Мартеновская печь, предназначенная для выплавки стали из доменного чугуна (см. Доменная печь), была создана французским металлургом П. Мартеном в 1864 г. Ее преимуществом перед существовавшими ранее печами, выплавлявшими металл, например бессемеровским конвертером (см. Конвертер), было в том, что в ней можно переплавлять металлический лом в сталь. Кроме того, мартеновская печь позволяла контролировать качество металла, вносить в него необходимые добавки и, таким образом, получать сталь различных марок с заданными свойствами.
Мартеновская печь относится к типу отражательных печей. Ванна, где идет плавка, выложена огнеупорным кирпичом. Над ванной — сферический свод. Продукты горения топлива, а вместе с ними и теплота отражаются от свода и направляются в ванну, где и расплавляют металл. Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение теплоты по всей площади ванны.
Топливом в мартене служит газ. Раньше применяли смесь доменного и коксового газов. Затем начали широко использовать природный горючий газ. Но прежде чем попасть в печь, газ и воздух нагревают в 4 регенераторах — камерах, выложенных огнеупорным кирпичом, а затем подают в верхнюю часть мартена. Здесь они смешиваются и сгорают, давая температуру до 1500—1600еС. Такая температура обеспечивает полное расплавление металла.
Для загрузки сырья в передней стене мартеновской печи имеются завалочные окна, закрываемые толстыми стальными задвижками. В задней стене — выпускное отверстие. Через него готовую сталь сливают в ковш. Когда идет плавка, выпускное отверстие забито «пробкой» из огнеупорной глины.
Работа в мартеновской печи происходит в несколько этапов. Сначала в печь загружают шихту — железный лом, руду, известь. Их насыпают в стальные ящики — мульды. Завалочная машина своим длинным хоботом захватывает мульду, вносит через завалочное окно в печь, переворачивает, высыпая содержимое. Когда загрузка заканчивается, опускают заслонки над окнами и в печь вводят максимальное количество газа и воздуха, чтобы лом и другие материалы быстро прогрелись и расплавились. После этого к печам подвозят ковши с доменным чугуном. Его доставляют из миксера — огромного хранилища, куда сливают чугун из домен для хранения его в жидком виде. Мостовой кран поочередно поднимает ковши, наклоняет их, и по специальному желобу чугун льется в печь.
Выплавка стали продолжается много часов. За это время сталевар несколько раз длинной металлической «ложкой» зачерпывает из печи немного металла и отправляет его в цеховую экспресс-лабораторию, откуда сталевару сообщают, сколько в металле углерода, марганца, кремния, серы, фосфора и других элементов. Сталевар тут же вводит в печь недостающие вещества, чтобы добиться нужного химического состава стали.
На последнем этапе происходит рафинирование стали (очищение ее от вредных примесей) и раскисление — удаление из металла кислорода. Для этого в ванну добавляют раскислители — ферросилиций, ферромарганец, алюминий.
Мартеновская печь — отживающий агрегат: слишком долго идет в нем процесс. Новых мартенов уже не строят. А старые, отработавшие свое, заменяют на кислородные конвертеры или электропечи (см. Электрометаллургия).