Верхнее строение печи

 

Рабочее пространство – это наиболее ответственная часть печи, где происходит выделение тепла и передача его шихтовым материалам.

Размеры площади пода и глубины ванны сильно влияют на работу мартеновской печи. С точки зрения улучшения условий передачи тепла металлу желательно увеличить площадь пода, а глубин у ванны уменьшить. Однако чрезмерно большая площадь пода и заниженная глубина ванны приводят к повышенному окислению металла, что увеличивает потери и затрудняет получение стали заданного состава.

Увеличение ширины ванны сверх оптимальной затрудняет загрузку материалов в печь. При чрезмерной длине ванны возможен отрыв от нее факела, что приводит к ухудшению прогрева металла и к поджогу свода.

Высота свода также выбирается оптимальной. При недостаточной высоте свод быстро разрушается от воздействия факела и брызг шлака, попадающих на него. Чрезмерно высокий свод приводит к удорожанию печи и к ухудшению условии нагрева металла, так как уменьшается настильность факела.

В передней стенке сделаны рабочие окна, через которые загружается шихта, а также осуществляется заливка чугуна (при работе на жидком чугуне) и спуск шлака. В задней стенке предусмотрено отверстие для выпуска стали и отверстие для шлака (при работе на жидком чугуне), которое находится выше уровня порога рабочих окон.

Головки мартеновских печей одновременно служат для подачи топлива и воздуха в рабочее пространство и для отвода из него продуктов сгорания. В связи с этим к ним предъявляются противоречивые требования. Они должны:

1) обеспечивать сжигание топлива в пределах рабочего пространства при настильном факеле, покрывающем возможно большую часть поверхности ванны;

2) отводить продукты сгорания при минимальных потерях напора в головках.

Первое требование удовлетворяется при больших скоростях выхода топлива и воздуха из головки, что может быть достигнуто при относительно малом сечении на выходе из нее.

Однако снижение потерь напора при отводе дыма через головки требует увеличения ее размеров.

Указанное противоречие является причиной создания множества различных систем головок. Рассмотрим две наиболее типичные конструкции.

Головки Вентури применяются на печах, работающих на газообразном топливе.

Эти головки отличаются относительно длинным наклонным газовым каналом, перекрытым футерованным внутри и снаружи металлическим водоохлаждаемым кессоном. Форма и размеры газового пролета делают таким, чтобы обеспечить направленность струи газов при выходе в рабочее пространство. Действительная скорость газов на выходе из кессона составляет 50 – 55 м/сек, а скорость воздуха на выходе из головки равна 12 – 15 м/сек. Эти головки широко применяются на металлургических заводах.

Применение мазута и газов, характеризуемых высокой теплотой сгорания, исключает необходимость в регенераторах для подогрева топлива, что упрощает конструкцию печи в целом и, в частности, конструкцию головок.

Вместо газового пролета для мазутных печей в головку встраивают амбразуру с форсункой.

Требуемые скорости и настильность факела обеспечиваются за счет кинетической энергии струи распыленного мазута. На мазутных печах можно менять угол наклона форсунок по ходу плавки, что обеспечивает поддержание необходимой настильности факела в течение всей плавки.

Головки для газов высокой теплоты сгорания, аналогичны головкам для сжигания мазута. Выходное сечение горелок рассчитывают на скорость топлива 60 – 70 м/сек. Часто газ сжигается вместе с мазутом в комбинированных горелках. Добавка мазута обеспечивает получение нужной светимости факела.

В настоящее время появился ряд усовершенствованных головок мартеновских печей, в которых предусмотрено устройство для подачи сжатого воздуха или кислорода. Подача сжатого воздуха через головку позволяет лучше организовать факел и одновременно увеличить газовый пролет. Последнее способствует уменьшению потерь напора при отводе через головки продуктов сгорания.

Вертикальные каналы мартеновских печей соединяют головки со шлаковиками. Размеры вертикальных каналов рассчитываются из условия, что скорость топлива составляет 1,5 – 2 м/сек (при t = 0°).