Файл: Роменец, В. А. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства.pdf

/.Разница в себестоимости стали, руб/т, за счет:

//.Разница в капиталоемкости стали, руб/т, за счет изменения:

баланса плавки; при этом учитывался предварительный нагрев лома до 600° С в случае замены 50% извести ак­ тивной окисью кальция в заранее подготовленном жид­ ком шлаке с основностью, равной 4, и температурой 1500° С. Производство жидкого шлака предполагалось в циклонах с применением известняка в качестве ших­ тового материала. Для нагрева лома предусматривались

86

топливные горелки в печах с выдвижным подом. В на­ гревательных печах и циклонах учитывалась автономная

основе анализа штатного расписания существующего це­ ха с учетом изменений технологического процесса и про­ изводительности агрегатов при повышении интенсивности продувки до 10 мг\(мин-т). Прочие затраты, связанные с предварительным нагревом лома и подготовкой жид­ кого шлака, заимствованы из опубликованных материа­ лов об эксплуатации принятых в расчет нагревательных агрегатов. Оценка стоимости цеха при повышенной ин­ тенсивности продувки произведена по фактическим дан­ ным на основе планировочного решения цеха Е с учетом изменений, вызываемых увеличением годовой производи­

се и стоимости единицы массы подобного оборудования.

емкости единицы материалов и энергии.

Ожидаемый экономический эффект при работе с вы­ сокой интенсивностью продувки составит на каждый миллион тонн выплавленной конвертерной стали около 1,6 млн. руб. Хотя этот результат и нуждается в подтвер­ ждающих экономических расчетах, выполненных по про­ ектным проработкам таких цехов, однако есть все осно­ вания предполагать, что сделанные выводы об эффектив­ ности работы с повышенной до определенных пределов интенсивностью продувки останутся в силе.

В увеличении интенсивности и сокращении при этом продолжительности продувки заложен значительный резерв повышения эффективности кислородно-конвертер­ ного производства. Но сокращение (вследствие повыше­ ния интенсивности) продолжительности продувки не бес­ предельно, поскольку оно связано не только с техниче­ скими возможностями и конструктивными особенностями оборудования, но и с физико-химическими явлениями происходящих в рабочем пространстве процессов, а так­ же технико-экономическими показателями.

К числу технологических факторов, в определенной

87

к1600

Рис. 21. Зависимость температуры металла перед выпуском от про­ должительности продувки (здесь и далее цифры у кривых обознача­ ют количество плавок)

X / \ /

30

I /Г\[\/\1

I

Tennepamypa °С

Рис. 22. Температура металла в конвертере перед выпуском плавки:

88

степени связанных с продолжительностью периода про­

практика, при продувке обычных передельных чугунов повышение температуры металла происходит достаточно быстро1 и при правильном расчете расхода охладителей не является фактором, лимитирующим сокращение про­ должительности продувки (при наличии надежных средств контроля за температурой расплава и содержа­ нием углерода).

Связь между продолжительностью продувки и конеч­ ной температурой расплава, полученная статистической обработкой данных плавочного контроля в отечествен­ ных кислородно-конвертерных цехах, представлена на рис. 21.

Из приведенных данных видно, что указанные в тех­ нологических инструкциях температуры выпуска плавок (1610—1630° С) достигаются при продолжительностях продувки, меньших, чем средние в рассматриваемых це­ хах. Это ненормальное явление связано в основном с ошибками в расчете расхода охладителей и передувкой сравнительно большого количества плавок. Этими же причинами обусловлен и разброс значений темпера­ тур выпуска плавок в отечественных цехах (рис. 22).

Повышение температуры расплава вызывает возрас­ тание скоростей растворения извести и диффузионных процессов в металле и шлаке. Статистическая обработка плавочных данных показала, что с увеличением продол­ жительности продувки содержание серы в металле уменьшается (рис. 23). Указанная зависимость имеет за­ тухающий характер, что обусловлено, с одной стороны, снижением концентрации серы в расплаве по ходу про­ дувки, а с другой — возрастанием окисленности шлака (рис. 24) вследствие преимущественного окисления же­ леза к концу продувки, особенно при ошибках в расчетах расхода охладителей. При этом суммарное содержание окислов железа в шлаке в ряде случаев достигает зна­ чительных величин (рис. 25).

Кроме того, на характер кривых (см. рис. 24) оказы­ вает влияние тот факт, что при снижении концентрации

1 По фактическим данным отечественной практики и зарубеж­ ным данным [84], скорость повышения температуры расплава при существующей интенсивности продувки составляет 10—30 град/мин.

В9

серы в расплаве затухает процесс непосредственного ее окисления газообразным кислородом с удалением про­ дуктов реакции восходящими потоками газов в систему газового тракта. За период продувки переходит в газо­ вую фазу приблизительно 7—9% серы, вносимой шихто­ выми материалами [85, 86].

Если скорость повышения температуры расплава не является фактором, лимитирующим сокращение продол­ жительности периода продувки, то скорости диффузион­ ных процессов формирования шлака и десульфурации определяют какую-то критическую величину ее, сдержи­ вая тем самым возможности увеличения интенсивности продувки.

Получаемые по зависимости (20) значения продол­ жительности продувки на данном этапе являются пер­ спективными и поэтому могут быть использованы в про­ ектных проработках, а также в текущих и перспектив­ ных расчетах.

Анализ показателей работы отечественных и зару­ бежных кислородно-конвертерных цехов показал, что сокращением продолжительности периодов завалки лома и продувки еще не исчерпываются резервы снижения продолжительности цикла плавки и соответственно уве­ личения производительности цехов.

Значительную долю (15—25%) в цикле плавки зани­ мает следующий непосредственно за продувкой период,

90

Рис. 24. Зависимость окисленности конечного шлака от продолжи­ тельности продувки

9 1

включающий операции повалки конвертера, отбора проб, замера температуры, ожидания анализа, корректировки химического состава и температуры металла. При этом от 30 до 70% продолжительности указанного периода приходится на выполнение двух последних операций.

Операция, связанная с корректировкой химического состава и температуры металла, органически не присуща процессу, а является следствием нарушения нормального хода процесса из-за допускаемых ошибок в расчете рас­ хода охладителей, а также недодува и передува плавок. Только широкое внедрение'систем автоматического уп­ равления процессом с применением ЭВМ позволит пол­ ностью устранить эти недостатки, а следовательно, и не­ обходимость проведения операции корректировки хими­ ческого состава и температуры металла. Кроме того, в этих условиях становится возможным проведение части плавок без ожидания анализа. Опыт такой пробы широ­ ко применяется, например в Японии, где практически все цехи оборудованы средствами автоматического контроля

иуправления процессом на основе статических систем

[87].

Продолжительность рассматриваемого периода кон­ вертерной плавки, отвечающая нормальным условиям работы, установлена на основе данных хронометражных замеров продолжительности выполнения отдельных опе­ раций. При этом не учитывались затраты времени на корректировку состава и температуры металла, а доля плавок с ожиданием анализа условно принималась рав­ ной 50% общего их количества.

В результате статистической обработки полученных данных была выявлена слабо выраженная связь между

Продолжительность периода плавки по выпуску ме­ талла и конечного шлака находится в прямой зависимо­ сти от емкости агрегатов. Для каждой емкости сущест­ вует определенное среднее значение продолжительности выпуска плавки в разливочный ковш, которое определя-

92