Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ЦЕХАХ РОССИИ СОВРЕМЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Приведен анализ опыта работы ряда зарубежных элекгросгалеплавильных цехов. Показан высокий уровень исполнения технологий производства электростали и оборудование для их реализации. Описаны конструкторские решении, по пенам и электрооборудованию, использование продувки стали газом через подину печи, применение кислорода до расхода ~ 30 м3/т стали, достижение высокой стойкости огнеупоров и изделий из них, новые достижения в экологии производства стали в элекгросгалеплавильных цехах.

В России по существу действует один современный электроцех (на ВТЗ), в некоторой степени можно также отнести к этой группе цехов — цех на ОЭМК, работающий на металлизованных окатышах. Развитие выплавки и внепечной обработки электростали в России направлено на снижение энергозатрат, огнеупоров, электродов, ферросплавов и, следовательно, себестоимости электростали, а также повышение качественных характеристик по чистоте стали и росту производительности печей. Известное разделение процессов плавления, окисления и доводки стали по агрегатам стало аксиомой при сооружении новых цехов.

Использование новых приемов и оборудования в условиях давно действующих цехов и недавно введенных в эксплуатацию существенно отличаются по сложности и окончательному результату внедрения. Это можно проследить по проведенным работам на Череповецком и Оскольском металлургических комбинатах. Тем не менее, в любом случае уровень техникоэкономических показателей выплавки стали по новым технологиям довольно значителен.

Так, на Череповецком и Оскольском металлургических комбинатах в электросталеплавильных цехах со 100—150т дуговыми печами проведена впервые в России работа по созданию оборудования для продувки металла газами через канальные блоки или фурмы, устанавливаемые в подине печи. Для этого разработаны технологии изготовления канальных блоков, системы монтажа блоков в подине дуговой печи и подачи газов в печь.

Были изготовлены из периклазовых и пе риклазоуглеродистых огнеупоров канальные продувочные фурмы (рис.1). Схема их установки в подине печи показана на рис.2.

Ниже приведены показатели работы 100т печи с применением канальных фурм в подине дуговой печи при выплавке конструкционной (24 плавки) (числитель) и нержавеющей стали (10 плавок) (знаменатель):

Опыт эксплуатации показал, как существенно улучшаются техникоэкономические показатели выплавки стали. Однако по стойкости канальных фурм за период работы подины но достигнуты результаты, известные из литературных источников.

По мнению авторов, основным фактором, снижающим продолжительность эффективной продувки через подину в отечественных условиях является различие технологии выплавки и заправки дуговой печи. В настоящее время за рубежом печи работают по одношлаковой технологии мс болотом", проводя заправку печи после кампании в 5—10 плавок. В отличие от них, дуговые печи ЧерМК работают по двушлаковой технологии с заправкой после выпуска каждой плавки. В результате отмечены случаи перекрытия выходных отверстий над продувочными блоками. В подтверждение к вышеуказанному на дуговой печи ДСП150 ОЭМК, где условия работы подины другие — с большим периодом нахождения подины под жидким металлом, стойкость фурм существенно возросла

Опытные плавки на ОЭМК проводили с использованием в шихте 50—70% металлизованных окатышей. Сталь выплавляли одношлаковым процессом, расход инертного газа через фурмы составлял до 15мУч на одну фурму.

К основным положительным* результатам, полученным в опытной кампании, можно отнести снижение расхода электроэнергии до 50 кВтч/т стали; уменьшение перепада температуры металла в печи и ковше при выпуске плавки за счет более равномерного распределения нагрева ванны при ее перемешивании инертным газом в дуговой печи на 30—40 °С; повышение извлечения марганца из шихты на ОД % (абс.); увеличение скорости проплав ления металлизованных окатышей — на 5—8%.

Опыт проведения всех опытных кампаний на ЧерМК и ОЭМК с использованием канальных продувочных блоков, устанавливаемых в подине печей, показал, что для повышения длительности эксплуатации канальных фурм необходимо переходить к освоению конструкции сменных блоков и изменению технологии выплавки стали, предусматривающей использование установки ковшпечь.

Наряду с работами, проведенными по вдуванию газов через подину, на Череповецком и Оскольском металлургических комбинатах созданы специальные водоохлаждаемые наклонные (стеновые) кислородные фурмы для подачи кислорода на поверхность жидкого расплава со скоростями выхода струи из сопла значительно выше скорости звука с целью лучшего использования кинетической энергии струи и внедрения ее в глубь жидкого расплава для более высокого усвоения кислорода и уменьшения количества выделяемых газов. Конструкция фурмы позволяет регулировать угол подачи струи кислорода на поверхность расплава. Расход воды на охлаждение составляет 40 мУч, максимальный угол подачи кислорода 65°.

Освоение новой фурмы проводили при выплавке коррозионностойких и подшипниковых сталей в разных режимах продувки. Наиболее? эффективный режим продувки при расходе газообразного кислорода составлял "ЗОООм3/1*. При продувке кислородом с меньшим расходом эффективность работы фурмы снижалась и приближалась к эффективности работы обычной сводовой вертикальной водоохлаждаемой фурмы.

Ниже приведены показатели работы наклонной сверхзвуковой водоохлаждаемой и обычной вертикальной фурмы (числитель — наклонная, знаменатель — обычная):

На Оскольском электрометаллургическом комбинате (150т дуговые печи) также получены положительные результаты по повышению усвоения кислорода на 10—15% при снижении его расхода. Побочным эффектом работы такой фурмы являлось существенное повышение стойкости центральной огнеупорной части водоохлаждаемого свода. Важным моментом для действующих 100т печей с недостаточной мощностью трансформатора является увеличение расхода кислорода на плавку (с 10—12 до 3032 м3/т). Это возможно с достаточной эффективностью при использовании сверхзвуковых фурм.

Целесообразно внедрять технологию выплавки стали в электросталеплавильных цехах России с расходом кислорода до уровня 30 м3/т, что является вполне освоенным способом на ряде зарубежных заводов. Более того, по уже опробованной технологии окислительного плавления диапазон подачи кислорода может быть расширен. Эффективность этого нельзя переоценить, так как известно, что на каждый дополнительно введенный кубометр газообразного кислорода экономится ~ 4 кВтч/т электроэнергии, т.е. при повышении его расхода на 20 м3/т стали выше существующего уровня расход электроэнергии снижается на 80 кВтч/т стали. С учетом подачи энергоносителей через подину суммарная экономия электроэнергии составит ~ 120—140 кВтч/т.

На Челябинском комбинате, заводе "Красный Октябрь" и других до сих пор находятся в эксплуатации огнеупорные наборные своды дуговых печей, что приводит к повышенным трудовым и материальным затратам. Снижение стойкости сводов, например, в ЭСПЦ ЧерМК до 57 плавок (1992 г.) создает значительные трудности в работе и приводит к дополнительным простоям дуговых печей. Отсутствие водоохлаждаемых элементов печи в основном связано с дополнительным расходом электроэнергии.

Специалисты металлургической и электротехнической промышленности разработали и внедрили на 100т печи с трансформатором 32 MB*А оригинальный водоохлаждаемый арочный трубчатый свод. Стойкость его составляет до 2000 плавок, а центральной части до 240 плавок. В результате только экономии огнеупоров в 1993 г. его окупаемость составила один месяц.

Одновременно с водоохлаждаемым сводом на этой печи установлены водоохлаждаемые стеновые панели трубчатого типа. Установка в дальнейшем панелей в сочетании с огнеупорным сводом на других печах показала, что стойкость свода при этом увеличивается с 6090 до 125140 плавок, что связано с охлаждающим воздействием стеновых панелей на периферийной части свода. В этом случае снижается расход сводовых огнеупоров на 3040 %.

Следует отметить, что совместное использование водоохлаждаемых стеновых панелей и водоохлаждаемого арочного свода на печи мощностью трансформатора 32 MB*А без изменения соответствующей технологии приводит к повышению расхода электроэнергии до 30 кВт*ч/т стали. Поэтому компенсация тепловых потерь стала возможной за счет освоения ранее рассмотренных элементов технологии. Неотъемлемой частью современной технологии является широкое применение внепечной обработки металла. Наиболее широко распространена Обработка металла в ковше газами.

В России разработана и освоена продувка стали в сталеразливочных ковшах аргоном через специальные канальные фурмы, изготовленные на комбинате "Магнезит".

Канальные фурмы обладают в сравнении с пористыми фурмами рядом преимуществ. Они не требуют для своего изготовления огнеупорного материала строго выдержанного гранулометрического состава, обеспечивающего необходимую пористость готовой фурмы. Рабочая поверхность канальной фурмы, соприкасающаяся с жидким металлом, практически не заме талливается, что обеспечивает работоспособность фурмы в течение не менее 15 плавок, т.е. в течение всей кампании службы футеровки днища и нижней части стен сталеразливочного коЬша в настоящее время. При этом канальная фурма позволяет изменять расход газа в широком диапазоне и в случае необходимости увеличить время продувки металла до 90 мин, например на установке ковш—печь, по сравнению с 10—15 мин в случае использования отечественных пористых фурм.

Проведенными промышленными опытами была показана целесообразность изготовления металлического кожуха канальной фурмы из нержавеющей стали для увеличения его стойкости.

Промышленная эксплуатация в ЭСПЦ ОЭМК и ЧерМК показала полную целесообразность внедрения технологии продувки стали в ковшах инертными газами с применением канальных фурм в кожухах из нержавеющей стали, устанавливаемых с помощью гнездовых блоков в футеровку сталеразливочных ковшей.

В таблице представлена эффективность использования продувочных ковшевых огнеупорных фурм.

Реконструкция электросталеплавильного производства требует больших капитальных вложений. Полученные результаты показывают, что в условиях действующего производства электростали имеются широкие резервы экономии энергетических, материальных и трудовых затрат, повышения производственной мощности и улучшения качественных характеристик металла. Для этого необходимы не только новые решения nq оборудованию и технологии, но и рациональное использование имеющегося современного опыта производства стали в дуговых печах. С этой целью в настоящей работе показана перспективность внедрения определенных направлений в области производства электростали.

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

Экспертиза

на главную