Piec martenowski - Open hearth furnace

„Otwarte palenisko” przekierowuje tutaj. Aby zobaczyć otwarte palenisko w domu, zobacz palenisko .
Pracownicy pieców martenowskich na Ukrainie pobierający próbkę stali, ok. godz. 2012
Piec martenowski spustowy, VEB Rohrkombinat Riesa, NRD, 1982

Pieca martenowski lub piec martenowski jest jedną z kilku rodzajów przemysłowego pieca , w którym nadmiar węgla i inne zanieczyszczenia są spalane z surówki do produkcji stali . Ponieważ stal jest trudna w produkcji ze względu na wysoką temperaturę topnienia , zwykłe paliwa i piece były niewystarczające do masowej produkcji stali, a piec martenowski był jedną z kilku technologii opracowanych w XIX wieku w celu przezwyciężenia tej trudności. W porównaniu z procesem Bessemera , który wyparł, jego główne zalety polegały na tym, że nie narażał stali na działanie nadmiernego azotu (który powodowałby kruchość stali ), był łatwiejszy do kontrolowania i pozwalał na topienie i rafinację dużych ilości złom żelaza i stali .

Piec martenowski został po raz pierwszy opracowany przez urodzonego w Niemczech inżyniera Carla Wilhelma Siemensa . W 1865 roku francuski inżynier Pierre-Émile Martin wykupił licencję firmy Siemens i po raz pierwszy zastosował swój piec regeneracyjny do produkcji stali . Ich proces był znany jako proces Siemens-Martin , a piec jako piec „otwartego paleniska”. Większość pieców martenowskich została zamknięta na początku lat 90-tych, nie tylko z powodu ich powolnej pracy, zastąpionej przez podstawowy piec tlenowy lub elektryczny piec łukowy .

Podczas gdy najwcześniejszy przykład wytwarzania stali z otwartym paleniskiem znajduje się około 2000 lat temu w kulturze ludu Haya , w dzisiejszej Tanzanii , a w Europie w kuźni katalońskiej , wynalezionej w Hiszpanii w VIII wieku, zwykle ogranicza się określenie niektórych XIX-wiecznych i późniejszych procesów hutniczych, wyłączając w ten sposób dymarki (w tym kuźnię katalońską), kuźnie szlachetne i piece pudlingowe .

Proces z otwartym paleniskiem

Proces z otwartym paleniskiem jest procesem wsadowym, a wsad nazywa się „ciepłem”. Piec jest najpierw sprawdzany pod kątem ewentualnych uszkodzeń. Po przygotowaniu lub naprawie jest ładowany lekkim złomem, takim jak blacha, rozdrobnione pojazdy lub odpady metalowe. Piec ogrzewany jest za pomocą palącego się gazu. Po stopieniu wsadu dodawany jest złom ciężki, taki jak złom budowlany, budowlany czy z przemiału stali, wraz z surówką z wielkich pieców. Gdy cała stal się stopi, dodaje się środki tworzące żużel, takie jak wapień. Tlen zawarty w tlenku żelaza i innych zanieczyszczeniach odwęgla surówkę, spalając nadmiar węgla, tworząc stal. Aby zwiększyć zawartość tlenu w cieple, można dodać rudę żelaza.

Proces jest znacznie wolniejszy niż w konwerterze Bessemera, a tym samym łatwiejszy do kontrolowania i pobierania próbek do oceny jakości. Przygotowanie ciepła zajmuje zwykle od ośmiu do ośmiu i pół godziny i (więcej) godzin na zakończenie konwersji na stal. Ponieważ proces jest powolny, nie jest konieczne spalanie całego węgla, jak w procesie Bessemera, ale proces można zakończyć w dowolnym momencie, gdy osiągnięto pożądaną zawartość węgla.

Piec jest nabijany w taki sam sposób, jak nabijany jest wielki piec ; W boku paleniska wierci się otwór i wypływa surowa stal. Gdy cała stal została już wykrawana, żużel jest usuwany. Surowa stal może być odlewana we wlewki w procesie zwanym rojem lub może być wykorzystywana do ciągłego odlewania w walcowni.

Charakterystyczną cechą pieca są regeneratory, które składają się z kominów z cegły szamotowej, wypełnionych cegłami ustawionymi na krawędzi i ułożonymi w taki sposób, aby między nimi było dużo małych przejść. Cegły pochłaniają większość ciepła z wychodzących gazów odlotowych i zwracają je później do wchodzących zimnych gazów do spalania.

Historia

Piec martenowski spustowy, huta Fagersta, Szwecja, 1967.

Sir Carl Wilhelm Siemens opracował piec regeneracyjny Siemensa w latach 50. XIX wieku i twierdził w 1857 r., że odzyskuje wystarczająco dużo ciepła, aby zaoszczędzić 70-80% paliwa. Piec ten pracuje w wysokiej temperaturze, wykorzystując regeneracyjne podgrzewanie paliwa i powietrza do spalania . Podczas podgrzewania regeneracyjnego spaliny z pieca są pompowane do komory zawierającej cegły, gdzie ciepło jest przekazywane z gazów do cegieł. Przepływ w piecu jest następnie odwracany tak, że paliwo i powietrze przechodzą przez komorę i są ogrzewane przez cegły. Dzięki tej metodzie piec martenowski może osiągnąć temperaturę wystarczająco wysoką, aby stopić stal, ale Siemens początkowo go do tego nie używał.

W 1865 roku francuski inżynier Pierre-Émile Martin wykupił licencję firmy Siemens i po raz pierwszy zastosował swój piec regeneracyjny do produkcji stali. Najbardziej atrakcyjną cechą pieca regeneracyjnego firmy Siemens jest szybka produkcja dużych ilości stali podstawowej, wykorzystywanej na przykład do budowy wysokich budynków. Typowe rozmiary pieców to od 50 do 100 ton, ale w przypadku niektórych procesów specjalnych mogą mieć pojemność 250 lub nawet 500 ton.

  • Piec Siemensa z 1895 roku.

  • 30-tonowy piec Siemens-Martin, sekcja, 1917.

  • Ewolucja wielkości pieców martenowskich.

Proces Siemens-Martin raczej uzupełniał niż zastępował proces Bessemera . Jest wolniejszy, a przez to łatwiejszy do kontrolowania. Pozwala również na topienie i rafinację dużych ilości złomu stalowego, co dodatkowo obniża koszty produkcji stali i recykling kłopotliwego materiału odpadowego. Jego najgorszą wadą jest to, że topienie i rafinacja wsadu trwa kilka godzin. Było to zaletą na początku XX wieku, ponieważ dało chemikom roślinnym czas na analizę stali i podjęcie decyzji, jak długo jeszcze ją rafinować. Ale około 1975 roku instrumenty elektroniczne, takie jak spektrofotometry absorpcji atomowej, znacznie ułatwiły i przyśpieszyły analizę stali. Mówi się, że środowisko pracy wokół pieca martenowskiego jest niezwykle niebezpieczne, chociaż może to być jeszcze bardziej prawdziwe w przypadku środowiska wokół podstawowego pieca tlenowego lub elektrycznego pieca łukowego.

Podstawowa produkcja stali tlenowej ostatecznie zastąpiła piec martenowski. Szybko zastąpił zarówno procesy Bessemera, jak i Siemensa-Martina w Europie Zachodniej w latach pięćdziesiątych, a w Europie Wschodniej w latach osiemdziesiątych. Wytwarzanie stali martenowskiej wyparło proces Bessemera w Wielkiej Brytanii do 1900 roku, ale w innych częściach Europy, zwłaszcza w Niemczech, procesy Bessemera i Thomasa były stosowane do późnych lat 60., kiedy zostały zastąpione przez wytwórstwo stali tlenowej . Ostatnim świeżym palenisko pieca w byłej NRD został zatrzymany w 1993 roku w Stanach Zjednoczonych, produkcja stali przy użyciu konwertorowanie zakończył się w 1968 roku i martenowskich piecach zatrzymał się przez 1992. W hutach Hunedoara , Rumunia ostatni 420- tonowy piec martenowski został zamknięty 12 czerwca 1999 r., a następnie rozebrany i złomowany w latach 2001-2003, ale osiem kominów pieców pozostało do lutego 2011 r. Ostatni sklep martenowski w Chinach został zamknięty w 2001 r. z największym udziałem stali produkowanej w piecach martenowskich (prawie 50%) jest Ukraina. Proces jest nadal używany w Indiach i niektórych częściach Ukrainy. Rosja wycofała swój ostatni piec paleniskowy w marcu 2018 roku i rozważała zachowanie go jako artefaktu muzealnego.

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ K. Barraclough, Produkcja stali 1850-1900 (Instytut Metali, Londyn 1990), 137-203.
  2. ^ a b Philippe Mioche, „Et l'acier créa l'Europe”, Matériaux pour l'histoire de notre temps, tom. 47, 1997, s. 29-36
  3. ^ Avery, Donald; Schmidta, Piotra (1978). „Złożony wytop żelaza i kultura prehistoryczna w Tanzanii”. Nauka . 201 (4361): 1085-1089. ISSN  0036-8075 . JSTOR  1746308 .
  4. ^ a b c d Studium otwartego paleniska: traktat w sprawie otwartego pieca paleniskowego i produkcji stali z otwartym paleniskiem. Firma materiałów ogniotrwałych Harbison-Walker. (2015), 102 strony, ISBN  1341211222 , ISBN  978-1341212123
  5. ^ a b c Basic Open Hearth Steelmaking z dodatkiem tlenu w stalowni, wydanie trzecie (The Seely W. Mudd Series) American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers (1964). Gerhard, Derge. ASIN B00IJLRL40.
  6. ^ „Zarchiwizowana kopia” (PDF) . Zarchiwizowane z oryginału (PDF) w dniu 2017-08-09 . Źródło 2006-12-09 .CS1 maint: zarchiwizowana kopia jako tytuł ( link )
  7. ^ „В России закрывается последняя крупная мартеновская печь” .

Dalsza lektura

  • Barraclough, K. (1990), Steelmaking 1850-1900 , Institute of Metals, Londyn, s. 137-203
  • Gale, WKV (1969), Żelazo i stal , Longmans, Londyn, s. 74-77
  • Siemens, CW (czerwiec 1862). „Na regeneracyjnym piecu gazowym, stosowanym w szklarniach, kałużach, ogrzewaniu itp.” Działalność Zakładu Inżynierów Mechaników . Instytucja Inżynierów Mechaników. 13 :21–26. doi : 10.1243/PIME_PROC_1862_013_007_02 .

Linki zewnętrzne