • Волгоградский металлургический комбинат «Красный Октябрь»
  • Выксунский металлургический завод — последнюю мартеновскую печь закрыли в первом полугодии 2018 г.
  • Гурьевский металлургический завод — две печи действуют по сей день
  • Златоустовский металлургический завод — мартеновский цех выведен из эксплуатации
  • Ижевский металлургический завод (ОАО «Ижсталь») — мартеновское производство остановлено в 2009 году
  • Кулебакский металлургический завод — остановлена 20 декабря 2011 года
  • Металлургический завод Петросталь (дочернее предприятие ОАО «Кировский завод»)
  • ОАО «Уральская Сталь» (бывш. Орско-Халиловский металлургический комбинат) — все печи остановлены в апреле 2013 года
  • Нижнетагильский металлургический завод имени В. В. Куйбышева
  • Нижнетагильский металлургический комбинат
  • Омутнинский металлургический завод (ЗАО «ОМЗ»)
  • Северский трубный завод — мартеновское производство остановлено в 2008 году
  • Таганрогский металлургический завод — мартеновское производство прекращено в октябре 2013 года
  • Челябинский металлургический комбинат
  • Челябинский трубопрокатный завод
  • Череповецкий металлургический комбинат — остановлен в 2011 году
  • Чусовской металлургический завод — остановлен в 2013 году
  • Белорецкий металлургический комбинат — 4 мартеновских печи, выведены из работы под руководством группы Мечел.

Процесс выплавки

Принцип действия мартеновской печи – окислительная выплавка железосодержащих материалов. Загруженный чугун, флюсы, стальной лом, руда железная, непростыми физико-химическими процессами контактируют с газовым пространством печи, металл освобождается от шлаков.

Первый этап означает, что загружается шихта – холодный материал. Она помещается в мульды (ящики из стали). Мульды захватываются завалочной машиной, сквозь завалочное окно материал поступает в печку. Мульды переворачиваются и высыпают содержимое. После загрузки заслонки над завалочными окнами опускаются, в мартен накачивается предельное количество воздуха, газа. Это позволяет быстро нагреть и расплавить шихту. (См. также: Карта сайта 2)

Далее из миксера – внушительного по размерам хранилища, в который сливают чугун, расплавленный в доменных печах, – ковшами к печам распределяется доменный чугун. Металл подается в жидком виде. Поочередно мостовым краном ковши подымаются, и под наклоном по желобу в печь льется чугун. Выплавка стали – процесс многочасовый, сталевар длинным металлическим приспособлением («ложкой») несколько раз зачерпывает немного металла для отправки в экспресс-лабораторию цеха. Там проводится анализ, предоставляющий сталевару оперативные данные по содержанию в выплавке серы, марганца, углерода, фосфора, кремния. Сталевар добавляет в сплав недостающие ингредиенты, чтобы сталь стала запланированного химического состава.

Последним этапом выплавки идет рафинирование – очищение выплавки от ненужных примесей, раскисление – ликвидация из стали кислорода. Сталевар для этого добавляет раскислители:

  • алюминий,
  • ферросилиций,
  • ферромарганец.

Мартеновские печи эксплуатируются непрерывно, круглосуточно. Их ресурс равняется 400-600 плавкам, затем требуется остановка для капитального ремонта.

Общая информация

Везде строились огромные промышленные комплексы, разрабатывалась сложная сельскохозяйственная и производственная техника, основные усилия многих государств были направлены на увеличение промышленных мощностей и получение большого количества нужных для развития материалов.

Одним из таких материалов была сталь, так как именно она является незаменимым компонентом в очень многих сферах применения.

Ее производство было поставлено основательно и исчислялось огромными цифрами ежегодно.

Хоть многие неискушенные люди и думают, что эта технология была наработкой советских ученых, но ее автором является французский инженер П. Мартен. Разработал он эту технологию в 1865 году.

В специальную печь, нагреваемую продуктами сгорания топлива, закладываются чугун, шихта, металлический лом, различные другие компоненты стали. Все это под воздействием высокой температуры расплавляется до однородного состояния, куда добавляют еще и другие нужные примеси. Следующим шагом после формирования нужной смеси является ее выпускание в ковши и разливание по формам.

Достоинствами подобного способа создания стали выступает возможность переработки любого исходного сырья, многообразные варианты используемого для нагрева печей топлива.

Технология позволяет получать качественную чистую сталь. Типичная печь Мартена имеет вместительность от 10 до 900 тонн жидкого материала, поэтому с использованием этого способа несложно создавать детали довольно внушительного размера.

Принцип работы и устройство

Главное действие процесса — вдувание подогретой топливовоздушной смеси в камеру с низким сводом, который отражает весь тепловой поток к плавильной ванне, на расплав.

Схема работы мартеновской печи проста: в плавильной камере происходит возгорание топлива. Полученные печные газы обеспечивают необходимую температуру для расплавки чугуна и превращения его в сталь с помощью окислительных процессов, которые происходят в плавильне. Окисление происходит за счет добавления в шихту (чугуна и смеси для образования шлака) извести и добавок (для придания материалу определенных свойств: жаропрочность, коррозионная стойкость и др.)

Мартеновская печь — симметрична в фронтальном разрезе конструкция. Рабочие компоненты горения поступают в плавильную камеру с разных сторон с определенным интервалом. Газовоздушные тракты, соответственно, поочередно работают то на подачу рабочей смеси, то на отвод продуктов сгорания.

Плавильная установка построена по следующей схеме. Ванна для получения стали находится над подиной (под), ее борта образуют откосы. Наверху находится свод, «боками» печи считаются фронтальная и задняя стены, головки газовоздушных трактов строятся слева и права от фронтальной части. Через расположенные на фронтоне окна закладывают исходную шихту и добавки (во время процесса плавления).

Через окна производят отбор металла, шлаков для анализа. Через эти же окна, согласно принципу работу печи, удаляют шлак, образующися при дефосфации. В каждом окне предусмотрены смотровые заслонки с «глазками». В задней части расположено сливное отверстие, которое забивается огнеупорами, стойкими к спеканию. Воздух и топливо для горения подается по каналам в головках.

Шлаковики, регенераторы и борова расположены в головках. Шлаковики (воздушные и газовые) устраивают для сбора оседающих частиц шлака, выделяющихся в процессе горении. Регенераторы (сеть каналов из огнеупорного кирпича, для предварительного подогрева поступающих топлива и воздуха до 1200 °С) расположены вверху головок. Разогрев регенератора до необходимого состояния происходит за счет передачи тепла от очищенных газов, которые прошели через шлаковики. Подогрев позволяет получить температуру в плавильной ванне порядка 1800-2000 °С. Газоотводные каналы (боровы) проходят в самом низу головок, а основной выход в дымоход находится под подом печи, средняя температура выходящих газов 1550 °С.

Циркуляция рабочих потоков (печные газы, воздух, топливо) осуществляется с помощью системы перекидных клапанов (дросселей). Отработанные газы передают свое тепло регенераторам. При смене стороны горения, холодные топливо и воздух, преодолевая горячие регенераторы, подогреваются. Таким методом происходит подготовка рабочих газовых потоков для горения, поддержания эффективной температуры.

Кислый мартеновский процесс.

В настоящее время кислый мартеновский процесс имеет ограниченное применение в виду высоких требований к чистоте шихты. В кислой печи процесс ведут с кислым шлаком, поэтому удаление из металла серы и фосфора невозможно. Для ведения кислого процесса используют высококачественные древесно-угольные или коксовые чугуны, в которых содержание вредных примесей не превышает 0,025%.

Металлический лом, поступающий с других предприятий, переплавляют в основных печах для получения шихтовой заготовки, загружаемой вместо лома и полупродукта, когда металл заливают в кислую печь в жидком виде. Жидкий полупродукт выпускают из основной печи в ковш и затем переливают в кислую печь. Такой процесс называют дуплекс-процессом, так как в нем участвуют два агрегата – основная и кислая мартеновская печи.

Топливо при кислом процессе должно содержать минимальное количество серы. Стали, выплавляемые в кислых мартеновских печах, содержат меньше неметаллических включений, водорода и кислорода, чем выплавляемые в основной печи. Поэтому кислая сталь имеет более высокие механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность, и ее используют для особо ответственных деталей (коленчатых валов крупных двигателей, артиллерийских орудий, роторов мощных турбин).

Рабочее пространство

Чертеж мартеновской печи, представленный в статье, иллюстрирует устройство этой части агрегата. В рабочем пространстве сверху присутствует ограничивающий свод, снизу – под (подина). В передней стенке просматриваются проемы. Они именуются завалочными окнами. Через них в мартеновскую печь загружается твердая шихта и заливается жидкий чугун. Заливка осуществляется посредством специального приставного желоба. Завалочные окна, как правило, закрыты особыми футерованными крышками со специальными отверстиями “гляделками”. Они позволяют сталевару наблюдать за процессом плавки и состоянием агрегата. Рабочее пространство находится в наиболее тяжелых условиях из всех элементов, которые включает в себя мартеновская печь. Температура в этой части агрегата очень высокая. Кроме резкого теплового воздействия, рабочее пространство подвергается и механическим ударам. Материалы, из которых изготавливается эта часть устройства, находятся под действием химических соединений, возникающих при плавлении шлака и металлов. По стойкости элементов рабочего пространства обычно определяют устойчивость и всей печи, а также периоды капитальных и промежуточных ремонтов.

Преимущества и недостатки

При окраске с помощью полимерного порошка с окрашиваемой поверхностью происходит взаимодействие на молекулярном уровне, поэтому у такого способа нанесения краски целый ряд преимуществ, основными их них являются:

  • Высокая устойчивость окрашиваемого изделия к механическим воздействиям, таким как удары, трещины, изгибы, сколы.
  • Отсутствие коррозии на окрашенном изделии, подобное покрытие не пропускает воду, а сама деталь не подвержена ржавчине.
  • Поверхности, окрашенные подобным способом, отличаются блестящим и гладким внешним видом. При использовании жидких красок, такой эффект может быть достигнут только после дополнительной полировки изделия.
  • Нанесенное полимерное покрытие прослужит долгие годы, так как микроскопические частицы краски при нагревании внедряются в структуру металла на уровне молекул.
  • Высокая экологичность способа подобной окраски, расход покрасочного материала мал, а также минимизировано количество отходов и их выброс в окружающую среду.

Но существует и ряд недостатков, связанных с таким способом нанесения покрытий, они носят экономический характер:

  • Процесс нанесения покрытия сложен, требует должной классификации оператора, продолжительного времени на каждую операцию.
  • Работы с порошковыми красками требуют наличия вспомогательного оборудования, такого, как краскопульт или электроники для печи. Если саму полимерную камеру можно изготовить самостоятельно, то их все равно придется приобретать дополнительно.
  • Высокая стоимость полимерной краски порошкового типа, ее труднодоступность.
  • Большая конечная цена на готовое изделие, окрашенное подобным способом.

Производство стали в двухванных сталеплавильных агрегатах.

Двухванные сталеплавильные агрегаты имеют две ванны, соединенные каналом для перехода из одной ванны в другую (рисунок 23). Принцип работы двухванной печи следующий. Когда в одной ванне после заливки чугуна ведут продувку металла кислородом, в другой производят завалку и подогревают твердую шихту отходящими из первой ванны газами. После выпуска металла из первой ванны проводят завалку шихты. Одновременно начинается продувка второй ванны кислородом. Топливо в двухванные агрегаты подается через топливно-кислородные горелки, установленные в своде и торцах печи. Если в шихте содержится жидкого чугуна больше 65%, то двухванная печь может работать без расхода топлива, так как количество физического тепла и тепла выделяющегося при окислении примесей чугуна, а также окисления СO до CO2 увеличивается. В этом случае двухванная печь становится аналогичной кислородному конвертеру.

Качество металла, производимого в двухванных агрегатах не отличается от качества мартеновской или кислородно-конвертерной стали. Технико-экономические показатели процесса в двухванных сталеплавильных агрегатах характеризуются:

  • высокой производительностью;
  • низким удельным расходом топлива и огнеупоров.

К основным недостаткам процесса, ограничивающим его широкое распространение, относятся:

  • более высокий расход жидкого чугуна по сравнению с мартеновским скрап-рудным процессом;
  • более высокий угар железа;
  • ограниченность сортамента выплавляемого металла.

Вывод

Прошло уже более 150 лет с того момента, в каком году была создана мартеновская печь. Технологии плавления металла сильно шагнули вперед, были разработаны новые экономичные и экологически безопасные виды плавки стали. Однако, именно изобретение мартенов дало мощный толчок к росту промышленности.

Благодаря таким печкам, увеличение промышленного производства в XX веке достигло небывалых темпов. Сейчас выплавка стали в мартеновских печах в мире практически прекращена, но этот агрегат навсегда останется символом стремительного развития машиностроения и металлургии в умах многих поколений.

Чем примечательна дата 16 марта — Реальное время

Чем примечательна дата 16 марта

Сегодня, 16 марта, свой профессиональный праздник отмечают специалисты подразделений экономической безопасности МВД. В этот день родились русский физик Александр Попов, писатель-фантаст Александр Беляев, летчик-космонавт Владимир Комаров, татарский советский скульптор Садри Ахун, четвертый президент США Джеймс Мэдисон, американский политик Уильям Армстронг. Кроме того, 16 марта Татарстан познакомился с передачами центрального телевидения, а мир увидел роман Виктора Гюго «Собор Парижской Богоматери». О самых интересных событиях даты — в обзоре «Реального времени».

Первая телепередача и автор памятника Тукаю

В мае 1931 года в нашей стране провели первую телепередачу. На экранах устройств появлялись изображения передовых производств и популярных советских артистов, звука и цвета на ТВ еще не было. Первая телепередача со звуком появится лишь в 1934 году. В Казани впервые трансляция телевизионной передачи состоялась 16 марта 1962 года. Транслировалась программа центрального телевидения из Москвы.

16 марта 1903 года родился татарский советский скульптор, народный художник Татарии Садри Ахун. При создании своих скульптур он работал с гипсом, мрамором, деревом, фарфором. У художника хорошо получалось создавать портреты. Он является автором памятника Габдулле Тукаю на улице Пушкина в Казани. В 1925 году на Всемирной выставке в Париже за свои работы по резьбе из самоцветов он был удостоен высшей награды — золотой медали.

16 марта 1932 года родился председатель Совета Министров Татарстана (1966—1982 годы) Гумер Усманов. Под его руководством началось строительство Камского автомобильного завода.

Фото: Шамиль Абдюшев / kazan.business

День УБЭП, мартеновская печь и «договор о дружбе и братстве»

16 марта — День подразделений экономической безопасности органов внутренних дел Российской Федерации. Праздник отмечается с 1937 года. Именно в этот год был образован отдел по борьбе с хищениями социалистической собственности и спекуляцией. Сегодня подразделения выявляют и раскрывают экономические и налоговые преступления, борются с преступными организациями, которые занимаются незаконными денежными операциями.

В этот день в 1870 году впервые начался процесс плавки на мартеновской печи на Сормовском заводе. Мартеновская печь — плавильная печь, благодаря которой из чугуна и лома черных металлов получают сталь. Она была разработана французским металлургом Пьером Мартеном.

16 марта 1921 года был подписан Московский договор. Его заключили правительства Великого национального собрания Турции и РСФСР. Договор установил северо-восточную границу Турции, которая действует и по сей день.

В этот же день 1936 года на Горьковском автомобильном заводе выпускают советский лимузин марки М-1. Название автомобиля расшифровывалось как «Молотовский-первый» по фамилии главы правительства СССР Вячеслава Молотова.

Фото wikipedia.org

«Собор Парижской Богоматери», Всемирный день социальной работы, Ямайская валютная система

16 марта 1831 года в Париже был опубликован роман Виктора Гюго «Собор Парижской Богоматери». Произведение стало первым историческим романом, написанным на французском языке. Произведение имело огромный успех, по нему ставили бесчисленное количество театральных постановок, балетов, мюзиклов, опер. Центром повествования стал Нотр-Дам де Пари. Читатель видит красоту и величие сооружения, и историческое здание становится одним из главных героев романа.

Во времена Гюго собор хотели снести, либо модернизировать, это и подтолкнуло писателя взяться за перо. После выхода произведения собор попал под защиту. Любовная и трагичная история вызывает до сих пор большой интерес у публики. Запретная любовь, которая терзает душу, колоритные и очень разные герои, переплетения и накал страстей манят читателей.

Фото wikipedia.org

В этом году 16 марта отмечают Всемирный день социальной работы. Впервые с идеей отпраздновать эту дату выступили Международная федерация социальных работников и Международная ассоциация школ социальной работы.

Каждый год праздник имеет свою тематику. В этом году он посвящен теме «Я есть, потому что есть мы». Лозунг всемирного дня социальной работы 2021 года звучит так: «Укрепление социальной солидарности и глобальных взаимосвязей».

16 марта 1973 года на Ямайской международной конференции подписано соглашение о новой мировой валютной системе. Ямайская валютная система — современная система взаимных расчетов и валютных отношений, основанная на свободно плавающем курсе. Валюты теперь могут меняться в зависимости от ряда факторов. Ситуации на рынках могут повышать или понижать ее стоимость.

Татьяна Новикова

ОбществоИстория Татарстан

Рабочий класс: сталевары. — Журнал фотографирующего юриста — LiveJournal

Дни и ночи у мартеновских печей
Не смыкала наша Родина очей
(«День Победы»)

Когда на улице Заречной
в домах погашены огни,
горят мартеновские печи
и день и ночь горят они.
(из к/ф «Весна на Заречной улице»)

Ты проходила мимо цеха, там взорвался мартен,
Таких штучек не может даже сам Бин Ладен.
(Борис Гребенщиков)


Наконец дошли руки выложить фотографии, которые я снимал на заводах прошлой зимой.
В рамках совместного фотопроекта с «Трансмашхолдингом» посетил 15 предприятий, входящих в его состав.
Узнал и увидел много интересного, связанного с производством практически всей железнодорожной техники в России.
Отдельно хочется выделить сталелитейное производство, впечатление от которого было самым большим.
Поэтому первая подборка содержит фотографии по данной теме. Здесь фотографии с Бежицкого сталелитейного, Брянского машиностроительного и Коломенского заводов.
1 У мартеновской печи.

Первую такую печь для выплавки стали создал французский инженер Пьер Мартен ещё в 1864 г. Скоро от них откажутся совсем в пользу более экономичных электродуговых. Мартеновская печь работает в среднем 1 год, после чего кирпич выгорает и теплоизоляция ухудшается.»С 1970-х годов новые мартеновские печи в мире более не строятся. По результатам 2008 года на мартеновский способ производства приходится 2,2 % мировой выплавки стали» (Википедия).

2

Подвесная завалочная машина загружает шихту в мартеновскую печь. Шихта — это смесь веществ для переработки, для мартеновской печи в её состав входит известняк, чугун, железный и стальной лом в определённых пропорциях.

3

Взятие пробы стали. Жидкую сталь наливают в стакан, охлаждают и отправляют в лабораторию. Там остывший стальной цилиндр подвергают анализу, смотрят состав и передают в цех информацию, какой компонент еще добавить в печь.

4 Тут в печь лопатой добавляют известь.

В цехе стоит запах жжённой земли, везде копоть и сажа, за время съёмки на сталелитейном заводе весь пропитался этим запахом. Рабочие сталелитейного цеха уходят на пенсию на 10 лет раньше других.

5

Мне дали посмотреть на кипящую в печи сталь через синее стёклышко. При температуре 1600 градусов сталь бурлила и булькала. Немного похоже на кипящий кисель. Завораживает, особенно вместе с пониманием температуры в печи и того факта, что вот она — сталь и она совсем не твёрдая и холодная.

6

В процессе кипения сталь приобретает необходимые химические свойства. Процесс кипения длится от 1 до 2,5 часов, потом производится выпуск расплавленной массы из печи по специальному желобу в два 15-тонных ковша.
Феерическое зрелище!

7

8 Сразу вспоминаются кадры из фильма про бывшего губернатора Калифорнии Терминатора 🙂

Несмотря на то, что производство стали в мартеновской печи — процесс древний и в настоящее время больше используют другие печи (электродуговую, например), сталь из мартеновской печи по качеству получается лучше.
9

Когда всю сталь сольют из печи в ковши, ковши отправляются в другой цех и сталь разливается в формы, в которых охлаждается, застывает и превращается в разные стальные детали.

10

Под ковшами для стали стоят другие ковши, туда из верхней части ковшов со сталью сливается «пена» — шлак. Процесс сопровождается красивым фейерверком из летящих повсюду искр.

11

Слив стали из печи окончен, желоб поднят. Из верхнего котла со сталью стекает расплавленный шлак в нижний ковш.

12

Здесь для сравнения ковш с уже остывшим шлаком через некоторое время.

13 А вот для так льют чугун. Литьё чугуна — процесс даже более красочный, чем литьё стали из-за маленьких искр-фейерверков, вспыхивающих в темноте над струйкой жидкого металла. Я бы даже сказал, что литьё чугуна — более изящное, если это слово можно употребить к чугуну 🙂

Текст и фото: senjor_vlad, 2012

Дуговые электроплавильные печи. 100 великих чудес техники

Дуговые электроплавильные печи

Вся история металлургии – это борьба за качество, за улучшение физических и механических свойств металла. А ключ к качеству – химическая чистота. Даже крохотные примеси серы, фосфора, мышьяка, кислорода, некоторых других элементов резко ухудшают прочность и пластичность металла, делают его хрупким и слабым. А все эти примеси находятся в руде и коксе, и избавиться от них трудно. Во время плавки в доменной печи и в мартеновской печи основная часть примесей переводится в шлак и вместе с ним удаляется из металла. Но в тех же домнах и мартенах в металл попадают вредные элементы из горючих газов и ухудшают его свойства. Получить действительно высококачественную сталь помогла электрометаллургия, отрасль металлургии, где металлы и их сплавы получают с помощью электрического тока. Это относится не только к выплавке стали, но и к электролизу металлов и, в частности, расплавленных их солей – например, извлечению алюминия из расплавленного глинозема.

Основную массу легированной высококачественной стали выплавляют в дуговых электрических печах.

В дуговых сталеплавильных печах и плазменно-дуговых печах (ПДП) теплогенерация возникает за счет энергетических преобразований дугового разряда, происходящего в воздухе, парах расплавляемых материалов, инертной атмосфере или иной плазмообразующей среде.

Согласно общей теории печей М.А. Глинкова дуговые сталеплавильные и плазменно-дуговые печи представляют собой печи-теплообменники с радиационным режимом работы, поскольку энергетические условия на границе зоны технологического процесса, то есть на зеркале ванны жидкого металла, создают электрические дуги и огнеупорная футеровка рабочего пространства. Кроме этого, в дуговых сталеплавильных печах вертикально расположенные графитированные электроды создают неравномерное излучение дуг, зависящее от диаметра электродов и параметров электрического режима.

По условиям теплообмена между дугами, поверхностями рабочего пространства и металлом, особенностям электрофизических процессов дугового разряда, энергетическому и электрическому режимам всю плавку в дуговых печах от начала расплавления твердой металлошихты до слива жидкого металла делят на этапы.

Перед началом плавки куполообразный свод печи поднимают, отводят в сторону и загружают сверху в печь шихтовые материалы. Затем свод ставят на место, через отверстия в нем опускают в печь электроды и включают электрический ток. Чугун, железный лом и другие материалы начинают быстро плавиться.

По мере оплавления шихты под электродами и вокруг них образуются «колодцы», в которые опускаются дуги и электроды. Наступает этап «закрытого» горения дуг, когда плавление шихты происходит в «колодцах», снизу путем теплопередачи излучением на близлежащие слои шихты и теплопроводностью через слой жидкого металла, накопившегося на подине. Холодная шихта на периферии рабочего пространства нагревается за счет тепла, аккумулированного футеровкой: при этом температура внутренней поверхности футеровки интенсивно снижается с 1800—1900 до 900—1000 градусов Кельвина. На этом этапе футеровка рабочего пространства экранирована от излучения дуг, поэтому целесообразно обеспечить максимальную тепловую мощность с учетом электротехнических возможностей печного трансформатора.

Когда количества наплавленного жидкого металла будет достаточно для заполнения пустот между кусками твердой шихты, электрические дуги открываются и начинают гореть над зеркалом металлической ванны. Наступает этап «открытого» горения дуг, при котором происходит интенсивное прямое излучение дуг на футеровку стен и свода, температура повышается со скоростью до 30-100 градусов Кельвина в минуту и возникает необходимость снижения электрической мощности дуг в соответствии с тепловоспринимающей способностью футеровки.

Современные дуговые сталеплавильные печи работают на трехфазном токе промышленной частоты. В дуговых печах прямого действия электрические дуги возникают между каждым из трех вертикальных графитированных электродов и металлом. Футерованный кожух в дуговых сталеплавильных печах имеет сфероконическую форму. Рабочее пространство перекрыто сверху купольным сводом. Кожух установлен на опорной конструкции с гидравлическим (реже с электромеханическим) механизмом наклона печи. Для слива металла печь наклоняют на 40-45 градусов, для скачивания шлака – на 10-15 градусов (в другую сторону). Печи оборудованы механизмами подъема и поворота свода – для загрузки шихты через верх печи, передвижения электродов – для изменения длины дуги и регулирования мощности, вводимой в печь. Крупные печи оборудованы устройствами для электромагнитного перемешивания жидкого металла в ванне, системами удаления и очистки печных газов.

Отечественные плазменно-дуговые печи имеют вместимость от 0,5 до 200 тонн, мощность – от 0,63 до 125 МВт. Сила тока на мощных и сверхмощных плазменно-дуговых печей достигает 50-100 кА.

В зависимости от технологического процесса и состава шлаков футеровка плазменно-дуговых печей может быть кислая (при выплавке стали для фасонного литья) или основная (при выплавке стали для слитков).

Особенностью конструкции плазменно-дуговых печей с огнеупорной футеровкой как разновидности плавильных ванных печей дугового нагрева является наличие одного или нескольких плазмотронов постоянного тока и подового электрода – анода. Для сохранения атмосферы плазмообразующего газа рабочее пространство плазменно-дуговых печей герметизируется с помощью специальных уплотнений. Наличие водоохлаждаемого электрода в подине создает опасность взрыва, поэтому плазменно-дуговые печи снабжают системой контроля состояния футеровки подины и сигнализацией, предупреждающей о проплавлении подового электрода жидким металлом.

В настоящее время работают плазменно-дуговые печи с огнеупорной футеровкой вместимостью от 0,25 до 30 тонн мощностью от 0,2 до 25 МВт. Максимальная сила тока – до 10 кА.

Наиболее энергоемким периодом плавки в печах обоих типов является период плавления. Именно тогда потребляется до 80 процентов общего расхода энергии, причем в основном электрической. Длительность всей плавки в зависимости от принятой технологии выплавки электростали может быть 1,5-5 часов. Электрический коэффициент полезного действия дуговых сталеплавильных печей составляет 0,9-0,95, а тепловой – 0,65-0,7. Удельный расход электрической энергии составляет 450—700 кВт-ч на тонну, снижаясь за счет уменьшения удельной теплоотдающей поверхности для более крупных дуговых сталеплавильных печей.

Плазменно-дуговые печи имеют более низкие показатели. Электрический коэффициент полезного действия у них равен 0,75-0,85. Это объясняется дополнительными потерями в плазмотроне при формировании плазменной дуги. Тепловой же – около 0,6, так как возникают дополнительные потери в водоохлаждаемых элементах конструкции. Особенностью эксплуатации плазменно-дуговых печей является использование дорогостоящих плазмообразующих газов, что вызывает необходимость создания систем регенерации отработанных газов и применения технологически приемлемых дешевых газовых смесей.

Новые возможности в сталеплавильном производстве появились в связи с успешным освоением в конце 1980-х годов донного (через подину) выпуска металла из дуговых электропечей. Такая система выпуска была успешно реализована, например, в сталеплавильном цехе завода фирмы «Тиссен шталь» в Оберхаузене (ФРГ), на 100-тонных печах завода в Фридриксферке (Дания) и др. Они могут довольно длительное время работать в непрерывном режиме, например, датские 100-тонные агрегаты – в течение недели. При выпуске плавки, который длится не более 2 минут, печь наклоняется всего на 10-15 градусов вместо 40-45 градусов (для обычных агрегатов). Это позволяет почти полностью заменить огнеупорную футеровку стен водоохлаждаемыми панелями, резко сократить расход различных материалов и электроэнергии, производить полную отсечку печного шлака.

Как это ни удивительно на первый взгляд, современная дуговая сталеплавильная печь сверхвысокой мощности имеет удельный расход энергии значительно более низкий, чем мартеновская печь. К тому же труд сталевара мартеновской печи значительно тяжелее и утомительнее работы конверторщика или электросталеплавильщика.

Регенеративный теплообменник — Википедия

А регенеративный теплообменник, или чаще регенератор, это тип теплообменник где тепло от горячей текучей среды периодически накапливается в теплонакопительной среде перед передачей холодной текучей среде. Для этого горячая текучая среда приводится в контакт с теплоносителем, затем текучая среда вытесняется холодной текучей средой, которая поглощает тепло.[1]

В регенеративных теплообменниках жидкость по обе стороны от теплообменника может быть одной и той же. Жидкость может пройти этап внешней обработки, а затем она течет обратно через теплообменник в обратном направлении для дальнейшей обработки. Обычно приложение использует этот процесс циклически или повторно.

Регенеративное отопление было одной из важнейших технологий, разработанных во время Индустриальная революция когда он использовался в горячий взрыв процесс на доменные печи,[2] Позже он был использован в производстве стекла и стали, чтобы повысить эффективность мартеновские печи, а также в котлах высокого давления, в химической и других областях, где это продолжает оставаться важным сегодня.

История

Доменная печь (слева) и три Кауперные печи (справа) используется для предварительного нагрева воздуха, вдуваемого в печь

Первый регенератор был изобретен преп. Роберт Стирлинг в 1816 г., а также входит в состав некоторых примеров его двигатель Стирлинга. В простейших двигателях Стирлинга, включая большинство моделей, стенки цилиндра и вытеснитель используются в качестве элементарного регенератора, который проще и дешевле построить, но гораздо менее эффективен.

Более поздние приложения включали доменная печь процесс, известный как горячий взрыв и мартеновская печь также называемый Сименс регенеративная печь (который был использован для изготовления стекла), где горячие выхлопные газы от сжигания пропускают через огнеупоров регенераторов, которые, таким образом, нагретых. Затем поток меняется на противоположный, так что нагретые кирпичи предварительно нагревают топливо.[3]

Эдвард Альфред Каупер применил принцип регенерации к доменным печам в форме «печи Каупера», запатентованной в 1857 году.[4] Это почти всегда используется в доменных печах и по сей день.[3][5]

Пять последовательно включенных регенеративных теплообменников Купера.

Типы регенераторов

Регенераторы обменивают тепло от одной технологической жидкости к промежуточной твердой теплоноситель, затем эта среда обменивается теплом со вторым потоком технологической жидкости. Два потока либо разделены во времени, поочередно циркулируя через накопитель, либо разделены в пространстве, и теплоноситель перемещается между двумя потоками.

В роторные регенераторы, или же тепловые колеса«Матрица» аккумулирования тепла в форме колеса или барабана, которая непрерывно вращается через два встречных потока жидкости. Таким образом, два потока в основном разделены. Только один поток проходит через каждую секцию матрицы за раз; однако в ходе вращения оба потока в конечном итоге последовательно проходят через все секции матрицы. Теплоаккумулирующая среда может быть относительно мелкозернистым набором металлических пластин или проволочной сетки, сделанных из какого-либо стойкого сплава или покрытых для защиты от химического воздействия технологических жидкостей, или изготовленных из керамики в условиях высоких температур. В каждом единичном объеме роторного регенератора может быть обеспечена большая площадь теплообмена по сравнению с кожухотрубным теплообменником — до 1000 квадратных футов поверхности может содержаться в каждом кубическом футе матрицы регенератора по сравнению с около 30 квадратных футов на каждый кубический фут кожухотрубного теплообменника.[6]

Каждая часть матрицы будет почти изотермический, поскольку вращение перпендикулярно как градиенту температуры, так и направлению потока, а не через них. Два потока жидкости текут в противотоке. Температуры жидкости меняются по проходному сечению; однако температура местного потока не зависит от времени. Уплотнения между двумя потоками не идеальны, поэтому может возникнуть перекрестное загрязнение. Допустимый уровень давления роторного регенератора относительно низок по сравнению с теплообменниками.

Патентные чертежи роторного регенератора, иллюстрирующие барабанную матрицу и уплотнения, предотвращающие смешивание потоков. LjungströmРоторный регенератор.

В регенератор с фиксированной матрицей, одиночный поток жидкости имеет циклический обратимый поток; говорят, что он течет «противотоком». Этот регенератор может быть частью бесклапанный система, такая как двигатель Стирлинга. В другой конфигурации текучая среда направляется через клапаны к разным матрицам в чередующиеся рабочие периоды, что приводит к изменению температуры на выходе со временем. Например, в доменной печи может быть несколько «печей» или «шашек», заполненных огнеупорным кирпичом. Горячий газ из печи проходит через кирпичную кладку в течение некоторого промежутка времени, скажем, одного часа, пока кирпич не нагреется до высокой температуры. Затем срабатывают клапаны и переключают поступающий холодный воздух через кирпич, возвращая тепло для использования в печи. Практические установки будут иметь несколько печей и расположение клапанов для постепенного переноса потока между «горячей» печью и соседней «холодной» печью, чтобы уменьшить колебания температуры выходящего воздуха.[7]

Другой тип регенератора называется регенеративный теплообменник. Он имеет многослойную решетчатую структуру, в которой каждый слой смещен от соседнего слоя на половину ячейки, которая имеет отверстие по обеим осям, перпендикулярным оси потока. Каждый слой представляет собой композитную структуру из двух подслоев, один из материала с высокой теплопроводностью, а другой из материала с низкой теплопроводностью. Когда горячая жидкость протекает через ячейку, тепло от текучей среды передается в лунки ячейки и сохраняется там. Когда поток жидкости меняет направление, тепло передается от стенок ячеек обратно к жидкости.

Третий тип регенератора называется «РотемюлеРегенератор. Этот тип имеет неподвижную матрицу в форме диска, а потоки жидкости проходят через вращающиеся колпаки. Ротемюле регенератор используется в качестве подогревателя воздуха на некоторых электростанциях. Тепловая конструкция этого регенератора такая же, как и у других типов регенераторов.[нужна цитата]

Биология

Когда мы дышим, мы используем наш нос и горло как регенеративный теплообменник. Поступающий более прохладный воздух нагревается и достигает легких в виде теплого воздуха. На обратном пути этот нагретый воздух отдает большую часть своего тепла по сторонам носовых проходов, так что эти проходы затем готовы согреть следующую порцию поступающего воздуха. У некоторых животных, в том числе людей, есть скрученные листы кость внутри носа называется носовые раковины для увеличения площади поверхности для теплообмена.[нужна цитата]

Криогеника

Рекуперативные теплообменники изготовлены из материалов с большим объемным теплоемкость и низкий теплопроводность в продольном (потокном) направлении. В криогенный (очень низкие) температуры около 20 K, удельная теплоемкость металлов мала, поэтому регенератор должен быть больше для данной тепловой нагрузки.[нужна цитата]

Преимущества регенераторов

Преимущество регенератора перед рекуперативным (противоточным) теплообменником состоит в том, что он имеет гораздо большую площадь поверхности для данного объема, что обеспечивает уменьшенный объем теплообменника при заданной плотности энергии, эффективности и падении давления. Это делает регенератор более экономичным с точки зрения материалов и производства по сравнению с эквивалентным рекуператором.[нужна цитата]

Конструкция входных и выходных коллекторов, используемых для распределения горячих и холодных жидкостей в матрице, намного проще в противоточных регенераторах, чем в рекуператорах. Причина этого заключается в том, что оба потока текут в разных секциях роторного регенератора, и одна жидкость входит и выходит из одной матрицы за раз в регенераторе с фиксированной матрицей. Кроме того, секторы потока для горячих и холодных жидкостей в роторных регенераторах могут быть спроектированы для оптимизации падения давления в жидкостях. Поверхности матрицы регенераторов также обладают самоочищающимися характеристиками, что снижает загрязнение и коррозию со стороны жидкости. Наконец, такие свойства, как небольшая поверхностная плотность и противоточное расположение регенераторов, делают его идеальным для применения в теплообменных системах газ-газ, требующих эффективности более 85%. Коэффициент теплопередачи для газов намного ниже, чем для жидкостей, поэтому огромная площадь поверхности регенератора значительно увеличивает теплопередачу.[нужна цитата]

Недостатки регенераторов

Основным недостатком роторных регенераторов и регенераторов с фиксированной матрицей является то, что всегда происходит некоторое перемешивание потоков текучей среды, и они не могут быть полностью разделены. Происходит неизбежный перенос небольшой части одного потока жидкости в другой. Во роторном регенераторе уносимая жидкость улавливается внутри радиального уплотнения и в матрице, а в регенераторе с фиксированной матрицей уносимая жидкость — это жидкость, которая остается в пустотном объеме матрицы. Эта небольшая фракция будет смешиваться с другим потоком в следующем полупериоде. Следовательно, роторные регенераторы и регенераторы с фиксированной матрицей используются только тогда, когда допустимо смешивание двух потоков текучей среды. Смешанный поток является обычным для приложений передачи тепла и / или энергии из газа в газ и менее распространен в жидких или фазообменных текучих средах, поскольку загрязнение текучей среды часто запрещено потоками жидкости.[нужна цитата]

Постоянный нагрев и охлаждение, происходящие в регенеративных теплообменниках, создают большую нагрузку на компоненты теплообменника, что может вызвать растрескивание или разрушение материалов.[нужна цитата]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Рекуперативные теплообменники
  2. ^ Ландес, Дэвид С. Рамеш К. Шах, Душан П. Секулич Основы проектирования теплообменников, Джон Уайли и сыновья, 2003 г. ISBN 0471321710, стр. 55

Агрегат «ковш-печь» — ВикипедияРусский Wiki 2022

Широкое распространение при внепечной обработке стали получил разработанный в 1971 году фирмой Daido Steel (Япония) процесс рафинирования в сталеразливочном ковше с использованием подогрева металла электрической дугой (процесс LF — Ladle Furnace). Установка, на которой реализуется этот процесс, получила название «Агрегат ковш-печь» (АКП).

Агрегат ковш-печь используется в комплексе с плавильными агрегатами, в которых выплавляется полупродукт. В качестве таких агрегатов используются кислородные конвертеры, дуговые и мартеновские печи, в которых проводятся расплавление металлолома и ферросплавов с малым угаром и проводится окислительный период. Затем металл сливают в стальковш, по возможности исключая попадание в него печного шлака. До и во время выпуска металла в ковш отдаются раскислители, шлакообразующие и легирующие материалы.

В случае попадания в ковш большого количества окисленного шлака, его удаляют.После выпуска металла ковш поступает на агрегат ковш-печи, где проводятся операции окончательного раскисления, десульфурации, легирования и модифицирования. Ковш накрывается водоохлаждаемым или футерованным сводом с отверстиями для введения графитированных электродов, подачи присадок и контроля процесса, наводят свежий высокоосновный шлак, обладающий высокой десульфурирующей способностью и защищающий металл от вторичного окисления окружающей атмосферой.

Основные требования к АКП: контроль атмосферы над ванной, регулируемый нагрев металла, интенсивное перемешивание ванны без загрязнения металла атмосферой (вторичного окисления, азотирования), наведение высокоосновного восстановительного шлака.

Агрегат ковш-печь снабжён устройствами для введения сыпучих материалов (бункерная эстакада с весодозирующими устройствами) и трайб-аппаратами для введения материалов в виде проволоки.Нагрев металла на АКП осуществляется также, как и в дуговых печах (ДСП), но мощность трансформаторов установок ковш-печь значительно меньше, чем используется на дуговых печах и составляет 100—160 кВА/т. Это объясняется отсутствием такой энергозатратной стадии, как расплавление лома, тепло затрачивается только на расплавление вводимых материалов и поддержание температуры металла. Кроме этого, мощность подвода тепла ограничивается повышенным износом кладки ковша выше уровня металла ввиду малого (по сравнению с дуговой печью) диаметра ковша. Удельный расход электроэнергии на АКП составляет примерно 10 % от суммы всех энергозатрат на выплавку стали.

Во время обработки через днище ковша осуществляется продувка металла инертным газом (аргон или азот) для перемешивания металла с целью усреднения его по химическому составу и температуре, кроме этого продувка металла способствует выведению неметаллических включений из металла. Вдувание газа осуществляется через пористые пробки, от одной до трёх штук на крупнотоннажном ковше. Также возможно электромагнитное перемешивание металла.

После достижения заданных значений по химическому составу и температуре, ковш с металлом передают на обработку или разливку на другие агрегаты, например МНЛЗ.

В России агрегаты «ковш-печь» начали использоваться с конца 20 века. В частности, в ЭСПЦ-2 КМК.

Агрегат ковш-печь может использоваться в сочетании с обработкой металла на других агрегатах внепечной обработки.

Использование агрегатов ковш-печь позволило вынести из плавильных агрегатов восстановительный период и доводку металла, что резко повысило производительность сталеплавильного производства. В электросталеплавильном производстве за счёт исключения резкого перепада окисленности ванны удалось значительно сократить расход огнеупоров, использовать одношлаковую технологию и технологию работы с «болотом» (оставленным в дуговой печи шлаком предыдущей плавки), что привело к значительному снижению расхода электроэнергии.

Возможность подогрева металла вне плавильного агрегата значительно повысила гибкость всего производственного цикла выплавки стали: использование агрегатов ковш-печь сделало участок внепечной обработки металла «временны́м буфером», позволяющим демпфировать рассогласование стадий выплавки и разливки.

Также агрегаты ковш-печь используются в цветной металлургии.

Печь с вращающимся подом (RHF) | НИППОН СТАЛЬ ИНЖИНИРИНГ

Печь с вращающимся подом (RHF)

NIPPON STEEL CORPORATION / Kimitsu Works / Печь с вращающимся подом №3 / RHF

Печь с вращающимся подом представляет собой установку прямого восстановления, позволяющую извлекать ценные металлы из пыли, образующейся в процессе производства стали, а также производить железо прямого восстановления из мелкодисперсной руды.

Сталелитейные заводы производят различные виды пыли, образующиеся в процессе производства стали. Среди них пыль, содержащая большое количество цинка, не может быть повторно использована непосредственно в процессе производства стали. Печи с вращающимся подом удаляют цинк из пыли и позволяют эффективно повторно использовать его в процессе производства стали, производя путем восстановления железо прямого восстановления, содержащее большое количество металлического железа. Это позволяет добиться нулевых выбросов.

Переработка железа прямого восстановления, произведенного в печи с вращающимся подом, в доменной печи приводит к снижению потребления восстановителей, таких как кокс.Цинк, удаляемый в печи с вращающимся подом, также может быть восстановлен в виде неочищенного оксида цинка на установке по переработке отработанных газов, что позволяет продавать его в качестве высококачественного сырья для рафинирования цинка.

С момента поставки первой печи с вращающимся подом на завод Hikari Works корпорации NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation в 2000 году компания NIPPON STEEL ENGINEERING CO., LTD. накопила знания и разработала инженерные технологии, которые позволяют обрабатывать широкий спектр пыли, образующейся в процессе производства стали, такой как пыль доменных печей, пыль кислородных печей, пыль электродуговых печей и пыль нержавеющей стали.Кроме того, у нас есть высокоэффективная система рекуперации тепла, которая использует высокотемпературное тепло с помощью котлов без прилипания пыли, применяя запатентованное оборудование для предотвращения прилипания пыли.

Печи с вращающимся подом также могут производить железо прямого восстановления из мелкой руды и мелкого угля. Предполагается, что они будут использоваться для производства высококачественного сырья для производства стали из низкосортного сырья.

Описание процесса RHF

Химические реакции в процессе RHF

Запись о поставках

Проект

Страна:
Япония
Клиент:
NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION / Kimitsu Works
Завершение:
2008
Технические характеристики:
300 000 т/год
Страна:
Корея
Клиент:
Совместное предприятие POSCO и Nippon Steel RHF / Pohang Works
Завершение:
2009
Технические характеристики:
200 000 т/год
Страна:
Китай
Клиент:
MA Steel Corporation
Завершение:
2009
Технические характеристики:
200 000 т/год

Соответствующий предмет

Armco Steel Ashland Works — Заброшенный



История

Перейти к : Предшественники, American Rolling Mill Company, ARMCO, AK Steel, коксовый завод

Предшественники

Первое развитие металлургической промышленности вокруг Эшленда произошло между 1845 и 1855 годами, когда было построено несколько угольных печей. 22 Печи добывали сырье с окружающих холмов, сжигая древесину для получения древесного угля и используя древесный уголь в качестве основы для плавления железной руды и известняка. Первые печи имели производительность четыре тонны железа в сутки, которая позже была увеличена до 15 тонн железа в сутки с введением теплого дутья.

Эшленд Айрон энд Майнинг Компани

В 1869 году компанией Ashland Coal & Iron Railway Company была построена печь Ashland Furnace на Винчестер-авеню и 6-й улице, 26 . 23 Ashland Furnace No. 2 была добавлена ​​в 1887 году. 26 В январе 1902 года не связанные с железной дорогой интересы были выделены в Ashland Iron & Mining Company (AI&M) из-за акта Конгресса, который требовал, чтобы все межгосударственные железные дороги компании избавиться от всех контрольных пакетов акций в других предприятиях. 18 23 AI&M приобрела все акции Ashland Coal & Iron Railroad, а также местные угольные шахты и печи. 23

В 1905 году печь Ashland Furnace была перестроена с печью диаметром 12 футов 9 дюймов. 26

Мартеновский металлургический завод AI&M построен в 1916-17 гг. 17 22 В его состав входили две доменные печи, шесть мартеновских печей для дальнейшего рафинирования чугунных и стальных слитков, четыре вымочных колодца и 36 блюминговых станов для прокатки слитков в блюмы, шлаки и заготовки. 1 17 Начало Первой мировой войны остановило планы, которые уже выполнялись в отношении отделочных агрегатов, необходимых для производства высококачественных автомобильных стальных листов. 19 22

мощностью 300 000 тонн, сталелитейный завод мощностью 260 000 тонн слитков, 270 тонн блюмов, заготовок и слябов и ручной листопрокатный завод на 23-й улице с производственной мощностью 25 000 тонн черных и оцинкованных листов в год. 25 27

Компания Нортон Айрон Воркс

В 1872 году братья Нортон из Уилинга, Западная Вирджиния, недалеко от реки Огайо, между 21-й и 23-й улицами, основали компанию Norton Iron Works Company с капиталом в 800 000 долларов. 17 23 Используя каменноугольный уголь и железную руду округа Бат, было произведено мягкое железо, которое годами продавалось на рынке в условиях открытой конкуренции со шотландским железом. В число объектов входили печь Norton, проволочный завод, завод по производству гвоздей, завод по производству бочонков, литейный цех, проволочный завод и прокатный стан. 22 23

Прокатный и гвоздильный заводы сгорели 14 ноября 1883 года, ущерб оценивается в 200 000 долларов. 24 В 1927 году печь Norton Furnace была перестроена с подом диаметром 14 футов 6 дюймов. Перестроен в 1928-29 гг.

Эшленд Стил Компани

В 1890 году Norton Iron Works, Belfonte Iron Works и Kelley Nail & Iron Company of Ironton объединились, чтобы построить бессемеровский сталелитейный завод вдоль реки Огайо между 18-й и 21-й улицами. 17 23 Хотя каждая компания владела доменными печами и чистовыми заводами для изготовления гвоздей и проволоки, у них не было сталелитейного завода для переработки чугуна в сталь, пригодную для производства готовой продукции.Было решено построить печь в Ашленде из-за ее превосходных транспортных возможностей и ее расположения рядом с крупными месторождениями железа, угля и известняка. Недавно названная Ashland Steel Company производила сталь с помощью двух конвертеров Бессемера, блюминга и стержневого стана. 22 23

Американская прокатная компания

В 1920 году компания American Rolling Mill Company (Armco) предложила построить интегрированный сталелитейный завод вдоль реки Огайо к западу от Ашленда, штат Кентукки, в 1920 году. 1 Компания также стремилась приобрести близлежащие мельницы и печи для консолидации операций и повышения эффективности.

11 декабря 1921 года Armco предложила приобрести компанию AI&M, в которую входила Ashland Coal & Iron Railway. 25 Для AI&M предложенная продажа была одобрена, поскольку производство во время Первой мировой войны привело к изнашиванию оборудования компании и завышению расходов. Компания быстро заключила сделку и 30 декабря 3 продала свои активы компании Armco, в которую входили не только сталелитейные компоненты AI&M, но и железная дорога Ashland Coal & Iron, которая управляла 48 милями пути, 21 миля из которых были магистраль Лексингтонского подразделения железной дороги Чесапик и Огайо, Inter-Terminal Transit Company, которой принадлежали два парохода и посадочная баржа, переправлявшая железнодорожные вагоны между Эшлендом, Коал-Гроув и Айронтоном, а также 22 000 акров угольных, лесных и газовых угодий. 28

Затем Armco приобрела Ashland Steel в 1927 году и Norton Iron Works в 1928 году. 23

Завод Armco в Эшленде открылся 19 октября 1923 года, 1 и первоначально состоял из мартеновского сталелитейного завода AI&M и печи № 2 в Эшленде, а также печи Norton Iron Work в Norton. 1 26

В январе 1924 года, после многих лет экспериментов и усовершенствований, компания представила первый в мире непрерывный листопрокатный стан на неиспользуемых площадях бывшего завода AI&M. 19 20 23 Исследование метода прокатки тонких и широких листов железа и стали с помощью непрерывного механического процесса для замены медленных и дорогостоящих ручных мельниц началось в 1907 году, 12 19 и процесс, изобретенный инженерами Джоном Батлером Тайтусом и Чарльзом Р. Хук вместе со многими другими соавторами занимался прокаткой листового металла в большие рулоны. На непрерывном прокатном стане можно было прокатывать столько же стали, сколько на 200 старых ручных станах 20 , и снизить стоимость листовой стали со 150 до 60 долларов за тонну. 23

В 1925 году была основана компания Ashland Culvert Works, 1 , которая была приобретена Armco в 1941 году и переименована в Armco Drainage & Metal Products. 21 Бывшая листовая фабрика Ashland была снесена в 1929 году. 23

К 1935 году компания Ashland Works располагала двумя доменными печами (Ashland No. 2 и Norton), восемью 118-тонными мартеновскими печами, 600-тонным смесителем, блюминговыми, толстолистовыми и листовыми мельницами, одноручьевой МНЛЗ и около 1913 г. аглофабрика. 18 К 1938 году на заводе работало 7500 человек.

12 марта 1941 года был заложен фундамент для печи Беллефонте, которая стала 96-й доменной печью, построенной в районе Висячей скалы с 1818 года. 24, 1942, 3 Bellefonte могла похвастаться 25-футовым подом и была способна производить до 1000 тонн железа в день. 2 Его мощность была позже увеличена до 2600 тонн железа в день, когда горн был увеличен до 28¾’. 3

Незадолго до начала Второй мировой войны Armco сравняла с землей сталелитейный завод Ashland Steel. 23

Армко

Компания American Rolling Mill Company была официально переименована в ARMCO Steel Corporation 17 апреля 1948 года.  3 20

В 1949 году был добавлен завод по производству таконитовых гранул стоимостью 1 миллион долларов. 3 Компания построила предприятие, чтобы проверить, можно ли повторно использовать отходы сталеплавильного производства экономически выгодным образом. 4 18

В 1951 году Armco приступила к расширению и модернизации своего завода Ashland Works стоимостью 40 миллионов долларов. прокатного стана стоимостью 35 миллионов долларов. 1 19 В 1954 году было завершено строительство стана холодной обжатия, травильного агрегата полосы, тонкой линии Zincgrip и толстой линии Zincgrip стоимостью 12 миллионов долларов, 1 , за которой последовала аглофабрика в 1958 году. 26 Компания Armco разработала процесс Zincgrip в 1936 году, предложив первые рулоны с цинковым покрытием, которые намного превосходили более старые процессы. 28 Позже был предложен аналогичный процесс для покрытия стали алюминием.

К концу десятилетия Armco объявила о своей инициативе Project 600, проекте стоимостью 95 миллионов долларов, направленном на дальнейшую модернизацию своих заводов в Эшленде и консолидацию объектов на линии округа Бойд и Гринап к западу от Эшленда. 1 Проект 600 в конечном итоге стоил 145 миллионов долларов.

Печь Ashland № 2, в то время самая старая действующая печь в мире, была демонтирована в 1962 году. 3 23 Ее замена, печь Amanda с 30,6-футовым подом, была завершена рядом с Bellefonte в 1963 году. 2 Печь Norton простаивал в мае 1964 г. 26 , а литейный цех продолжал работать с чугуном с «Аманды» и был снесен в 1967 г. 3

В 1966 году был запущен стан-тандем холодной прокатки, а в печь Bellefonte была добавлена ​​система вдувания пылевидного угля. 3 26 Линия нанесения покрытий Zincgrip № 3 была добавлена ​​в 1967 году, 26 , а в 1968 году очаг Amanda был увеличен до 33,6 футов. 3 26

Мартеновские печи были остановлены 30 сентября 1969 года, что совпало с пуском кислородно-конвертерного комплекса. 26 Система вдувания пылеугольного топлива была установлена ​​на Аманде в 1973 г. 3 26

В 1978 году ARMCO Steel Corporation была переименована в Armco Inc. 12

К 1984 году численность персонала Ashland Works значительно сократилась из-за продолжающихся проектов модернизации. 2 Пытаясь остановить потерю 2000 рабочих мест чуть более чем за десять лет, Том Гордер, президент Ashland Works Armco, пожелал объединить Ashland Works с предприятиями в Мидлтауне, штат Огайо, чтобы снизить затраты на производство стали.

Armco продала 40% компании Kawasaki Steel of Japan в мае 1989 года. 2 Armco стала одной из худших компаний по производству стали к 1992 году, потеряв 40-50 долларов на тонну, в то время как большинство других металлургических комбинатов потеряли всего 20 долларов. за тонну. 5 Ashland Works потребовалось 6½ человеко-часов для производства одной тонны стали, по сравнению с тремя-четырьмя часами на аналогичном интегрированном заводе и менее чем одним часом на мини-заводе.

В 1992 г. был остановлен стан горячей прокатки, что привело к сокращению 930 рабочих мест. 2 26 На смену ему пришел новый завод по производству слябов, поставлявший стальные слябы для обработки в Миддлтауне. 2 Производство всех слитков на заводах в Эшленде и Мидлтауне было прекращено 1 июля. 5 Слитки были устаревшими и слишком дорогими в производстве.

АК Сталь

К 1995 году Armco столкнулась с проблемой банковских кредитов на сумму 700 миллионов долларов. 2 Перед лицом дефолта оставшаяся часть Armco была продана Kawasaki в 1994 году, и компания была переименована в AK Steel . 2 Было предпринято немедленное сокращение затрат, что привело к ликвидации аглофабрики, стана холодной прокатки, дрессировочных станов, линий травления, линий отжига и механического цеха в 1995 году. 2 Печь Bellefonte простаивала в 1996 году. К 1997 году от Ashland Works остались печь Amanda, два корпуса кислородной печи, оборудование для десульфурации, шестиручьевая МНЛЗ, одноручьевая МНЛЗ и линия горячего цинкования. 5 18

В апреле 2004 года штат Кентукки объявил, что AK Steel будет иметь право на налоговые льготы в размере 40 миллионов долларов, которые помогут профинансировать установку вакуумной дегазации и модификации слябовой МНЛЗ для улучшения качества стали для автомобилей и снижения затрат. эффективный. 2

Amanda Furnace простаивала из-за избытка импортной стали, наводнившей внутренний рынок 10 15 декабря 2015 года. 13 Почти 600 сотрудников были уволены. 11 13 Линия горячего цинкования, которая в основном обслуживала клиентов автомобильной промышленности, оставалась открытой, на ней работало 230 человек.

28 января 2019 года AK Steel объявила, что к концу года навсегда закроет завод в Эшленде, что затронет 170 сотрудников. 13 Ожидалось, что закрытие сэкономит AK Steel 40 миллионов долларов в год, но обошлось компании в 20 миллионов долларов из-за расторжения договоров поставки, 30 миллионов долларов на дополнительные расходы по безработице и другие расходы на пособия, 25 миллионов долларов по плану с несколькими работодателями, снять обязательства и 5 миллионов долларов прочих расходов.В ноябре линия по нанесению покрытий вышла на последний пуск. 15

Cleveland-Cliffs приобрела AK Steel более чем за 1 миллиард долларов 3 декабря. 14 Недавно объединенная компания изучила возможность перезапуска Amanda Furnace для производства окатышей из чугуна и для других целей, но окончательное решение было принято в июне 2021 года. снести сталелитейные компоненты Ashland Works. 15

Подборка аэрофотоснимков за 2020–2021 годы, показывающих ход работ по сносу конвертерного конвертера и предварительные работы по сносу, начавшиеся в Amanda Furnace.

8 февраля в 8:30 одновременно взорвались печь Аманды и конвертер.

8 февраля одновременно взорвались печь Аманды и конвертер.

Коксохимический завод

Тысячи коксовых печей-ульев процветали на угольных месторождениях Аппалачей, превращая уголь в кокс для использования в доменных печах и железных ограждениях. 1 18 Единственным продуктом был кокс, а утилизация ценных химических веществ, выбрасываемых в атмосферу, не рассматривалась.В 1892 году был разработан новый процесс коксования, в котором извлекались ценные побочные продукты. Предприятию Solvay Process Company в Сиракузах, штат Нью-Йорк, требовался источник аммиака и однородный сорт кокса, и там было начато строительство первого в стране коксохимического завода. Уголь обжигался внешним теплом, что позволяло утилизировать все побочные продукты.

Отсюда в 1895 году была основана компания Semet-Solvay, которая к 1916 году построила 1800 коксовых печей. 1 18 Он управлял многими построенными им объектами и стал крупнейшим торговым производителем кокса в стране. 18

В 1912 году Wilputte Coke Oven Corporation, дочерняя компания Semet-Solvay и подразделение Allied Chemical & Dye Corporation, построила 54 коксовых печи с горизонтальным дымоходом к востоку от Ашленда. 1 18  В 1915 году был добавлен завод по производству желтого проксиата соды, используемого в производстве пигментов для красок и сухих красок, 18 , а в 1916 году была добавлена ​​​​дополнительная батарея из 54 печей. 1 18 В 1937 году две первоначальные батареи были увеличены до 60 печей каждая.

В 1940 году Semet-Solvay приобрела Wilputte Coke Oven Corporation, после чего вся деятельность по строительству коксовых печей Semet-Solvay осуществлялась через Wilputte. 18 В 1940 году компания Semet-Solvay была приобретена Allied Chemical & Dye Company и вошла в состав подразделения Semet-Solvay. Лаборатория и 76 дополнительных печей с вертикальным дымоходом были добавлены в 1953 году. 1

Предприятие было приобретено ARMCO в 1982 г. после судебного постановления о предотвращении остановки. 18 В 1994 г. она стала называться AK Coke, а к 1998 г. на заводе работали две батареи с 70 и 76 печами в каждой.

AK Coke была закрыта в июне 2011 года, 6 7 8 , с чистой потерей 25 рабочих мест, поскольку оставшиеся 170 сотрудников были переведены на сталелитейный завод Ashland Works. 9 Объект больше не был рентабельным из-за отложенного технического обслуживания и экологических норм и не соответствовал федеральному Закону о чистом воздухе с 2008 года из-за устаревших систем экологического контроля. 7

В августе 2013 года AK Steel согласилась выплатить гражданский штраф в размере 1,65 миллиона долларов за нарушение законов о загрязнении воздуха, имевших место на коксохимическом заводе. Соглашение, достигнутое между компанией, Министерством юстиции, Агентством по охране окружающей среды и Содружеством Кентукки, также требовало, чтобы AK Steel потратила 2 миллиона долларов на два проекта по дальнейшему сокращению выбросов твердых частиц на своем сталелитейном заводе Ashland Works. 8

Работы по сносу коксохимического завода начались в ноябре 2012 г.  7 и завершились, когда в 9:15 взорвались пять строений, конвейерная лента, два высоких бетонных угольных бункера и две дымовые трубы.м. 18 августа 2013 г.  9


Галерея

Доменная печь Аманда

Доменная печь Bellefonte

Административные здания (корпуса 47-49)

Основная кислородная печь, установка непрерывного литья заготовок (здания 701, 782, 783, 784, 790, 792, 793, 794, 795)

Автомобильный самосвал (корпус 15)

Угольная пыль (здание 766)

Рудный мост (здание 17) и рудный карьер

Здание аглогрохота (здание 32)

Западная зона обработки

Прочее



Дополнительная литература


Источники

  1. «История Ашленда, Кентукки, 1786-1954 гг. Комитет столетия Эшленда . 1954. 2 января 2007.
  2. «История Ашленда, Кентукки, 1854–2004 гг.». Комитет двухсотлетия Эшленда . 2004. 2 января 2007.
  3. Айерс, Дэйв. «Производство стали в Ашленде, Кентукки». 6 января 2007 г. Статья.
  4. «Таконит». Википедия . 6 января 2007 г. Статья.
  5. Холуша, Джон. «Извлекая уроки из революций в AK Steel». стратегия+бизнес  (осень 1997 г.). 6 января 2007 г.
  6. «AK Steel сносит коксовый завод в Ашленде. ВСАЗ . Np, 29 октября 2012 г. Интернет. 29 июля 2014.
  7. Джеймс, Майк. «Коксохимический завод остановится». Independent [Ashland] 28 октября 2012 г.: н. стр. Распечатать.
  8. Стамбо, Кэрри. «AK Steel выплатит гражданский штраф в размере 1,65 миллиона долларов для урегулирования обвинений в загрязнении воздуха». Independent  [Ашленд] 22 августа 2013 г.: н. стр. Распечатать.
  9. Харт, Кеннет. «Коксохимический завод разрушен». Independent  [Ашленд] 19 августа 2013 г.: н. стр. Распечатать.
  10. Левингстон, Челси.«AK Steel простаивает сталелитейный завод в Кентукки». Новости журнала 16 окт. 2015. Печать.
  11. «ОБНОВЛЕНИЕ: AK Steel начинает увольнения; Пострадали сотни». WSAZ Newchannel 3 . 17 декабря 2017 г. Интернет. 20 января 2016 г.
  12. «Американская компания прокатных станов». Центр истории Огайо . Веб. 20 января 2016 г.
  13. Снайдер, Аарон. «AK Steel закрывает Ashland Works». Daily Independent [Ашленд], 28 января 2019 г.
  14. Хедрик, Чад. «Слияние Cleveland-Cliffs и AK Steel может означать новую жизнь простаивающему заводу в Ашленде.”  WSAZ [Хантингтон], 3 декабря 2019 г.
  15. римляне, Чарльз. «Завод AK Steel подлежит сносу». Daily Independent [Ашленд], 21 июня 2021 г.
  16. Рист, Дональд Э., изд. «Современная Аманда Armco». Кентуккийские железные печи железного региона Висячей скалы , Hanging Rock Press, Ashland, KY, 1974, стр. 11–12.
  17. Ситон, Кендалл Гордон. Подъем и рост металлургической промышленности в Ашленде и его окрестностях, штат Кентукки, , Poage Chapter D.А.Р., 1948, стр. 31-33.
  18. Allied Chemical Corporation Semet Solvay Division Ashland, KY Завод .
  19. Тодд, Дэвид Э. «Непрерывный процесс прокатки». Armco: The True Steel Company , General Press, 2004, стр. 72-112.
  20. Тодд, Дэвид Э. «Непрерывный процесс прокатки». Armco: The True Steel Company , General Press, 2004, стр. 154-164.
  21. Тодд, Дэвид Э. «Непрерывный процесс прокатки». Armco: The True Steel Company , General Press, 2004, с.266.
  22. Юбэнк, Салли Клэйборн. Железная промышленность в Кентукки , 1927, стр. 34-37.
  23. Ханнерс, Арнольд. Прошлое Эшленда: иллюстрированная история , 1976, стр. 63-71.
  24. Смит, Орвилл. «Нортон Стил Компани». 9 авг. 2018.
  25. «А.И.&М. Акционеры проголосуют за слияние с Rolling Mill Co.» Ashland Daily Independent , 11 декабря 1921 г., стр. 1-2.
  26. Смит, Орвилл. «Хронология Армко». 28 фев. 2021.
  27. Сонгер, В.Ф. «Меморандум 1921-1925 годов».
  28. Льюис, А.К. «Эшлендская дивизия». Бюллетень Armco , март-апрель. 1922, стр. 35-49.
  29. «Линия нанесения покрытия на полосу». 1968.

технология — Могла ли доменная печь средневековья / раннего Нового времени производить стальные сплавы

Mangalloy была первой легированной сталью, изготовленной Робертом Хэдфилдом в 1882 году; так что это такое же хорошее место для начала, как и любое другое.

Мои исследования методов производства стали того времени несколько неубедительны, но я достаточно уверен, что метод нагрева, который Хэдфилд использовал как процесс Сименса-Мартина, также назывался мартеновской печью.

Во-первых, краткое изложение различных древних методов плавки.

  • Блумери: Самый древний тип печи, это просто яма или дымоход из глины или камня. Вы кладете утюг, нагреваете его с помощью топлива и мехов, а затем вынимаете светящуюся массу, чтобы она приняла желаемую форму. Печь действительно нельзя увеличить, и она не сможет полностью расплавить железо. Этот процесс превращает руду непосредственно в

  • Вагранка: Китайцы никогда не разрабатывали кривые, вместо этого они перешли сразу к литью чугуна.Не совсем ясно, какую горн они использовали, но, очевидно, она могла достигать 1130 С и плавить железную руду. Его можно разлить по формам и отлить.

  • Чугунная кузница: Чугун хрупок и почти бесполезен, поэтому за пару столетий китайцы изобрели кузнечную кузницу, в которой чугун нагревают и многократно бьют, чтобы удалить примеси и получить кованое железо.

  • Доменная печь: В доменную печь постоянно подается топливо вместе с нагнетаемым воздухом для удаления шлака и непосредственного формирования чугуна (из которого затем выковывается кованое железо).Это значительно увеличивает скорость и топливную эффективность производства чугуна, а также устаревает простая вагранка.

  • Плавильная печь: вместо кузнечного горна расплавленное железо плавится без контакта с топливом , а затем перемешивается железными стержнями (которые затем плавятся в смеси). Затем его можно разлить и отлить в кованое железо. Ключевым моментом является часть без топлива, это позволяет выжигать свободный углерод с кислородом и, таким образом, изготавливать кованое железо. Комбинация доменной печи и лужи использовалась в Китае примерно в 1 веке нашей эры, а в Европе копировалась намного позже.

Все эти методы можно использовать для производства стали. Любое полученное кованое железо можно было ковать (аналогично кузнечной или нарядной кузнице) для обезуглероживания до тех пор, пока не была сделана сталь. Обычно это делалось под «холодным дутьем» или принудительной подачей воздуха.

Европейцы действительно не догнали самую передовую средневековую китайскую доменную печь до тех пор, пока не была создана комбинация коксовой доменной печи Авраама Дарби в 1709 году и пудлинговой печи Генри Кольта в 1784 году. После этого успехи шли быстро.

  • Горячее дутье: Изобретен Джеймсом Нейлсоном в 1828 году. Это предварительный нагрев воздуха перед подачей в доменную печь с помощью регенеративного теплообменника. Это имеет ключевое значение как для повышения эффективности использования топлива, так и для повышения температуры печи. На этой старой фотографии воздух проходит через три печи Каупера, которые улавливают выхлопные газы из печи и используют их для нагрева поступающего воздуха.

  • Бессемеровский процесс: Изобретенный Генри Бессемером в 1856 году, он использовал горячую струю для продувки горячим воздухом через расплавленного железа.Это завершало процесс образования лужи одновременно с плавлением чугуна, а регулирование потока воздуха позволяло одновременно достичь содержания углерода в желаемом стальном продукте. Это объединило все три шага старого китайского процесса в один (доменная печь -> пудлинг -> кузница с холодным дутьем), чтобы сделать сталь намного дешевле.

  • Мартеновская печь: Изобретена Карлом Сименсом и Пьером-Эмилем Мартеном в 1865 году. В ней более широко используется регенеративный предварительный нагрев для экономии топлива и дальнейшего повышения температуры, достаточной для плавки стали.Это позволило использовать его для переработки стального лома, но более медленный процесс нагрева также дал время для тщательного отбора проб продукта для достижения желаемого химического состава

Я подозреваю, что для производства марганцевого сплава требуется мартеновская печь. Единственный способ убедиться, что у вас смешано правильное количество сплава, это добавить его в расплавленную сталь , и вы не можете сделать это без мартеновской печи.

Вы можете добавить куски марганца в свою руду и использовать древний китайский процесс, но вы столкнетесь с проблемами.Когда железо смешивается с углеродом (из древесного угля или кокса), его температура плавления падает, что позволяет плавить его в доменной печи. Но когда он смешивается с марганцем, его температура плавления снова повышается. До горячего дутья не было возможности поддерживать эту смесь в расплавленном состоянии. Таким образом, вы получите не полностью перемешанное твердое вещество. Я полагаю, что это можно было бы вколотить в лезвие из сплава, но это заняло бы месяцы ковки каждого лезвия, и смесь сплава была бы довольно неопределенной. Таким образом, только лучшие (современные) лезвия из дамасской стали могут быть изготовлены из сплава, но он может иметь плохую смесь сплавов и в конечном итоге стать слабым или ломким.

Таким образом, вывод таков: вам нужны технологии горячего дутья и мартеновской печи, чтобы иметь хоть какую-то надежду на производство мангаллой. С положительной стороны, технологические требования к регенеративному нагревателю горячего дутья невелики. Вы можете сделать камеру предварительного нагрева из кирпича и использовать водяное колесо, чтобы нагнетать воздух через входные воздушные трубы глиняной посуды, чтобы получить предварительный нагрев.

Итак, окончательный вывод: Да, вы можете делать сплавы, если взять средневековую китайскую технологию производства стали и дать им метод регенеративного нагрева воздуха на входе в доменную печь.

Печи с выдвижным подом — ElectroHeat®

Печи с выдвижным подом

Наши печи с выдвижным подом используются для термообработки тяжелых и крупных стальных деталей, температура и атмосфера варьируются в зависимости от процесса и применения; такие как отпуск, отжиг, мягкий отжиг, нормализация, снятие напряжений, гомогенизация и рекристаллизация при обычной рабочей температуре от 250 до 1150°C в зависимости от применения.

Тележка загружается снаружи печи с помощью вилочного погрузчика или мостового крана до того, как тележка войдет в печь. Загрузка обычно охлаждается внутри печи до того, как тележка выдвигается оператором, но благодаря специальной конструкции печь можно открыть и вынуть загрузку из печи для охлаждения или закалки, пока печь еще горячая и работает.

Топка печи утеплена высокотемпературным волокнистым утеплителем и минеральной ватой.Радиационные нагревательные элементы монтируются на внутренних боковых стенках печи и в некоторых случаях в днище (тележке) и люке/двери; для достижения наилучшей однородности температуры.

Тележка с электродвигателем состоит из стального каркаса, изоляционного и огнеупорного кирпича. Наша печь с выдвижным подом оснащена нашим уникальным термостойким уплотнением между подом и тележкой, которое можно открыть во время работы для эффективного охлаждения.

Наша печь с выдвижным подом представлена ​​в нескольких различных исполнениях; люк/дверь, которая открывается вертикально или раздвигается горизонтально, ручная дверь, которая может быть лево-/правоподвесной или стационарно закреплена на конце тележки.

Все наши печи с выдвижным подом поставляются с полной документацией и сертификатом CE в соответствии с директивой LVD, EMC и Machinery.

Мы также можем следовать отраслевым стандартам, таким как; AMS2750E / AMS2750F (авиакосмическая промышленность), CQI-9 (автомобилестроение), API 6A 21-я редакция (нефть/газ/оффшор) и ISO 17663:2009 (сварка).

 

ElectroHeat Sweden AB производит широкий спектр промышленных печей и сушильных шкафов, разработанных и адаптированных к различным размерам загрузки, объемам производства и материалам.Наши печи и топки адаптированы к потребностям наших клиентов для повышения эффективности, повышения качества и экономии энергии.

Быстрая доставка и высокое качество гарантируются, поскольку вся конструкция и производство производятся в нашей мастерской в ​​Гётеборге, Швеция.

Этот продукт может поставляться отдельно или в составе полностью автоматической печной линии с конвейерами и автоматическим загрузочным оборудованием, что гарантирует высокую производительность.

Технические характеристики

Диапазон температур : до 1350°C

Блок питания: Дополнительно

– Электрика

— Газ

Циркуляция воздуха:

– Блок циркуляционного вентилятора

Размеры: Индивидуальные

Дверь/люк:  дополнительно

– Пневматический люк

– Гидравлический люк

— Электрический люк

– Ручная дверь

– Раздвижная дверь

Система управления:

HeatManager (ПЛК; на базе Siemens)

Атмосфера: Воздух

Тип регистрации: Цифровой

Количество регистрируемых датчиков температуры: Дополнительно

 

Отжиг или отжиг в печи с выдвижным подом
Термическая обработка должна быть одновременно щадящей и мощной, чтобы такие процессы, как отпуск, отжиг, гомогенизация и рекристаллизация, были надежными и простыми.Печи с выдвижным подом обещают клиентам максимально возможное качество при соответствующем использовании и имеют диапазон температур до 1200°C.

Печи с выдвижным подом полезны, когда речь идет о тонких процедурах, таких как мягкий отжиг, и обеспечивают наилучшие результаты, когда речь идет о нормализации или снятии напряжения.

Важно понимать, что для достижения оптимальных результатов нагрева камера должна быть должным образом изолирована, чтобы поддерживать постоянную высокую температуру.Точность является ключевым моментом при отжиге или отпуске материалов, поэтому боковые стенки камеры печи были снабжены теплоизоляцией из высокотемпературного волокна и минеральной ватой. Это делает печи с выдвижным подом не только точными, но и простыми в обслуживании.

По своей сути и необходимости для всего процесса охлаждения печь сочетает в себе один или несколько циркуляционных вентиляторов и заслонок с электроприводом. Они расположены на крыше.

 

Устройство печи с выдвижным подом
Для обеспечения безопасности и длительного срока службы печи моторное дно не только уложено изоляционными, но и огнеупорными кирпичами.Еще одной важной особенностью, гарантирующей безопасность, является пневматическое уплотнение между нагревательной камерой и ее дном. Поскольку дверь можно поднимать и управлять ею с помощью пневматической системы, это помогает автоматизировать процесс и ускорить процедуры.

 

Другими преимуществами печи с выдвижным подом являются высокий КПД и возможность экономии энергии в зависимости от полностью электрического или газового режима работы. Поставляемый товар всегда будет высокого качества и соответствует даже самым высоким стандартам.

Стальной шлак. Описание материала. Руководство пользователя по отходам и побочным продуктам при строительстве дорожного покрытия

 

СТАЛЬ ШЛАК Описание материала

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Стальной шлак, побочный продукт производства стали, образуется при отделении расплавленной стали от примесей в сталеплавильных печах.Шлак представляет собой расплавленный жидкий расплав и представляет собой сложный раствор силикатов и оксидов, затвердевающий при охлаждении.

Практически вся сталь в настоящее время производится на интегрированных сталелитейных заводах, использующих версию основного кислородного процесса, или на специальных сталелитейных заводах (мини-заводах), использующих процесс в электродуговой печи. Процесс мартеновской печи больше не используется.

В основном кислородном процессе жидкий горячий доменный металл, лом и флюсы, состоящие из извести (CaO) и доломитовой извести (CaO.MgO или «долим») загружают в конвертер (печь). Фурма опускается в конвертер и впрыскивается кислород под высоким давлением. Кислород соединяется с примесями в загрузке и удаляет их. Эти примеси состоят из углерода в виде газообразного монооксида углерода и кремния, марганца, фосфора и некоторого количества железа в виде жидких оксидов, которые в сочетании с известью и доломитом образуют стальной шлак. В конце операции рафинирования жидкая сталь сливается (разливается) в ковш, в то время как стальной шлак остается в резервуаре и затем сливается в отдельный шлаковый ковш.

Существует много марок стали, которые можно производить, и свойства стального шлака могут значительно меняться для каждой марки. Марки стали можно разделить на высокие, средние и низкие в зависимости от содержания углерода в стали. Высококачественные стали имеют высокое содержание углерода. Чтобы уменьшить количество углерода в стали, в процессе производства стали требуется более высокий уровень кислорода. Это также требует добавления повышенного количества извести и доломита (флюса) для удаления примесей из стали и увеличения образования шлака.

Существует несколько различных типов стального шлака, образующегося в процессе производства стали. Эти различные типы называются печным или выпускным шлаком, шлаком грабельного производства, синтетическим или ковшовым шлаком, а также карьерным или очистным шлаком. На рис. 18-1 представлена ​​схема общего потока и производства различных шлаков на современном сталелитейном заводе.

Стальной шлак, образующийся на первичной стадии производства стали, называется печным шлаком или выпускным шлаком. Это основной источник сталеплавильного шлака.После выпуска из печи расплавленная сталь перемещается в ковш для дальнейшего рафинирования для удаления дополнительных примесей, все еще содержащихся в стали. Эта операция называется ковшовой очисткой, поскольку она выполняется в перегрузочном ковше. Во время ковшового рафинирования дополнительные стальные шлаки образуются за счет повторного добавления флюсов в ковш для плавки. Эти шлаки соединяются с любым выносом печного шлака и способствуют поглощению продуктов раскисления (включений), теплоизоляции и защите ковшевых огнеупоров.Сталелитейные шлаки, образующиеся на этой стадии производства стали, обычно называют грабельными и ковшовыми шлаками.

Рис. 18-1. Обзор производства шлака на современном сталелитейном заводе.

Карьерный шлак и шлак очистки — это другие типы шлака, обычно встречающиеся в сталеплавильном производстве. Обычно они состоят из сталеплавильного шлака, попадающего на пол установки на различных стадиях работы, или шлака, удаляемого из ковша после выпуска.

Поскольку стадия ковшового рафинирования обычно включает сравнительно высокие добавки флюса, свойства этих синтетических шлаков сильно отличаются от свойств печного шлака и, как правило, непригодны для переработки в качестве агрегатов сталеплавильного шлака. Эти различные шлаки должны быть отделены от печного шлака, чтобы избежать загрязнения полученного заполнителя шлака.

Помимо извлечения шлака, жидкий печной шлак и ковшовые шлаки обычно перерабатываются для извлечения черных металлов.Эта операция извлечения металлов (с использованием магнитного сепаратора на конвейере и/или электромагнита крана) важна для производителя стали, поскольку металлы затем могут быть повторно использованы на сталелитейном заводе в качестве исходного материала для доменной печи для производства чугуна.

Дополнительную информацию об использовании сталелитейного шлака в США можно получить по адресу:

.

Национальная ассоциация шлаков

808 Норт-Фэрфакс-стрит

Арлингтон, Вирджиния 22314

 

ТЕКУЩИЕ ВАРИАНТЫ УПРАВЛЕНИЯ

Переработка

Подсчитано, что между 7.0 и 7,5 миллионов метрических тонн (от 7,7 до 8,3 миллионов тонн) стального шлака ежегодно используется в Соединенных Штатах. Основными областями применения стального шлака в Соединенных Штатах являются его использование в качестве гранулированной основы или в качестве заполнителя в строительстве.

Утилизация

В то время как большая часть печного шлака перерабатывается для использования в качестве заполнителя, излишки сталелитейного шлака от других операций (сгребание, ковш, очистка или карьерный шлак) обычно отправляются на свалки для захоронения.

 

ИСТОЧНИКИ РЫНКА

Стальной шлак обычно можно получить у переработчиков шлака, которые собирают шлак с сталеплавильных предприятий. Переработчики шлака могут обрабатывать различные материалы, такие как стальной шлак, ковшовый шлак, карьерный шлак и использованный огнеупорный материал для извлечения металлической стали. Эти материалы должны быть разделены по источникам, и должны быть четко определены методы обращения с ними, чтобы избежать загрязнения заполнителя сталелитейного шлака. Переработчик шлака также должен знать общие совокупные требования конечного пользователя.

Переработка стальных шлаков для извлечения металлов важна не только для удаления избыточной стали из рыночных источников для повторного использования на сталелитейном заводе, но также важна для облегчения использования неметаллических сталелитейных шлаков в качестве строительного заполнителя. Этот неметаллический шлаковый материал можно либо измельчить и просеять для использования в качестве заполнителя (заполнители сталелитейного шлака), либо спекать и перерабатывать в качестве флюсового материала в печах для производства чугуна и стали.

Агрегаты стального шлака обычно проявляют склонность к расширению.Это связано с наличием свободной извести и оксидов магния, которые не прореагировали с силикатными структурами и могут гидратироваться и расширяться во влажной среде. Этот потенциально расширяющийся характер (изменения объема до 10 процентов или более, связанные с гидратацией оксидов кальция и магния) может вызвать трудности с продуктами, содержащими стальной шлак, и является одной из причин, по которой заполнители стального шлака не подходят для использования в бетоне на портландцементе. или как уплотненная засыпка под бетонные плиты.

Стальной шлак, предназначенный для использования в качестве заполнителя, должен складироваться на открытом воздухе в течение нескольких месяцев, чтобы подвергать материал воздействию влаги от естественных осадков и/или распыления воды. Целью такого хранения (старения) является обеспечение потенциально разрушительной гидратации и связанного с ней расширения до использования материала в агрегатных приложениях. Существует широкий диапазон времени, необходимого для адекватного воздействия элементов. Для гидратации расширяющихся оксидов может потребоваться до 18 месяцев.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НА ДОРОГЕ И ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРЕРАБОТКЕ

Асфальтобетонный заполнитель, гранулированное основание и насыпь или насыпь

Использование сталелитейного шлака в качестве заполнителя считается стандартной практикой во многих юрисдикциях, включая его использование в гранулированной основе, насыпях, инженерной насыпи, обочинах шоссе и асфальтовых покрытиях с горячими смесями.

Перед использованием в качестве строительного заполнителя стальной шлак необходимо измельчить и просеять, чтобы он соответствовал установленным требованиям градации для конкретного применения.От переработчика шлака также может потребоваться соблюдение критериев содержания влаги (например, ограничение количества влаги в заполнителе стального шлака перед отправкой на завод по производству горячей асфальтобетонной смеси) и принятие методов обработки материалов (переработка и складирование), аналогичных используемым в промышленности обычных заполнителей, чтобы избежать потенциальной сегрегации. Кроме того, как отмечалось ранее, перед использованием необходимо решить вопрос о расширении из-за реакций гидратации.

 

СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

Физические свойства

Агрегаты стального шлака имеют угловатую форму и шероховатую текстуру поверхности.Они имеют высокий объемный удельный вес и умеренное водопоглощение (менее 3 процентов). В Таблице 18-1 перечислены некоторые типичные физические свойства стального шлака.

Таблица 18-1. Типичные физические свойства стального шлака.

Собственность Значение
Удельный вес > 3,2–3,6
Вес, кг/м 3 (фунт/фут 3 ) 1600 — 1920
(100 — 120)
Поглощение до 3%

 

Химические свойства

Химический состав шлака обычно выражается в пересчете на простые оксиды, рассчитанные на основе элементного анализа, определяемого с помощью рентгеновской флуоресценции.В Таблице 18-2 перечислены соединения, присутствующие в сталеплавильном шлаке из обычной кислородной печи. Практически все стальные шлаки попадают в эти химические диапазоны, но не все сталелитейные шлаки подходят в качестве заполнителей. Более важное значение имеет минералогическая форма шлака, которая сильно зависит от скорости охлаждения шлака в процессе производства стали.

Таблица 18-2. Типичный химический состав стального шлака. (4)

Учредительный Состав (%)
СаО 40 — 52
SiO 2 10 — 19
FeO 10 — 40
(70–80 % FeO, 20–30 % Fe2O3)
MnO 5 — 8
MgO 5 — 10
Алюминий 2 О 3 1 — 3
П 2 О 5 0.5 — 1
С < 0,1
Металлический Fe 0,5 — 10

Скорость охлаждения сталеплавильного шлака достаточно низкая, поэтому обычно образуются кристаллические соединения. Преобладающими соединениями являются двухкальциевый силикат, трехкальциевый силикат, двухкальциевый феррит, мервинит, алюминат кальция, кальциево-магниевый оксид железа и некоторое количество свободной извести и свободной магнезии (периклаз).Относительные пропорции этих соединений зависят от технологии производства стали и скорости охлаждения сталеплавильного шлака.

Свободные оксиды кальция и магния не полностью расходуются в сталеплавильном шлаке, и в технической литературе существует общее мнение, что гидратация негашеной извести и магнезии при контакте с влагой в значительной степени ответственна за расширение большинства сталеплавильных шлаков (1). 2) Свободная известь быстро гидратируется и может вызвать большие изменения объема за относительно короткий период времени (недели), в то время как магнезия гидратируется гораздо медленнее и способствует долговременному расширению, для развития которого могут потребоваться годы.

Сталелитейный шлак является слабощелочным, с pH раствора обычно в диапазоне от 8 до 10. Однако pH фильтрата из сталелитейного шлака может превышать 11, уровень, который может вызывать коррозию алюминиевых или оцинкованных стальных труб, находящихся в прямом контакте с шлак.

Туфалоподобные осадки, образующиеся в результате воздействия воды и атмосферы на агрегаты стального шлака, описаны в литературе. Туф представляет собой белый порошкообразный осадок, состоящий в основном из карбоната кальция (CaCO 3 ).Встречается в природе и обычно встречается в водоемах. Осадки туфа, связанные со сталеплавильными шлаками, относятся к фильтрату, смешивающемуся с атмосферным углекислым газом. Свободная известь в стальных шлаках может смешиваться с водой с образованием раствора гидроксида кальция (Ca(OH 2 )). При воздействии атмосферного углекислого газа кальцит (CaCO 3 ) осаждается в виде поверхностного туфа и порошкообразного осадка в поверхностных водах. Сообщалось, что отложения туфа забивают дренажные каналы в системах дорожного покрытия. (5)

Механические свойства

Переработанный стальной шлак обладает благоприятными механическими свойствами для использования в качестве заполнителя, включая хорошую стойкость к истиранию, хорошие характеристики прочности и высокую несущую способность. В Таблице 18-3 перечислены некоторые типичные механические свойства стального шлака.

Таблица 18-3. Типичные механические свойства стального шлака. (3)

Собственность Значение
Истирание в Лос-Анджелесе (ASTM C131), % 20 — 25
Сульфат натрия Потеря прочности (ASTM C88), % <12
Угол внутреннего трения 40° — 50°
Твердость (измеряется по шкале твердости минералов Мооса)* 6 — 7
Калифорнийский коэффициент подшипника (CBR), % для верхнего размера 19 мм (3/4 дюйма)** до 300
* Твердость доломита, измеренная по той же шкале, составляет от 3 до 4.
** Типичное значение CBR для дробленого известняка составляет 100%.

 

Тепловые свойства

Было замечено, что из-за их высокой теплоемкости стальные шлаковые заполнители сохраняют тепло значительно дольше, чем обычные природные заполнители. Теплосберегающие характеристики сталешлаковых заполнителей могут быть полезны при проведении ремонтных работ с горячей асфальтобетонной смесью в холодную погоду.

 

ССЫЛКИ

  1. ЖЕГЕЛЬ. Использование заполнителей стального шлака в асфальтобетоне с горячей смесью . Заключительный отчет, подготовленный John Emery Geotechnical Engineering Limited для Технического комитета по сталеплавильному шлаку, апрель 1993 г.

  2. Коллинз, Р. Дж. и С. К. Цисельски. Переработка и использование отходов и побочных продуктов при строительстве автомагистралей , Национальная совместная программа исследований в области автомобильных дорог. Синтез дорожной практики 199, Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1994.

  3. Нурельдин А.С. и Р. С. Макдэниел. «Оценка поверхностных смесей стального шлака и асфальта», представленная на 69-м ежегодном собрании Совета по транспортным исследованиям, Вашингтон, округ Колумбия, январь 1990 г.

  4. Эмери, Дж. Дж. «Использование шлака при строительстве дорожных покрытий», Расширение совокупных ресурсов . Специальная техническая публикация ASTM 774, Американское общество испытаний и материалов, Вашингтон, округ Колумбия, 1982 г.

  5. Гупта, Дж. Д. и В. А. Кнеллер. Потенциал осаждения агрегатов подстилающего слоя шоссе .Отчет № FHWA/OH-94/004, подготовленный для Министерства транспорта штата Огайо, ноябрь 1993 г.

 

Предыдущий | Содержание | Следующий

Производство стали | История западной цивилизации II

25.4.3: Производство стали

До 1860 года сталь была дорогой и производилась в небольших количествах, но разработка технологии тигельной стали Бенджамином Хантсманом в 1740-х годах, бессемеровского процесса в 1850-х годах и процесса Сименса-Мартина в 1850-1860-х годах привела к массовому производству стали, одно из ключевых достижений Второй промышленной революции.

Цель обучения

Постулируйте влияние улучшенного производства стали на развитие промышленности.

Ключевые моменты

  • Сталь представляет собой сплав железа и других элементов, в первую очередь углерода, который широко используется в строительстве и других областях благодаря своей высокой прочности на растяжение и низкой стоимости. Основным металлом стали является железо. Впервые он был произведен в древности, но за два десятилетия до промышленной революции производство стали, которое в то время было дорогим товаром, было усовершенствовано, и его использовали только там, где железо не годилось.
  • Бенджамин Хантсман разработал свою технику изготовления тиглей в 1740-х годах. Он смог производить удовлетворительную стальную отливку в глиняных тиглях, каждый из которых вмещал около 34 фунтов блистерной стали. Был добавлен флюс, и они были покрыты и прогреты коксом в течение примерно трех часов. Затем расплавленную сталь заливали в формы, а тигли использовали повторно. Долгое время Хантсман экспортировал всю свою продукцию во Францию, так как местные производители отказывались работать со сталью более твердой, чем они уже использовали.
  • Сталь часто называют первой из нескольких новых областей промышленного массового производства, характеризующих Вторую промышленную революцию.Примерно до 1860 года сталь все еще была дорогим продуктом. Проблема массового производства дешевой стали была решена в 1855 году Генри Бессемером с введением конвертера Бессемера на его сталелитейном заводе в Шеффилде, Англия. Дальнейшие эксперименты Горана Фредрика Йоранссона и Роберта Форестера Мушета позволили Бессемеру усовершенствовать то, что впоследствии стало известно как бессемеровский процесс.
  • Хотя изначально Бессемер встречал отпор и был вынужден сам заняться эксплуатацией своего процесса, в конце концов лицензии были поданы в таком количестве, что Бессемер получил гонорары, превышающие миллион фунтов стерлингов.К 1870 году бессемеровская сталь широко использовалась для изготовления корабельных листов. Бессемеровский процесс также сделал стальные железные дороги конкурентоспособными по цене. Опыт быстро доказал, что сталь обладает гораздо большей прочностью и долговечностью и может выдерживать более тяжелые и быстрые двигатели и автомобили.
  • После 1890 г. бессемеровский процесс постепенно вытесняется мартеновским. Карл Вильгельм Сименс разработал регенеративную печь Сименса в 1850-х годах. Эта печь работала при высокой температуре за счет использования регенеративного предварительного нагрева топлива и воздуха для горения.В 1865 году Пьер-Эмиль Мартен получил лицензию от Siemens и применил свою регенеративную печь для производства стали. Процесс Сименса-Мартина был медленнее, и поэтому его было легче контролировать. Это также позволило плавить и очищать большое количество стального лома, еще больше снижая затраты на производство стали и перерабатывая другие неприятные отходы.
  • К началу 20 века процесс Сименса-Мартина стал ведущим процессом производства стали. Доступность дешевой стали позволяла строить более крупные мосты, железные дороги, небоскребы и корабли.Другими важными стальными изделиями были стальной трос, стальной стержень и листовая сталь, которые позволяли создавать большие котлы высокого давления, а также высокопрочная сталь для машин. Военная техника также значительно улучшилась.

Ключевые термины

Вторая промышленная революция
Фаза быстрой индустриализации в последней трети 19 века и начале 20 века, также известная как технологическая революция. Хотя ряд его характерных событий можно отнести к более ранним инновациям в производстве, таким как создание станкостроения, разработка методов изготовления взаимозаменяемых деталей и изобретение бессемеровского процесса, обычно он датируется периодом между 1870 и 1914 года до начала Первой мировой войны.
Бессемеровский процесс
Первый недорогой промышленный процесс массового производства стали из расплавленного чугуна до разработки мартеновской печи. Ключевым принципом является удаление примесей из железа путем окисления с воздухом, продуваемым через расплавленное железо. Окисление также повышает температуру массы железа и поддерживает ее в расплавленном состоянии.
стальной тигель
Термин, который применяется к стали, изготовленной двумя разными способами в современную эпоху и произведенной в разных местах на протяжении всей истории.Его изготавливают путем плавления железа и других материалов. Он производился в Южной и Центральной Азии в эпоху средневековья, но методы производства высококачественной стали были разработаны Бенджамином Хантсманом в Англии в 18 веке. Однако в процессе Хантсмана в качестве сырья использовались железо и сталь, а не прямое преобразование из чугуна , как в более позднем бессемеровском процессе. Однородная кристаллическая структура этой литой стали улучшила ее прочность и твердость по сравнению с предыдущими формами стали.
цементация
Устаревшая технология производства стали путем науглероживания железа. В отличие от современного производства стали, это увеличило количество углерода в железе. По-видимому, он был разработан до 17 века. Сталелитейная печь Derwentcote, построенная в 1720 году, является самым ранним сохранившимся примером печи, использующей эту технологию.
науглероживание
Процесс термообработки, при котором железо или сталь поглощают углерод, в то время как металл нагревается в присутствии углеродсодержащего материала, такого как древесный уголь или монооксид углерода.Цель состоит в том, чтобы сделать металл более твердым. В отличие от современного производства стали, этот процесс увеличил количество углерода в железе.

 

 

Сталь

представляет собой сплав железа и других элементов, в первую очередь углерода, который широко используется в строительстве и других областях применения из-за его высокой прочности на растяжение и низкой стоимости. Основным металлом стали является железо, которое может принимать две кристаллические формы: объемно-центрированную кубическую (ОЦК) и гранецентрированную кубическую (ГЦК), в зависимости от температуры.Именно взаимодействие этих аллотропов с легирующими элементами, прежде всего с углеродом, придает стали и чугуну ряд уникальных свойств. В схеме BCC атом железа находится в центре каждого куба, а в схеме FCC — по одному в центре каждой из шести граней куба. Углерод, другие элементы и включения в железе действуют как упрочняющие агенты, препятствующие перемещению дислокаций, которые в противном случае возникают в кристаллических решетках атомов железа.

Сталь (с более низким содержанием углерода, чем у чугуна, но выше, чем у кованого железа) была впервые произведена в древности, но за два десятилетия до промышленной революции производство стали было усовершенствовано, что в то время было дорогим товаром, который использовался только там, где железо не годилось, например, для ультрасовременных инструментов и для пружин.Бенджамин Хантсман разработал свою технику изготовления тиглей в 1740-х годах. После многих экспериментов Хантсман смог изготовить удовлетворительную стальную отливку в глиняных тиглях, каждый из которых вмещал около 34 фунтов блистерной стали. Был добавлен флюс, и они были покрыты и прогреты коксом в течение примерно трех часов. Затем расплавленную сталь заливали в формы, а тигли использовали повторно. Местные производители столовых приборов отказались покупать литейную сталь Huntsman, так как она была тверже, чем немецкая сталь, которую они привыкли использовать.Долгое время Хантсман экспортировал всю свою продукцию во Францию. Блистерная сталь, используемая Huntsman в качестве сырья, была изготовлена ​​​​процессом цементации или науглероживания железа. Науглероживание – это процесс термической обработки, при котором железо или сталь поглощают углерод, в то время как металл нагревается в присутствии углеродсодержащего материала, такого как древесный уголь или монооксид углерода. Цель состоит в том, чтобы сделать металл более твердым. В отличие от современного производства стали, этот процесс увеличил количество углерода в железе.

 

Сталь часто называют первой из нескольких новых областей промышленного массового производства, которые характеризуют Вторую промышленную революцию, начавшуюся примерно в 1850 году, хотя метод массового производства стали не был изобретен до 1860-х годов и стал широко доступным в 1870-х годах после процесс был изменен для получения более однородного качества.

 

Примерно до 1860 года сталь была дорогим продуктом, производилась в небольших количествах и использовалась в основном для изготовления мечей, инструментов и столовых приборов. Все крупные металлические конструкции изготавливались из кованого или чугунного литья. Проблема массового производства дешевой стали была решена в 1855 году Генри Бессемером с введением конвертера Бессемера на его сталелитейном заводе в Шеффилде, Англия. В бессемеровском процессе расплавленный чушковый чугун из доменной печи загружали в большой тигель, и через расплавленное железо снизу продували воздух, воспламеняя растворенный углерод из кокса.По мере выгорания углерода температура плавления смеси повышалась, но тепло от горящего углерода обеспечивало дополнительную энергию, необходимую для поддержания смеси в расплавленном состоянии. После снижения содержания углерода в расплаве до заданного уровня тягу воздуха отключали. Типичный бессемеровский конвертер мог преобразовать 25-тонную партию чугуна в сталь за полчаса. Бессемер продемонстрировал этот процесс в 1856 году, и к 1864 году операция прошла успешно.

Преобразователь Бессемера, печатное издание 1867 года в Великобритании.

Хотя процесс Бессемера больше не используется в коммерческих целях, во время его изобретения он имел огромное промышленное значение, поскольку снижал стоимость производства стали, что привело к широкой замене чугуна сталью. Внимание Бессемера было привлечено к проблеме стали. производство в попытке улучшить конструкцию орудий.

Бессемер передал лицензию на свой процесс пяти производителям железа, но с самого начала у компаний были большие трудности с производством стали хорошего качества.Йоран Фредрик Йоранссон, шведский мастер по производству чугуна, используя более чистый чугун из древесного угля из этой страны, был первым, кто сделал хорошую сталь с помощью этого процесса, но только после многих попыток. Его результаты побудили Бессемера попробовать более чистое железо, полученное из камберлендского гематита, но имели лишь ограниченный успех, потому что количество углерода было трудно контролировать. Роберт Форестер Мушет после тысяч экспериментов на металлургическом заводе Даркхилл показал, что количество углерода можно контролировать, удаляя почти весь его из железа, а затем добавляя точное количество углерода и марганца в виде шпигелейзена (ферромарганцевого сплава). ).Это улучшило качество готового продукта и повысило его пластичность.

Когда Бессемер попытался убедить производителей использовать его усовершенствованную систему, он столкнулся с общим отпором и, в конце концов, был вынужден сам заняться эксплуатацией процесса. Он построил сталелитейный завод в Шеффилде в рамках делового партнерства с другими компаниями, такими как W & J Galloway & Sons, и начал производство стали. Сначала объем производства был незначительным, но постепенно масштабы операции увеличивались, пока конкуренция не стала эффективной и торговцы сталью не узнали, что фирма Генри Бессемера и Ко.недооценивал их до уровня 10–15 фунтов стерлингов за тонну в Великобритании. Этот довод в пользу кармана быстро подействовал, и лицензии были поданы в таком количестве, что Бессемер в качестве гонораров за использование своего процесса получил сумму, значительно превышающую миллион фунтов стерлингов. К 1870 году бессемеровская сталь широко использовалась для изготовления корабельных листов. К 1850-м годам скорость, вес и количество железнодорожных перевозок ограничивались прочностью используемых рельсов из кованого железа. Решением стало использование стальных рельсов, которые благодаря бессемеровскому процессу стали конкурентоспособными по цене.Опыт быстро доказал, что сталь обладает гораздо большей прочностью и долговечностью и может выдерживать более тяжелые и быстрые двигатели и автомобили.

Однако Мушет ничего не получил и к 1866 г. был беден и болен. В том же году его 16-летняя дочь Мэри поехала в Лондон одна, чтобы встретиться с Бессемером в его офисе, утверждая, что его успех основан на результатах работы ее отца. Бессемер решил выплачивать Мушету ежегодную пенсию в размере 300 фунтов стерлингов, очень значительную сумму, которую он делал более 20 лет, возможно, чтобы удержать Мушетов от судебного иска.

После 1890 года бессемеровский процесс постепенно вытесняется мартеновским. Сэр Карл Вильгельм Сименс разработал регенеративную печь Siemens в 1850-х годах и заявил в 1857 году, что она рекуперирует достаточно тепла, чтобы сэкономить 70–80% топлива. Эта печь работала при высокой температуре за счет использования регенеративного предварительного нагрева топлива и воздуха для горения. При регенеративном предварительном нагреве выхлопные газы из печи перекачиваются в камеру, содержащую кирпичи, где тепло от газов передается кирпичам.Затем поток печи меняется на противоположный, так что топливо и воздух проходят через камеру и нагреваются кирпичами. С помощью этого метода мартеновская печь может достигать температур, достаточно высоких для плавки стали, но Siemens изначально не использовал ее для этого. В 1865 году французский инженер Пьер-Эмиль Мартен получил лицензию от Siemens и впервые применил свою регенеративную печь для производства стали. Наиболее привлекательной характеристикой регенеративной печи Siemens является быстрое производство большого количества основной стали, используемой, например, для строительства высотных зданий.

Печь Siemens 1895 г.

Наиболее привлекательной характеристикой регенеративной печи Siemens было быстрое производство большого количества стали, используемой, например, для строительства высотных зданий. С помощью метода Сименса мартеновская печь могла достигать температур, достаточно высоких для плавки стали, но изначально Сименс не использовал ее для этого. Именно Мартин первым применил регенеративную печь для производства стали.

Процесс Сименса-Мартина дополнил, а не заменил бессемеровский процесс.Он был медленнее и, следовательно, его было легче контролировать. Это также позволило плавить и очищать большое количество стального лома, еще больше снижая затраты на производство стали и перерабатывая другие неприятные отходы. Худшим его недостатком было и остается то, что плавление и рафинирование шихты занимает несколько часов. Кроме того, рабочая среда вокруг мартеновской печи была и остается чрезвычайно опасной.

К началу 20 века процесс Сименса-Мартина стал ведущим процессом производства стали.Доступность дешевой стали позволяла строить более крупные мосты, железные дороги, небоскребы и корабли. Другими важными стальными изделиями, также изготовленными с использованием мартеновского процесса, были стальной трос, стальной стержень и листовая сталь, которые позволили использовать большие котлы высокого давления, и высокопрочная сталь для машин, что позволило создать гораздо более мощные двигатели, шестерни и оси. чем это было возможно ранее. С большим количеством стали также стало возможным строить гораздо более мощные орудия и лафеты, танки, боевые бронированные машины и военные корабли.

Атрибуции

Мартеновская печь — [Документ в формате PDF]

Мартеновская печь

1

Мартеновская печь Мартеновская печь представляет собой один из нескольких типов печей, в которых из чугуна выжигается избыточный углерод и другие примеси для производства стали. Поскольку сталь трудно производить из-за ее высокой температуры плавления, обычного топлива и печей было недостаточно, и для преодоления этой трудности была разработана мартеновская печь. В 1865 году французский инженер Пьер-Миль Мартен получил лицензию от Siemens и впервые применил свою регенеративную печь для производства стали.Их процесс был известен как процесс Сименса-Мартина, а печь — как «мартеновская». Большинство мартеновских печей были закрыты к началу 1990-х годов, не в последнюю очередь из-за их медленной работы, и их заменили кислородными печами или электродуговыми печами.

Хотя, вероятно, первой примитивной мартеновской печью была каталонская кузница, изобретенная в Испании в восьмом веке, но обычно этот термин ограничивается определенными процессами производства стали в девятнадцатом веке и более поздними, исключая, таким образом, кривые (включая каталонскую кузницу), кузницы для украшений и пудлинговые печи от его применения.

Мартеновская печь с выпуском плавки, VEB Edelstahlwerk, Германия, 1982 г.

Мартеновский процессМартеновский процесс представляет собой периодический процесс, и партия называется «плавкой». Печь сначала осматривают на наличие возможных повреждений. После того, как он будет готов или отремонтирован, его загружают легким ломом, таким как листовой металл, измельченные автомобили или металлолом. После того, как он расплавится, добавляется тяжелый лом, такой как строительный, строительный или металлургический лом, вместе с чугуном из доменных печей. После расплавления всей стали добавляются шлакообразующие вещества, такие как известняк.Кислород в оксиде железа и другие примеси обезуглероживают чугун, сжигая углерод и образуя сталь. Чтобы увеличить содержание кислорода в тепле, к теплу можно добавить железную руду. Этот процесс намного медленнее, чем у бессемеровского конвертера, и поэтому его легче контролировать и отбирать образцы для контроля качества. Подготовка плавки обычно занимает от 8 ч до 8 ч 30 мин для получения стали. Поскольку процесс медленный, нет необходимости сжигать весь углерод, как в бессемеровском процессе, но процесс можно прекратить в определенный момент, когда будет достигнуто желаемое содержание углерода.A. вход газа и воздуха B. камера предварительного нагрева C. жидкий чугун D. топка E. камера нагрева (холодная) F. выход газа и воздуха.

Врезка в печь производится так же, как в доменную печь; со стороны очага просверливается отверстие, и сырая сталь выливается наружу. После выпуска всей стали шлак снимается. Сырая сталь может быть отлита в слитки; этот процесс называется разливкой, или его можно использовать при непрерывной разливке для прокатного стана. Регенераторы являются отличительной чертой печи и состоят из шамотных дымоходов, заполненных кирпичами, поставленными на ребро и расположенными таким образом, что между ними имеется множество мелких проходов.Кирпичи поглощают большую часть тепла от выходящих дымовых газов и возвращают его позже входящим холодным газам для сжигания.

Мартеновская печь

2

ИсторияСэр Карл Вильгельм Сименс разработал регенеративную печь Siemens в 1850-х годах и заявил в 1857 году, что она рекуперирует достаточно тепла, чтобы сэкономить 7080% топлива. Эта печь работает при высокой температуре за счет использования регенеративного предварительного нагрева топлива и воздуха для горения. При регенеративном предварительном нагреве выхлопные газы из печи перекачиваются в камеру, содержащую кирпичи, где тепло от газов передается кирпичам.Затем поток печи меняется на противоположный, так что топливо и воздух проходят через камеру и нагреваются кирпичами. С помощью этого метода мартеновская печь может достигать температур, достаточно высоких для плавки стали, но Siemens изначально не использовал его для это.

Печь Siemens 1895 года

В 1865 году французский инженер Пьер-Миль Мартен получил лицензию от Siemens и впервые применил свою регенеративную печь для производства стали. Наиболее привлекательной характеристикой регенеративной печи Siemens является быстрое производство большого количества основной стали, используемой, например, для строительства высотных зданий.Обычный размер печей составляет от 50 до 100 тонн, но для некоторых специальных процессов они могут иметь мощность 250 или даже 500 тонн. Процесс Сименса-Мартина дополнил, а не заменил бессемеровский процесс. Он медленнее и, следовательно, его легче контролировать. Это также позволяет плавить и рафинировать большое количество стального лома, дополнительно снижая затраты на производство стали и перерабатывая другие неприятные отходы. Худшим его недостатком является тот факт, что плавка и рафинирование шихты занимает несколько часов.Это было преимуществом в начале 20-го века, так как давало заводским химикам время для анализа стали и решения, сколько еще ее рафинировать. Но примерно к 1975 году электронные приборы, такие как атомно-абсорбционные спектрофотометры, сделали анализ стали намного проще и быстрее. Рабочая среда вокруг мартеновской печи считается чрезвычайно опасной, хотя это может быть еще более верно в отношении среды вокруг кислородной или электродуговой печи. В конечном итоге мартеновская печь была заменена основным кислородным сталеплавильным производством.Он быстро вытеснил как бессемеровский процесс, так и процесс Сименса-Мартина в Западной Европе к 1950-м годам и в Восточной Европе к 1980-м годам. К 1900 году мартеновское производство стали заменило бессемеровский процесс в Великобритании, но в других странах Европы, особенно в Германии, бессемеровский процесс и процесс Томаса использовались до конца 1960-х годов, когда они были вытеснены кислородным производством стали. Последняя европейская мартеновская печь в бывшей Восточной Германии была остановлена ​​в 1993 году. В США производство стали с использованием бессемеровского процесса закончилось в 1968 году, а мартеновские печи были остановлены к 1992 году.Последний мартеновский цех в Китае был закрыт в 2001 году. Страна с наибольшей долей производства стали в мартеновских печах (почти 50%) — Украина.[1] Этот процесс до сих пор используется как в Индии, так и в России.

Ссылки[1] http://www. Энергия Стар. gov/ ia/ business/ industry/ 41724. pdf

Дополнительная литература K. Barraclough, Steelmaking 18501900 (Institute of Metals, London 1990), 137203. WKV Gale, Iron and Steel (Longmans, London 1969), 7477.

External связывает предшественников с доменной печью (http://www.davistownmuseum.org/toolPreBlastFurnace.html) «Введение доз жидкого железа в сталелитейные печи» (http://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PA64), Popular Science, февраль 1919 г., стр. 64, отсканировано Google. Книги.

Источники статей и соавторы

3

Источники статей и соавторы DocKrin, DocWatson42, Dorieo, Eman2129, Erik9, Gaius Cornelius, Glenn, GorgeCustersSabre, Heron, InformationalAnarchist, Jonked, Kjkolb, Mandarax, MarkBolton, Mmarre, Morgan Riley, Northfox, Pathh, Peterkingiron, Петри Крон, Pol098, Redrose64, Rosa Lux, Sam Hocevar, Shrike001, Shrout1, Sitush, Stevenwmccrary58, SultanOfVelocicaptorXVI, Suviljan, Tom harrison, Unara, Vrenator, WOSlinker, Wizard191, Wtshymanski, Yvwv, Zigger, 37 анонимных правок

Источники изображений, лицензии и участникиФайл:Fotothek 4 0 0 0 3 Металлург от Httentechnik.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.