МАРТЕ́НОВСКИЙ ПРОЦЕ́СС

МАРТЕ́НОВСКИЙ ПРОЦЕ́СС, по­лу­че­ние ста­ли окис­лит. плав­кой чу­гу­на и сталь­но­го ло­ма в по­до­вой от­ра­жа­тель­ной пе­чи. Тех­но­ло­гич. про­цесс по­лу­че­ния ста­ли и кон­ст­рук­ция пе­чи на­зва­ны по име­ни П. Мар­те­на, ко­то­рый на ос­но­ве раз­ра­бо­ток бр. Ф. и В. Си­менс в 1864 по­стро­ил печь для вы­плав­ки ста­ли.

М. п. – уни­вер­саль­ный про­цесс, ко­то­рый по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать в ших­те разл. со­от­но­ше­ния твёр­до­го или жид­ко­го чу­гу­на и сталь­но­го ло­ма с по­лу­че­ни­ем ме­тал­ла вы­со­ко­го ка­че­ст­ва. Наи­бо­лее эко­но­мич­ны­ми со­от­но­ше­ния­ми яв­ля­ют­ся 55–70% (по мас­се) жид­ко­го чу­гу­на и 45–30% ло­ма, при­ме­няе­мые в скрап-руд­ном про­цес­се, а так­же 65–75% ло­ма и 35–25% твёр­до­го чу­гу­на – в скрап-про­цес­се. Плав­ка в мар­те­нов­ской пе­чи осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в окис­лит. ат­мо­сфе­ре за счёт из­быт­ка воз­ду­ха, по­да­вае­мо­го для сжи­га­ния то­п­ли­ва. При не­об­хо­ди­мо­сти до­пол­ни­тель­но ис­поль­зу­ют­ся твёр­дые окис­ли­те­ли в ви­де же­лез­ной ру­ды, ока­ли­ны или га­зо­об­раз­но­го ки­сло­ро­да.

Схема мартеновской печи: 1 – рабочее пространство; 2 – свод; 3 – головка; 4 – топливная горелка; 5 – вертикальный канал; 6 – шлаковик; 7 – под; 8 – реге...

Тех­но­ло­гич. про­цесс со­сто­ит из по­сле­до­ват. пе­рио­дов: за­груз­ки (за­вал­ки) ших­то­вых ма­те­риа­лов, их рас­плав­ле­ния и до­ве­де­ния рас­пла­ва до за­дан­ных темп-ры и хи­мич. со­ста­ва. При плав­ке про­ис­хо­дит уда­ле­ние при­ме­сей, ко­то­рые всплы­ва­ют в ви­де ок­си­дов и уча­ст­ву­ют в фор­ми­ро­ва­нии шла­ка (кро­ме уг­ле­ро­да, окис­ляю­ще­го­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем га­зо­об­раз­но­го ок­си­да – $\ce{CO}$). По­яв­ляю­щие­ся при этом пу­зы­ри ин­тен­сив­но пе­ре­ме­ши­ва­ют рас­плав, ус­ко­ряя про­те­ка­ние всех те­п­ло­мас­со­об­мен­ных про­цес­сов. В за­ви­си­мо­сти от фу­те­ров­ки пе­чи – ки­слой ($\ce{SiO2}$) или осно́вной ($\ce{MgO, CaO}$) – со­став шла­ка бу­дет со­от­вет­ст­вую­щим. Од­на­ко в «кис­лых» пе­чах не уда­ля­ют­ся се­ра и фос­фор, ухуд­шаю­щие свой­ст­ва ста­ли. По­это­му наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли пе­чи с осно́вной фу­те­ров­кой. В шла­ки этих пе­чей до­бав­ля­ет­ся из­весть, ко­то­рая свя­зы­ва­ет се­ру и фос­фор, уда­ляя их из ме­тал­ла. В про­цес­се окис­лит. плав­ки ме­талл на­сы­ща­ет­ся ки­сло­ро­дом, по­это­му для его уда­ле­ния (по­сле окон­ча­ния плав­ки) ис­поль­зу­ют­ся эле­мен­ты-рас­кис­ли­те­ли, ко­то­рые име­ют боль­шее срод­ст­во к ки­сло­ро­ду, чем же­ле­зо. Од­но­вре­мен­но с рас­кис­ле­ни­ем ме­тал­ла про­из­во­дит­ся и его ле­ги­ро­ва­ние. По­лу­чен­ный ме­талл вы­пус­ка­ют из пе­чи че­рез от­вер­стие, рас­по­ло­жен­ное на уров­не по­да, в ста­ле­раз­ли­воч­ный ковш, где про­во­дит­ся окон­ча­тель­ная до­вод­ка ме­тал­ла.

Мар­те­нов­ская печь (рис.) сим­мет­рич­на по кон­ст­рук­ции и вклю­ча­ет: ра­бо­чее про­стран­ст­во (свод, под), в ко­то­ром сжи­га­ет­ся то­п­ли­во и про­те­ка­ет тех­но­ло­гич. про­цесс; го­лов­ки – для обес­пе­че­ния по­пе­ре­мен­но­го вве­де­ния в ра­бо­чее про­стран­ст­во то­п­ли­ва и воз­ду­ха, а так­же ор­га­ни­за­ции фа­ке­ла пла­ме­ни; вер­ти­каль­ные ка­на­лы – для со­еди­не­ния го­ло­вок и шла­ко­ви­ков, в ко­то­рых осе­да­ет круп­ная пыль; ре­ге­не­ра­то­ры с ог­не­упор­ны­ми на­сад­ка­ми – для пе­ре­да­чи те­п­ло­ты ды­мо­вых га­зов воз­ду­ху; бо­ро­ва – под­зем­ные ка­на­лы для дви­же­ния ды­ма или воз­ду­ха (ды­мо­хо­ды и воз­ду­хо­во­ды); ре­вер­сив­ные кла­па­ны – для из­ме­не­ния дви­же­ния ды­ма и воз­ду­ха, ко­то­рый по­да­ёт­ся под дав­ле­ни­ем от вен­ти­ля­то­ра. Дви­же­ние га­зов по сис­те­ме пе­чи и от­вод ды­ма осу­ще­ст­в­ля­ют­ся за счёт раз­ря­же­ния, соз­да­вае­мо­го ды­мо­вой тру­бой.

Ха­рак­тер­ная осо­бен­ность мар­те­нов­ской пе­чи – воз­мож­ность ис­поль­зо­ва­ния лю­бо­го ви­да то­п­ли­ва (при­род­ный, до­мен­ный и кок­со­вый га­зы или их сме­си, а так­же ма­зут и др.), при сжи­га­нии ко­то­ро­го дол­жен об­ра­зо­вы­вать­ся яр­ко све­тя­щий­ся фа­кел пла­ме­ни. При этом обес­пе­чи­ва­ет­ся эф­фек­тив­ная пе­ре­да­ча те­п­ло­ты из­лу­че­ни­ем, че­му спо­соб­ст­ву­ет фор­ма сво­да, от­ра­жаю­ще­го те­п­ло­вой по­ток на по­верх­ность рас­пла­ва.

С кон. 19 в. до 1980-х гг. М. п. – осн. про­цесс мас­со­во­го про­из-ва ста­ли. Впо­след­ст­вии про­цесс не вы­дер­жал кон­курен­ции с бо­лее со­вер­шен­ны­ми и эко­но­мич­ны­ми ки­сло­род­но-кон­вер­тер­ным про­цес­сом и элек­тро­плав­кой. В нач. 21 в. про­из-во мар­те­нов­ской ста­ли во мно­гих стра­нах ми­ра прак­ти­че­ски пре­кра­ще­но.