Вступ

На металургійних підприємствах є безліч процесів, повязаних з рухом рідин і газів. Мартенівське виробництво сталі, наприклад, супроводжується гідроаеродинамічними процесами при заповненні міксера чавуном, видачі його в чавуновозний ківш, заливки чавуну в піч, при русі газових потоків в робочому просторі печі, при зміщенні потоків повітря і газоподібного палива та ін.

Гідродинамічні процеси можуть частково або повністю описуватися однаковими диференційними рівняннями і відтворюватися на холодних моделях.

Мартенівська піч - піч, в якій шляхом переплавлення чавуну або залізного брухту виходять різні сорти сталі. Мартенівські печі будуються ємністю до 250-300т. і більше. Головні частини мартенівської печі: робочий простір, що представляє собою камеру, обмежену бічними, передніми і задніми стінками, склепінням і подом; в робочому просторі печі відбувається весь процес виготовлення сталі; головка призначена для підведення в піч пального і підігрітого повітря; шлаковики в яких осідає пил, що уноситься продуктами горіння; регенератори для попереднього підігріву до 1000-1200 ?С газу і повітря; канали за якими газ і повітря надходить у регенератори, а продукти горіння - до труби; перекладні пристрої - для зміни напряму газу та повітря, що надходять у піч, і регулюючі клапани; димова труба для створення необхідного розрідження й відводу продуктів горіння в атмосферу. Кладка робочого простору обмурована металевою арматурою на чавунних або сталевих плитах, що схрещуються вертикальними балками. У передній стінці робляться тени садочні для завантаження шихти, а в задній на рівні випускний отвір для спуску метала. Залежно від матеріалів, з яких викладена піч, вона може бути кислою або основною. Кисла мартенівська піч викладається з динасової цегли поверх якої наварюється шар чистого піску. В основній мартенівській печі кладка поду робиться з магнезитової цегли, а наварка проводиться з магнезитового порошку або з подрібненого випаленого шамоту. Передня і задня стінка в основних печах викладаються повністю або трохи вище найвищого підйому шлаку з магнезитової цегли. Звід мартенівської печі, як кислої так і основної викладається з динасової цегли. По своїй конфігурації мартенівські печі діляться на стаціонарні і хитні. Робочий простір хитних печей зроблений із залізних частин, викладених всередині вогнетривкою кладкою.

Мартенівський процес - процес отримання сталі на поду мартенівської печі шляхом переплавлення чавуну і залізного брухту. У піч завантажується шихта для заліза, чавун, руда і флюс. Під впливом великої температури шихта розплавляється, причому між окремими елементами шихти і кисло-пічних газів і руди відбуваються реакції. Оксиди елементів, флюси і частини футеровки печі, які руйнуються, зєднуються між собою, утворюють шлак який вступає у взаємодію з розплавленим металом і окисними газами печі. Кисень, який міститься в пічних газах, діє на шлак. Окис вуглецю, що виділяється створює умову кипіння металевої ванни. Кипіння припиняється, коли шлак стає рідким. Ще тоді коли температура ванни недостатньо висока, окислюються: кремній, марганець. Надалі з підігрівом ванни, починає вигоряти вуглець. Видалити з металу повністю всі домішки при мартенівському процесі не можливо, тому у малих кількостях вони залишаються в залізі. З окису заліза домішки видаляються присадкою розкислювачів у вигляді феросилу і феромарганцю. Після розкислення метал випускається в ківш, де для деяких сортів сталі відбувається додаткове розкислення багатим феросіліцієм і алюмінієм. Залежно від характеру шахти і якості одержуваного металу мартенівська піч має кілька варіантів: кислий і основний скрап-процес, рудний і комбінований процес.

Кислий процес - головний процес в кислій мартенівській печі. Кисла футеровка печі, що складається з кремнезему, утворює з закисом заліза силікат, який діє розкислюючим чином, що дозволяє менше витрачати розкислювачів. Пружність сталі значно вище ніж основної того ж хімічного складу. Недоліком кислого процесу є: менша продуктивність в порівнянні з основним і необхідність роботи на чистому чавуні і брухті, тобто кислим процесом не можна видалити фосфор і сірку. Тому при кислому процесі користуються дорогим деревинно-вугільним чавуном. Кількість шлаків в цьому процесі невелика.

Основний процес дає можливість завдяки основній футеровці печі і основним шлакам видалити з металевої ванни значну кількість фосфору і сірки.

Для видалення з металу фосфору і сірки необхідно тримати в печі високоосновні шлаки у великій кількості. Такі шлаки зазвичай густі і погано проводять тепло, тому прагнуть до розрідження їх присадкою плавильного шлаку або бокситу.

Мартенсит - структура сталі, що отримується в результаті загартування: представляючи собою твердий розчин вуглецю і легуючих елементів альфазалізі. Мартенсит володіє низькою пластичністю, вельми твердий.