Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


БУДУЩЕЕ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ЗАПАДНО-СИБИРСКОМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ КОМБИНАТЕ

В условиях распада единого металлургического комплекса, несмотря на неблагоприятные экономические условия и кризисную обстановку в России, ЗападноСибирский металлургический комбинат (ЗСМК) остается крупнейшим производителем металлопродукции для регионов Сибири, Дальнего Востока и Урала. Производства предприятия специализированы на получение сортового проката строительных профилей, реализацию потребителям кокса, стальных слитков и заготовки, проволоки, кислорода, а также различных товаров народного потребления. ЗСМК — последнее из построенных в СССР предприятий с полным металлургическим циклом, в составе которого эксплуатируются 160 и 350т конвертеры. Характерным для последовательного развития конвертерного производства комбината является не только ввод единичных мощностей, но и значительное увеличение производства металла на действующих агрегатах, что невозможно было реализовать без использования новейших научнотехнических разработок, направленных на повышение эффективности производства и качества готовой стали, снижение затрат материальных и энергетических ресурсов на единицу конечной продукции

К решенным проблемам прежде всего можно отнести освоение и усовершенствование технологии передела различного чугуна, в том числе низкомарганцовистого, и выплавки качественной стали широкого сортамента, увеличения стойкости футеровки и интенсивности продувки, создания новых технологических схем конвертирования металла с вынесением корректировочных по доводке металла и подготовительных по шлакообразованию операций из конвертера.

Происходящие в последнее время существенные структурные изменения, анализ общей экономической ситуации с учетом мирового опыта, необходимость обеспечения работы предприятия в условиях рыночной экономики определяют в целом особенности в подходе к разработке мероприятий в области совершенствования технологии конвертерного производства. Особую актуальность приобретают проблемы поиска принципиально новых технологических и конструктивных решений, позволяющих обеспечить организацию производственного цикла, обладающего высокой технологической гибкостью, рентабельностью и минимальным количеством выбросов в атмосферу.

В связи с этим на протяжении ряда последних лет на ЗСМК разрабатывается и внедряется комплекс ресурсосберегающих технологий, реализация которых, по нашему мнению, позволит обеспечить устойчивую и эффективную работу комбината в ближайшие десятилетия. Представляется, что на некоторых основных положениях указанных технологий можно остановиться более подробно.

Исключительно важным достижением в технологии конвертирования металла следует считать разработку различных вариантов комбинированной продувки расплава, что позволяет расширить функциональные возможности конвертера как сталеплавильного агрегата.

Впервые в отрасли на ЗСМК разработана и внедрена технология комбинированной продувки конвертерной ванны с подачей через дни1це перемешивающих реагентов. Для условий комбината выполнен большой комплекс научно исследовательских работ, позволяющий определить рациональную конструкцию, оптимальное расположение и количество донных фурм, режимы подачи нейтрального газа в ходе плавки, а также конструкции кислородных фурм и режимы продувки кислородом, обеспечивающие эффективное дожигание оксида углерода в полости конвертера.

Наиболее целесообразным оказалось применение одноканальных фурм специальной конструкции, а наилучшие результаты по стойкости днища и донных дутьевых устройств получены при использовании разработанных совместно с Всесоюзным институтом огнеупоров периклазоуглеродистых термообработанных блоков.

Важным резервом соверщенствования кислородноконвертерного передела является маки мально возможное .ясфодозовагае металлолома с целью снижения энергетических затрат.

Применение разработанной технологии с обычной кислородной фурмой позволило снизить расход чугуна на 10 — 12 кг/т стали. Причем дальнейшее снижение расхода чугуна на комбинате довольно продолжительное время связывали с использованием так называемых двухъярусных кислородных фурм. Однако изза существенного снижения стойкости футеровки конвертеров такие фурмы не нашли широкого применения.

Это потребовало разработки альтернативных конструкций дутьевых устройств, позволяющих при сохранении степени дожигания оксида углерода избежать недостатков, присущих двухъярусным фурмам. Значительный интерес в этой связи вызывают разработки, позволяющие использовать различные варианты двухпоточных фурм с усовершенствованными схемами подачи технологических газов на продувку и возможности замещения по ходу операции окислительного газа на нейтральный для управления состоянием ванны.

Таким требованиям отвечают разработанные на ЗСМК с участием инженерного центра "Струймеггехнология" (г.СанктПетербург) фурмы с нетрадиционной формой сопл. Продувка металла составными газовыми струями, где основной газовый поток имеет сверхзвуковую скорость, а дозвуковую — периферийный, характеризуется улучшением процесса шлакообразования, более полным рафинированием расплава от вредных примесей и существенным (на 35 — 40 кг/т стали) снижением расхода чугуна. Использование таких конструкций кислородных фурм способствовало увеличению выхода жидкой стали, снижению окисленности металла перед выпуском на 10 — 30 % и уменьшению расхода ферросплавов на 0,2 — 0,5 кг/т.

Логическим продолжением проводимых работ по комбинированной продувке явилась отработка технологии выплавки стали с 40— 45 и 100% расходом металлолома в шихте. Разработанная технология выплавки стали с 40 — 45 % лома включает одно, двухпорционную завалку и прогрев металлолома за счет сжигания природного газа, подаваемого через донные и боковые фурмы, заливку чугуна и комбинированную продувку плавки с подачей природного газа и кислорода через донные и боковые фурмы и кислорода через верхнюю фурму. Перед завалкой лома на дно присаживали определенное количество извести и углеродсодержащего топлива. Замер температуры и содержания углерода в расплаве осуществляли с помощью измерительного термозонда без повалки конвертера.

Технология со 100% металлоломом в шихте более сложна в реализации, отличается режимами и параметрами прогрева лома и присадки углеродсодержащих материалов. Необходимо отметить, что разработанная технология выплавки стали с долей лома в металлошихте до 40 — 45 % обеспечивает формирование конечных шлаков с нормальной окисленностью, в результате этого металл на повалке содержит относительно высокую (0,16 — 0,20 %) кон

центрацию марганца, пониженную окисленность стали перед выпуском, что приводит к снижению угара раскислителей и положительно ска зываетея на качестве готового проката, обеспечивает ряд других преимуществ.

Следует отметить, что конструктивное оформление технологии позволяет осуществлять переход от обычного конвертерного процесса на процесс с повышенной, в том числе 100 %ной, долей лома и, наоборот, в любой период кампании по футеровке, когда это экономически обосновано, например, при проведении ремонтов доменных печей, возникновении аварийных ситуаций при существенном дефиците жидкого чугуна.

Выполненные широкие промышленные исследования позволили разработать варианты технологии, в настоящее время внедряемые за рубежом. Значительный эффект достигается при выплавке стали по разработанному на комбинате варианту малошлаковой технологии» которая предусматривает ввод извести в конвертер на достаточно высокоосновный шлак от предыдущей плавки и перенос операции по скачиванию шлака на опреде генный (после полного окисления кремния в чугуне) период последующей плавки.

Многолетняя практика работы ЗСМК по этой технологии показала возможность более глубокого рафинирования металла от фосфора (изза низкой температуры) и серы (изза более высокой концентрации углерода и низкой окисленности расплава) в начале плавки при снижении расхода извести на 20 кг/т. Выплавка стали по такой технологии по сравнению с традиционной позволила на комбинате снизить расход чугуна на ЗОкг/т, плавикового шпата на 0,7 кг/т, увеличить выход жидкой стали на 0,1 — 0,4 %, в результате раннего шлакообразования уменьшить окисленность шлака при более высокой его основности по ходу операции и увеличить стойкость футеровки на 5 — 10%.

Следует отметить, что основные элементы этой технологии легко реализуемы при комбинированной продувке. Кроме того, на плавках, проводимых по такой технологии, возросла эффективность применения теплоносителей (углеродсодержащих материалов, шлака ферросплавного производства), а также нагрева лома при использовании газовых углей.

В комплексе выполненных работ разработаны и внедрены на ЗСМК технологии выплавки стали с применением углеродсодержащих материалов, которые в результате изменения режима присадок позволили резко увеличить тепловой коэффициент использования топлива и снизить его расход, повысить эффективность рафинирования расплава от серы и фосфора и уменьшить расход чугуна на 20 30 кг/т.

Следует отметить, что улучшению качества конвертерной стали и значительному снижению расхода чугуна способствовало использование отходов производства ферромарганца и ферросилиция.

Применение отходов производства ферросилиция характеризовалось улучшением шлакового режима плавки в результате более быстрого усвоения извести в начале продувки и, следовательно, повышением эффективности рафинирования металлического расплава. Порционный ввод марганецсодержащего материала во время продувки позволил предотвратить резкое загущение шлака и повысить содержание марганца в расплаве. Присадка марганецсодержащего материала при додувке дала возможность исключить возникающее (особенно при низкой концентрации углерода в расплаве) в этих условиях чрезмерное переокисле ние сталеплавильной ванны и снижение стойкости футеровки конвертера. Разработанную технологию можно применять и при замене марганецсодержащего материала шлаком производства силикомарганца.

В целом комплекс разработанных технологий по использованию шлаков ферросплавного производства позволил снизить содержание кремния и марганца в чугуне в среднем на 0,11 0,14%, что способствовало повышению техникоэкономических показателей аглодо менного производства. Перспективными можно считать разработки по использованию • в. конвертерной плавке каатлексных углеродсодержащих брикетов на основе шламов, отсевов известкового производства и некондиционных углей.

Эффективным технологическим приемом является впервые разработанный и внедренный на ЗСМК предварительный подогрев лома газовыми углями. Разработанные режимные параметры нагрева при определенном количестве загружаемого лома позволили не только проводить плавку с полным дожиганием отходящих газов, что способствовало более эффективному нагреву лома, но и максимально уменьшить воздействие негативных факторов на футеровку конвертера путем локализации зоны горения при удалении ее от стенок конвертера.

На плавках, проводимых с подогревом лома при использовании малошлаковой технологии, несмотря на увеличение доли перерабатываемого лома (на 15 — 40кг/т), значительно снизилось количество "передутых” плавок и повысилось содержание углерода в расплаве перед выпуском стали из конвертера.

Применение ресурсосберегающих технологий привело к ужесточению условий эксплуатации футеровки конвертеров. В связи с этим на комбинате был разработан технологический комплекс факельного торкретирования конвертеров на основе известковых торкретмасс с помощью принципиально новых конструкций торкретфурм с так называемым внешним разгоном. Использование недефицйтных: торкрет масс на основе извести позволяет не только повысить срок службы футеровки конвертеров, но и ускорить процесс шлакообразования при снижении расхода извести на 3 — 8кг/т.

Снижение удельных расходов некоторых видов сырья и материалов на современном этапе развития конвертерного производства невозможно без использования эффективной внепечной обработки.

В конвертерных цехах ЗСМК была разработана и внедрена методика, позволяющая учитывать теплосодержание футеровки ковша, длительность выпуска плавки, количество присаживаемых ферросплавов и ряд других показателей при определении температуры металла перед выпуском из конвертера. Все это дало возможность отказаться от исходного значительного перегрева стали в конвертере, что играет особую роль при разливке на МНЛЗ.

Для интенсификации процессов усреднения и повышения диапазона корректировки температуры внедрены двухфурменные и трехфурменные установки внепечной обработки металла в ковше. С увеличением интенсивности продувки в 2,4 — 2,6 раза при использовании двухфурменных установок сократилось в 1,5 — 1,6 раза время продувки, необходимое для усреднения металла по химическому составу.

Для снижения температуры металла на выпуске и В" ходе разливки на комбинате разработана технология, предусматривающая отсечку конвертерного шлака, продувку стали под зонтом и разливку ее с футерованной крышкой на ковше.

Использование трехфурменного стенда, оборудованного футерованным зонтом, обеспечивает возможность контроля теплопотерь, а также создает нейтральную атмосферу над расплавом, что значительно увеличивает степень дегазации металла. Наличие трех автономно управляемых фурм специальной конструкции, разработанной совместно с инженерным центром "Струйметтехнология", а также оборудования для вдувания порошкообразных материалов и подачи кусковых ферросплавов значительно расширило возможность внепечной обработки расплава, интенсифицировало ввод порошкообразных материалов (до 200 кг/мин), а при вдувании высокоскоростными плоскими струями нейтрального газа значительно повысило эффективность рафинирования расплава от газов при относительно низком расходе нейтрального газа, обеспечивая степень удаления водорода из расплава в пределах 30 — 40 %.

Внедрена также комплексная технология корректировки и стабилизации окисленности стали при внепечной обработке ее в ковше, основанная на использовании экспрессной информации об окисленности расплава в ковше, получаемой с помощью датчиков УКОС, продувке металла через фурмы с соплами нетрадиционных форм и рациональной технологии корректировки окисленности стали за счет ввода алюминия с получением его содержания в конструкционной стали в узком диапазоне (0,02 0,04%).

Одним из наиболее важных направлений модернизации сталеплавильного производства ЗСМК является перевод конвертерных цехов на непрерывную разливку. Первым этапом явился пуск в начале 1994 г. МНЛЗ производительностью 1 млн.т трубной заготовки нефтяного и газового сортамента. В настоящее время уже подписаны контракты и ведутся проектные работы с зарубежными фирмами на поставку двух сортовых МНЛЗ производительностью по 1 млн.т заготовки в год, а также комплексов УНРС в конвертерный цех №1.

В соответствии с реализуемой программой перевооружения конвертерных цехов дополнительно в комплексах УНРС будут эксплуатироваться установки типа печьковш, вакуумато ры циркуляционного типа.

Более далекой перспективой развития сталеплавильного производства ЗСМК является строительство самых современных агрегатов типа САРП — совмещенного агрегата разливки и прокатки на основе использования новых непрерывных технологий, принципиально новых установок непрерывной разливки металла, совмещенных с прокатными станами.

Комплексное использование новых технологий, внедрение в производство ресурсо и энергосберегающих методов конвертирования и внеагрегатной обработки металла перед разливкой на МНЛЗ позволит комбинату успешно конкурировать на международном и внутреннем рынке с ведущими фирмами, поставщиками металлопродукции.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 2, Москва 1994

Экспертиза

на главную