Что изобрели Эмиль и Пьер Мартены – история и важность их открытия

Люди часто задаются вопросом, что изобрели Эмиль и Пьер Мартены. Они создали печь уникальной конструкции. В этом устройстве железо для нагревания помещали не в угли, а в особый поддон. Также ученым удалось изменить процесс продувки расплавленного металла. Это позволяло получить из железа не чугун, а качественную сталь. Это изобретение стало причиной настоящей революции в металлургической промышленности.

Кто такие Эмиль и Пьер Мартены

Пьер Мартен – это французский металлург, который считается автором особого способа изготовления литой стали. Впоследствии этот метод назвали в честь своего создателя – мартеновским. Отец Пьера, Эмиль Мартен владел металлургическим предприятием. Это оказало значительное влияние на дальнейшую судьбу его сына.

Пьер Мартен родился в 1824 году в Бурже. После учебы в горной школе парень начал работать на заводе отца. С 1854 по 1883 годы он возглавлял металлургическое предприятие в городе Сирей. Мартен прославился как создатель особого метода получения стали.

В основу разработки Мартена лег придуманный Сименсом метод регенерации тепла продуктов горения. Исследователь использовал его для нагревания воздуха и газа. Первая успешная мартеновская плавка произошла в 1864 году.

Пьер и Эмиль Мартены получили на свое изобретение патент. Они сделали это вначале во Франции, а спустя 2 месяца – и в Англии. В 1866 году запустили первую печь в английском Бирмингеме. Спустя 3 года устройство начали использовать и в США. В России агрегат был запущен в 1970 году. Это произошло на Сормовском заводе.

Метод получения качественной стали, придуманный Мартенами, получил широкое распространение. В 1867 году на выставке, которая проводилась в Париже, отец и сын получили награду в виде золотой медали.

Что изобрели

Эмиль и Пьер Мартены придумали уникальную металлургическую установку. Она позволяла изготавливать высококачественную сталь из лома.

Устройство мартеновской печи

К ключевым составляющим мартеновской печи относят следующее:

Корпус – включает переднюю и заднюю стенки. Помимо этого, в конструкцию входит свод.
Головки – оснащаются вертикальными каналами. С их помощью осуществляется газовый обмен рабочей камеры с внешней средой, а также производится подача топлива.
Регенераторы – поддерживают на одном уровне температурные показатели газа и воздуха, которые подаются. Этот эффект создает тепловая энергия, которая выходит из рабочей камеры.
Шлаковики – собирают и накапливают плавильную пыль, которая обладает крупными фракциями.
Котел-утилизатор.
Труба – выводит дым и газы.
Клапаны – помогают выводить продукты сгорания и правильно подавать воздух и газ в камеру.

Принцип работы

По сути, устройство является отражающим механизмом. Прибор функционирует на основе технологии регенерации металла. При этом в рабочей зоне сжигается мазут или природный газ.

Температурные показатели в мартеновской печи могут составлять 18 тысяч градусов. Такие значения удается поддерживать посредством восстановления тепловой энергии, которая вырабатывается печными газами. Устройство функционирует по такому принципу:

Газ разогревается до 1200 градусов и проникает в рабочую камеру. Там он смешивается с топливом. Факел, который появляется, направляется на закладывание шихты. При этом из нее изготавливается металл.
После отработки газы выводятся через дымоход. Это происходит одновременно с шихтовой пылью. При этом вещества фильтруются в регенераторе. После окончания цикла регенераторы и вертикальные головки переключаются. Это осуществляется посредством клапанов. За счет симметричного устройства мартеновской печи технология повторяется. Причем это происходит в зеркально.
На получение стали в этом агрегате требуется всего несколько часов. Во время работы сталевар изымает часть расплава. Для этого применяется особый инструмент. После чего работник направляет массу в лабораторию, которая находится в цеху. Это помогает определить количество металла и примесей. К ним относят фосфор, серу и другие вещества.
После проведения исследования в камеру добавляют особые компоненты, которые называются присадками. Они способствуют улучшению качественных характеристик стали. В конце из расплава удаляется кислород. Для этого применяют специальные раскислители.

Виды и разновидности мартеновских плавок

Изготовление стали в мартеновских печах осуществляется при помощи 2 ключевых методов. Для каждого из них характерны определенные особенности:

Скрап-рудный – подразумевает плавку состава из лома и железной руды. При этом содержание чугуна достигает 55-75 %
Скрап-процесс – для него характерно большой объем металлолома в шихте. Содержание предельного чугуна составляет 30-45 %.

Качественные характеристики стали зависят и от футеровки стенок печи. Изначально при создании устройства об этом особо не задумывались. Однако впоследствии удалось определить способы получения конкретных видов стали с установленными характеристиками.

Сегодня известно 2 вида футеровки:

Основная – помогает получить хромистые и конструкционные виды стали. Также процесс используется для изготовления низколегированных и марганцовистых разновидностей.
Кислая – позволяет производить высоколегированную сталь, которая включает минимум примесей.

Отличие от доменной печи

Главная разница между мартеновской и доменной печами кроется в методе закладки шихты. Также отличия касаются методов выведения и подачи газов в установки.

Доменные устройства делают электрическими. При этом мартены могут функционировать исключительно на основе газа или жидкого топлива. В структуру мартеновской печи входит много рабочих камер, а домна включает один резервуар.

Также отличия между устройствами заключаются в атмосфере в камерах. Домны могут функционировать с восстановительными и нейтральными параметрами. Это возможно при разных режимах давления. Это способствует увеличению производительности и количества получаемого металла. После использования домны количество железа в отходах в десять раз меньше, чем в шихте после мартена.

Используются ли сейчас?

Сегодня такие устройства почти не применяются. Еще осталось несколько заводов, которые работают с использованием печей, напоминающих мартеновские. Однако они постепенно исчезают. Это обусловлено недостаточной рентабельностью. К тому же данная технология производства считается достаточно опасной для сотрудников таких предприятий.

Мартеновские печи приводят к сильному загрязнению воздуха. По этому параметру они занимают лидирующие позиции. Потому с начала двадцать первого века практически все мировые металлургические предприятия исключили использование таких устройств, отдавая предпочтение более современным.

Инновационные методы получения стали были придуманы в шестидесятые годы двадцатого века. К ним относят кислородно-конвертерный метод. Также может применяться выплавка электрическим методом. После разработки новых технологий изготовление металла в мартеновских печах стало прекращаться. Последнее устройство этого типа было создано в 1970 году.

По мере физического изнашивания таких установок этот метод производства металла понемногу вытесняется. В настоящее время в мире таким методом выплавляется только 2 % общего объема стали. Мартеновские устройства заменили другие виды печей. К наиболее прогрессивным вариантам относятся шахтные, электродуговые, вакуумные агрегаты.

Пьер и Эмиль Мартены придумали новый метод изготовления стали высокого качества. Для этого использовались особые агрегаты, которые впоследствии назвали мартеновскими печами. Это изобретение стало переворотом в металлургической промышленности.