Adhes.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Завершение процесса

Завершение процесса. В России закрыли последнюю крупную мартеновскую печь

Фото: СамолётЪ/ fotokto.ru

Выксунский завод прекратил работу последней крупнейшей в стране мартеновской печи. Закрытие запущенной еще в XIX веке установки, как считают на предприятии, на 90% снизит количество вредных выбросов в атмосферу.

Пьер устарел

Считается, что разработанная французским металлургом Пьером Мартеном в 1864 году и запущенная в 1865-м технология, сегодня устарела. Основные металлургические компании во всём мире делают ставку на конвертерный процесс выплавки стали и электросталеплавление.

В России первая мартеновская печь была запущена в 1870 году на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде. В 1990 году объем выпуска мартеновской стали в России составлял 55%, а в 2008 году сократился до 18%. С 1970-х годов строить новые мартеновские печи в мире перестали. По результатам 2008 года, на мартеновский способ производства приходилось только 2,2% мировой выплавки стали.

Мартен представляет собой печь для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Это происходит в три этапа: плавление, окисление и раскисление. Общий процесс получения стали в мартеновской печи занимает от пяти до восьми часов. Именно длительность процесса получения готовой стали ставили «в вину» мартеновскому способу. Вторая основная претензия — большое количество вредных выбросов в атмосферу.

Для того, чтобы разобраться в особенностях мартеновского способа получения металла и причинах отказа от него по всему миру, СамолётЪ встретился с одним из старейших на сегодняшний день череповецких специалистов по мартену (работа которого на «Северстали» была прекращена ещё в 2008 году) — старшим менеджером ЧерМК Андреем Мальцевым.

А у нас в России — газ

С начала 80-х годов прошлого века Андрей Мальцев после окончания института начал работу в мартеновском производстве Череповецкого металлургического комбината, который тогда ещё не назывался «Северсталью», и проработал в мартене 17 лет.

В те времена, по словам нашего собеседника, 12 печей мартена давали на максимуме примерно 7,5 млн тонн стали в год или почти 90% общего производства предприятия.

Череповецкий завод с самого своего рождения в 1955 году получил самое распространённое в то время мартеновское производство.

Правда, Андрей Мальцев уточняет, что самым распространённым мартен был в России, но не за рубежом:

— Не потому, что они быстрее шагают в технологиях. Просто у нас уже был природный газ, а вот Европа и Азия испытывали газовый дефицит. Мартеновский же процесс работает на природном, либо доменном газе. Кстати, доменный и коксовый газ присутствуют не на всех предприятиях — только на тех, что работают по полному циклу, с производством чугуна. А в Европе редко найдешь предприятие полного цикла. Коксохимы отдельно стоят, поэтому у них и были проблемы с газами. Эта ситуация и привела к тому, что постепенно они заменили мартеновские печки кислородными конвертерами.

Читайте так же:
Как удалить расшивку с кирпичей

От Мальцева мы услышали внятное описание главного принципа процесса, придуманного Полем Мартеном. Мартен долго искал и нашёл эффективный способ нагреть металл с помощью газа до температуры, пригодной для плавления. Обычный газовый факел не помогал, элементарно не хватало тепла. Не помогло и подмешивание к газу мазута. Тогда Мартен придумал главный принцип регенерации: две газовые горелки в торцах печи стали работать не одновременно, а по очереди. На пути отходящих газов была поставлена решётка из огнеупоров. Решётка разогревается и через нее в ванну с металлом подаётся горячий воздух. Температура может достигать 1750 градусов Цельсия. Этого с избытком хватает, чтобы плавить и рафинировать металл. И, кстати, утверждает Мальцев, процесс плавки идёт более плавно, чем в электропечах и конвертере.

Скорость против качества

Здесь мы невольно подошли сравнению трёх металлургических процессов. Как видно из таблицы, мартеновский процесс занимает в 2-7 раз больше времени, чем электроплавление и конвертерный метод. Зато он, во-первых, менее «капризен» к качеству сырья, точнее способен «переварить» и чугун, и лом в любых их видах. В то время, как конвертер может работать с сырьём, предварительно очищенным от химических примесей, а электродуговые печи — только с ломом. Во-вторых, в мартеновских печах можно получать стали самого высокого качества. Для того, чтобы сопоставимый продукт получить в конвертере или электропечи, потребуется дополнительная внепечная обработка стали.

— Если ты сделал специфическую ванну в печи — не нужна была никакая внепечная обработка, — рассказывает Мальцев. — Такая конструкция позволяла обрабатывать металл своими газами на «чистом кипе» — ванна кипит. Это газ СО, хороший газ, который может заменить вакуумирование. То есть маленький пузырёчек идет, в нем порциальное давление любого газа, в том числе и водорода ровняется нулю, и все другие вредные газы уходят. И эта печка давала замечательный результат. Делали гильзы для патронов на ней, и военные не могли нарадоваться, а на конвертере этот процесс пришлось корректировать.

По словам собеседника Самолёта, в мартеновском производстве «Северстали» со временем удалось так усовершенствовать процесс выплавки за счёт использования газокислородных грелок, что он сократился вдвое.

Читайте так же:
Силикатный кирпич для облицовки здания

А на Магнитогорском комбинате пошли ещё дальше в модернизации — усовершенствовали не только печи, но и добавили к ним установку непрерывной разливки стали (УНРС, как у конвертера), и получили хорошо управляемый сталеплавильный комплекс, который уже не называется мартеном, хотя имеет по-мартеновски высокий выход высококачественного металла.

Красный дым над Череповцом

Что касается вреда для экологии, то Андрей Мальцев соглашается — в 80-е годы череповецкий мартен был далёк в этом смысле от совершенства:

— Недостатками были неорганизованные выбросы в трубу при ремонтах пода. А так были котлы-утилизаторы для утилизации тепла отходящих газов. Электрофильтры были, цех был достаточно оснащенный. Но, когда ремонтировали падину, нужно было с кислородом выдуть все металлические остатки пода, чтобы его подремонтировать огнеупорами и специальными порошками. В это время через котел утилизатора работать было нельзя, потому что происходил очень сильный разогрев — котел утилизатора можно было вывести из строя. И мы открывали трубу напрямую. Вот тогда было жутко. Весь этот красный дым летел в трубу, и это происходило практически каждый день, потому что у нас было 12 печей. И на каждой примерно раз в неделю ремонтировали падину.

Но собеседник Самолёта уверен, что эта проблема была вполне решаемой. И главными в решении закрыть череповецкий мартен были совсем не экологические соображения.

— Наш цех уже был в принципе экологичный, — говорит Мальцев, — добавить ему ещё несколько недостающих элементов не было проблемой. Существует система, которая на этих температурах спокойно отфильтрует эмульсию.

Есть версия, не получившая большого распространения, что главным в принятии Алексеем Мордашовым решения о закрытии мартена было давление Евросоюза. В пользу этой версии говорит хотя бы тот факт, что странным образом отказ от технологии происходил примерно в тоже самое время, когда руководство «Северстали» вело переговоры о слиянии с европейским и мировым металлургическим гигантом — компанией Arcelor. При этом «Северсталь» выпускала в своих мартеновских печах сталь, которая была существенно дешевле европейских аналогов, выплавленных в европейских конвертерах и электропечах. Просто потому, что в России использовался копеечный (в то время) природный газ, а в Европе дорогие электроэнергия и кислород для конвертеров.

В условиях высокой неопределённости

Сегодня уже никто, пожалуй, кроме самого Мордашова, точно не скажет, как всё было на самом деле. Та ситуация уже «заиграна», как говорят в хоккее. И старому «мартенщику» остаётся лишь сожалеть, что на месте его бывшего производства сегодня фактически пустырь с неопределённой дальнейшей судьбой.

Читайте так же:
Газосиликатные блоки или кирпич или керамика

— Было много планов, — говорит Андрей Мальцев. — Намеревались построить комплекс конвертеров малой мощности, потом — комплекс по производству крупных балок с непрерывной разливкой, со сходом в сортопрокатное производство, были ещё варианты.

Наш собеседник соглашается: главным, что не даёт руководству «Северстали» определиться, является общая неопределённость на мировом металлургическом рынке. Сегодня на нём большой переизбыток производственных мощностей, пока отрасль от разрушительного перепроизводства и масштабного кризиса спасает Китай, который до сих пор покупает металла больше, чем производит сам. Как долго это продлится и что будет с рынком потом, сегодня не скажет никто. В такой ситуации любой компании приходится даже не семь, а семнадцать раз «отмерять», взвешивая все «за» и «против», прежде чем начинать строить новое производство.

Пока же страна окончательно прощается с мартеновским производством. По данным на август 2009 года, мартеновские печи в России действовали, кроме Выксунского металлургического завода, ещё на Гурьевском металлургическом заводе (две) в Кемеровской области, Бежицком сталеплавильном заводе в Брянске, металлургическом заводе «Петросталь» в Санкт-Петербурге, Таганрогском металлургическом заводе, Челябинском трубопрокатном заводе, Чусовском, Ижевском и Омутнинском металлургических заводах, а также на Челябинском металлургическом комбинате.

Юрий Антушевич
СамолётЪ

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.

Читайте так же:
Прессы для изготовления силикатного кирпича

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

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

История появления

Во второй половине XIX века мартеновские установки стали настоящим прорывом в сталелитейном производстве.

В России первые мартены появились в 1870 году на Сормовском заводе под Нижним Новгородом. В их создании принимал активное участие инженер А. Износков.

Благодаря интенсивному развитию промышленности в СССР, в 30-ые годы XX века, к началу Великой Отечественной войны этот комбинат стабильно обеспечивал советскую армию запасными деталями, частями корпусов из стали и чугуна для военной техники.

Реалии XXI века

Очень долго мартеновские печи не покидали своего пьедестала, но с недавних пор их стали вытеснять:

  • 63% – кислородно-конвертерные;
  • 30% – электроплавки;
  • 7% – мартеновские.

Статистика приведена в мировых производственных масштабах.

Начиная с конца 70-х, мартеновские печи больше не производятся. Потому заводы, где еще можно найти таких «старушек», которые, по каким-то причинам не могут заменить их на более современную альтернативу, ремонтируют.

В России осталось около 16 заводов, которые все еще используют мартеновские печи.

Принцип работы

Мартеновская печь – это пламенный отражающий механизм, который действует по принципу регенерации металла. В рабочем пространстве происходит сжигание природного газа или мазута.

Температура в мартеновской печи может достигать 18000 градусов Цельсия. Такой высокий уровень температуры поддерживается с помощью регенерации тепловой энергии печных газов.

Описание принципа работы:

  1. Подогретый до 1200 – 1250 градусов газ, попадает в рабочую камеру, где происходит процесс его смешивания с топливом. Возникающий факел направляется на закладку шихты и происходит выплавление металла из нее.
  2. В свою очередь, отработанные газы, в смеси с шихтовой пылью, удаляются через дымоход в атмосферу, подвергаясь фильтрации в регенераторе. По завершении цикла, с помощью клапанов происходит переключение регенераторов и вертикальных головок. Процесс повторяется в зеркальном отображении, благодаря симметричной конструкции мартена.
  3. Процесс получения стали в такой установке длится несколько часов. Во время работы сталевар осуществляет контрольную выемку расплава специальным приспособлением, после чего направляет ее в цеховую лабораторию для определения процентного соотношения металла и примесей, таких как марганец, фосфор, сера и прочих.
  4. По результатам такого анализа, в рабочую камеру добавляются специальные присадки, улучшающие качество стали. В конце процесса производится процедура удаления кислорода из расплава с помощью раскислителей, ими являются ферромарганец, алюминий и ферросилиций.
Читайте так же:
Интерьер с натуральным кирпичом

Кирпич М-200 печной

Кирпич М-200 печной является одним из нескольких подвидов универсального кирпича М-200. Судя из его названия, становится ясно, что марка прочности изделия – М-200. Данный стройматериал нашел себе широкое применение в сооружении объектов, подвергающихся при эксплуатации воздействию экстремально высоких температур. К таким объектам относятся:

  1. Доменные печи;
  2. Камины;
  3. Некоторые тепловые агрегаты, использующиеся в стеклодувной промышленности и теплоэнергетике.

Основные свойства и преимущества кирпича М-200 печного:

  1. Точные геометрические формы;
  2. Оптимальная теплоотдача;
  3. Низкий коэффициент пористости, а отсюда – высокая прочность материала;
  4. Высокие показатели водонепроницаемости и теплопроводности;
  5. Длительный срок эксплуатации;
  6. Сравнительно невысокая стоимость;
  7. Огнеупорность для 1000 градусов (в то время, как строительный керамический кирпич выдерживает температуру до 800 градусов);
  8. Повышенная устойчивость к перепадам температур;
  9. Высокий показатель теплоемкости (способность накапливать тепло);
  10. Высокая тепловая инерция (материал долго остывает и медленно нагревается);
  11. Повышенная устойчивость к коррозии, выветриванию, образованию высолов или плесени, а также воздействию химических веществ или микроорганизмов.

Однако кирпич М-200 печной не может использоваться для теплоагрегатов, где температура превышает 1000 градусов, потому что при чрезмерном нагреве кирпич теряет свои свойства и деформируется. Также кирпич М-200 печной нельзя использовать для дымоходов, груб, тандыров, дымовых труб и барбекю.

Последние мартеновские печи

В России остаются единицы работающих мартеновских печей: на заводе «Петросталь» в Ленинградской области, на Магнитогорском металлургическом комбинате и Гурьевском металлургическом заводе.

«Последний мартен в Европе был закрыт примерно в 1995 году. Это был мартен бывшей ГДР, и он именно закрылся, то есть не был демонтирован, он превращен в памятник техники и занесен ЮНЕСКО в перечень объектов индустриального наследия мирового значения. То есть на Западе к индустриальным объектам черной металлургии — доменным, пудлинговым и тигельным печам, конвертерам, мартенам и прокатным станам отношение очень уважительное. Они служат центрами модного архитектурного направления — джентрификации, являются главными компонентами индустриальных заповедников и технопарков», — отмечает Павел Черноусов.

Удастся ли сохранить последнюю мартеновскую печь в России в виде объекта индустриального наследия, пока неизвестно. «Конечно, хотелось бы, потому что агрегат этого достоин», — добавил Черноусов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector