СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ЗАВОДЕ КВАНЬЯНГ ФИРМЫ POSCO

Фирма POSCO (Pohang Iron and Steel Co.Ltd) была образована в 1968 г. В настоящее время в состав фирмы входят два завода — Пхохан и Кваньянг. Завод Пхохан был пущен в эксплуатацию в 1973 г., его мощность составляла 1 млн.т в год. С тех пор компания непрерывно расширяла производство, и в настоящее время мощность обоих заводов составляет 21 млн.т стали в год.

Завод в Кваньянге является одним из наиболее современных интегрированных производств в мире. При создании этого производства преследовалась цель обеспечить внутренний рынок плоским стальным прокатом. На заводе Кваньянг производятся горяче и холоднокатаные листы высокого качества и с низкой себестоимостью, при этом 100% продукции является непрерывнолитой. Завод расположен на искусственном острове площадью 14*85 млн.м2 [1]. Он расположен на южном побережье Корейского полуострова в 250 км от завода Пхохан.

Строительство завода Кваньянг было начато в марте 1985 г., а ввод в эксплуатацию состоялся в апреле 1987 г. В настоящее время на заводе действуют два сталеплавильных цеха, оснащенных шестью 250т конвертерами

Компактное расположение производственного оборудования обеспечивает наикратчайший и наиболее эффективный технологический маршрут. Внедрение передовых технологий позволило достичь высокой эффективности, в результате чего серийное производство с высокой производительностью было освоено в ) кратчайшие сроки.

Характерные особенности сталеплавильного производства на заводе Кваньянг проиллюстрированы на примере конвертерного цеха №2.

Организационная структура цеха № 2 основана на опыте работы цеха № 1 заводов Кваньянг и Пхохан. Основная задача деятельности цеха— поставлять сталь для массового производства высококачественного плоского проката. Структура цеха № 2 определяется следующими характеристиками: компактной

схемой размещения производственного оборудования с целью свести к минимуму межопера ционные транспортировки материалов; высокой •гибкостью процесса предварительной горячей обработки; загрузкой скрапа в завалочный лоток на площадке подготовки лома; обратной заливкой в конвертер расплавленной стали прерванных плавок; работой кислородных конвертеров с высоким коэффициентом расхода чугуна (90%) при использовании только оборотного скрапа; донным перемешиванием с помощью системы вспомогательных фурм; полным комплектом оборудования для вторичного рафинирования; системой автоматизированного управления процессами производства и обработки; а также контроля качества; системой контроля состояния окружающей среды.

Схема размещения оборудования в цехе №2 разработана с целью обеспечить наиболее эффективный технологический маршрут движения материалов, т.е. свести к минимуму их транспортировку от агрегата к агрегату (рис.

Жидкий чугун может быть подвергнут предварительной обработке с целью получения необходимого химического состава. Описание оборудования для предварительной обработки жидкого чугуна приведено в таблице.

Обескремнивание металла осуществляется путем введения смеси извести и мелочи агломерата на желоб доменной печи. Содержание кремния может быть уменьшено с 0,3—0,5% до <0,2%. Затем в конвертере может быть применен малошлаковый процесс рафинирования шлаком с целью сокращения расхода флюса и огнеупоров и увеличения выхода годного и производительности.

Для десульфурации применяют два вида оборудования, оснащенного устройствами для скачивания шлака: TDSстанцию десульфурации в миксерном сигарообразном ковше и CDPSстанцию десульфурации и/или дефосфорации в заливочном ковше. Уровень содержания серы в чугуне может быть снижен до 0,01% путем инжекции карбида кальция или известнякового флюса через погруженную фурму.

Полудинамическая модель осуществляет непрерывный контроль за содержанием углерода на базе информации об отходящих газах и за температурой расплава, исходя из количества поданного и использованного для рафинирования кислорода. Полученные данные выводятся на дисплей с целью выдачи данных, необходимых для выбора наиболее предпочтительного процесса рафинирования.

Динамическая модель управления основана на определении содержания углерода и измерений температуры расплава с помощью вспомогательной фурмы и с ее помощью рассчитывают количество кислорода и охладителя, которые потребуются до окончания процесса продувки. С помощью прогностической [Р][Мп]модели определяется содержание фосфора и марганца в конце процесса продувки в зависимости от материального баланса и уравнений распределения с использованием результатов замеров содержания растворившегося кислорода и температуры расплава с помощью вспомогательной фурмы.

Модель обратной связи позволяет модифицировать условия последующих плавок с учетом разницы между расчетными величинами содержания углерода и температуры и реальными данными, полученными в результате замеров в конце продувки.

Приведены кривые попаданий в заданные пределы и прямых выпусков плавок без промежуточной повалки. Число плавок с попаданием по содержанию углерода +0,02% и температуре ±15 °С непрерывно возрастало за счет стабилизации условий эксплуатации. Следовательно, значительно возросло количество плавок без замера температуры и определения химического состава расплава после продувки. В настоящее время этот показатель составляет ~85%.

Уменьшение степени увеличения шлака во время выпуска плавки является необходимым условием для предотвращения рефосфорации расплава и потерь легирующих элементов вследствие их окисления. Для этой цели используется пневматическое стопорное устройство, расположенное с внешней стороны выпускного отверстия. Для того чтобы преградить путь шлаку в момент начала его выноса, через стопорный стакан подают газ под давлением. Стопорное устройство приводится в движение вручную или по команде оператора, или по сигналу детектора EMSL1, который размещен вокруг выпускного отверстия. Использование детектора шлака и , стопорного механизма позволило значительно сократить унос шлака в ковш. На рис. 7 показано воздействие уноса шлака на поглощение металлом фосфора и выход алюминия после выпуска. На диаграмме выход алюминия представлен как сумма (%) количества алюминия, использованного в качестве раскислителя и в качестве легирующей добавки. Количество поглощенного фосфора— это абсолютный показатель количества' фосфора, перенесенного из шлака в расплав. Использование стопорного устройства и прибора для обнаружения шлака позволяет снизить средний показатель поглощения фрсфора с 9,8 до 7 кг на завалку, при этом средний выход алюминия возрастает с 64,4 до 69 %.

Когда возникает проблема несогласованности работы ковша и УНРС, сталеплавильный процесс прерывается и образуются прерванные плавки. Поскольку на заводе Кваньянг отсутствует оборудование для разливки в слитки, прерванные плавки возвращают в конвертер для повторной продувки. Производственная ЭВМ обеспечивает быстрое и эффективное изменение технологического графика для прерванных плавок. На рис. 9 приведен измененный технологический маршрут прерванных плавок. Прерванные плавки определяются расположением ковша по отношению к УНРС. Если ковш находится на станции вторичного рафинирования, то он может быть переадресован на другую УНРС. Но если это невозможно, то расплав повторно заливается в конвертер или

Схема изменения технологического маршрута для прерывных плавок выливается в ломосборник в зависимости от режима работы конвертера.

Показано изменение количества прерванных плавок, направленных либо на повторную продувку в конвертер, либо пущенных на лом. Как видно из диаграммы, уровень обоих показателей снизился, причем первый сократился значительно, второй — незначительно.

Возвращенные в конвертер плавки подвергают повторной продувке с целью компенсации тепловых потерь, однако в процессе передув ки в расплаве резко возрастает содержание кислорода и азота. Для предотвращения переокисления расплава и поглощения азота в процессе повторной продувки созданием условий протекания С—Ореакции либо добавляется кокс, либо расплав смешивается с жидким чугуном до загрузки его в конвертер. Приведено влияние кокса на содержание кислорода и углерода в конце повторной продувки. Присутствие кокса способствует увеличению содержания углерода и снижению кислорода по сравнению с уровнем его содержания в нормальных плавках. Опыт показывает, что при повторной продувке для обеспечения высокого качества стали в конвертер следует добавлять ~5 кг кокса на 1т стали.

Применение передовых технологий позволило в кратчайшие сроки освоить серийное производство и добиться его высокой эффективности. Применение автоматической системы управления процессом с помощью вспомогательной фурмы позволило достичь 85 %ного выпуска плавок. Использование детектора шлака и стопорной системы позволило сократить унос шлака в ковш во время выпуска и, как следствие, уменьшить рефосфорацию расплавленной стали и увеличить выход алюминия.

Для продления срока службы футеровки применяется нависание шлакового гарнисажа, с этой же целью снижена температура выпуска плавки.

Технологический маршрут прерванных плавок может быть изменен — они направляются обратно в конвертер на повторную продувку с целью компенсации тепловых потерь. Для предотвращения переокисления и поглощения азота эффективным является добавление кокса в процессе повторной продувки или смешивание расплава с жидким чугуном до его подачи в конвертер.

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