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

Наиболее высокий расход лома характерен для кис­ лородно-конвертерного производства США, что обуслов­ лено в первую очередь применением химически горячих чугунов, содержащих в среднем 1,15% кремния. Исполь­ зование ковшей миксерного типа позволяет также повы­ сить температуру чугуна при заливке в конвертер при* мерно на 50° С, что обеспечивает увеличение расхода ло­ ма в шихте на 2,5—3,0%. Кроме того, для США харак­ терен повышенный угар железа, способствующий увели­ чению расхода лома в металлозавалку. Последнее объ­

чугуна и в конъюнктурно низких ценах на лом на внутреннем рынке.

В отечественных условиях необходимо учитывать, влияние структуры металлозавалки на эффективность передела в целом и доля лома при прочих равных усло­ виях должна отвечать максимально возможной эконо­ мии затрат на выплавку стали конвертерным способом. Говорить об оптимальном расходе лома можно только применительно к конкретным производственным услови­ ям, характеризующимся применением чугунов с опреде­ ленными химическим составом и температурой, емкостью агрегатов и конструктивными особенностями систем от­ вода конвертерных газов, темпом выпуска плавок, каче­ ством шлакообразующих, чистотой кислорода, степенью совершенства технологии передела и т. д.

При отсутствии внешних источников тепла существу­ ет несколько путей увеличения доли лома в шихте кон­ вертеров, основными из которых являются: повышениехимического тепла чугуна путем увеличения содержания в нем кремния; повышение физического тепла чугуна в результате заливки его в конвертер с более высокой температурой; снижение тепловых потерь путем увели­ чения темпа выпуска плавок и применения систем отво­ да конвертерных газов без дожигания; использование тепла экзотермических реакций окисления железа.

Как показали проведенные расчеты, повышение доли лома в шихте путем увеличения содержания кремния в чугуне экономически целесообразно лишь до опреде­ ленных пределов, а именно до 0,6%. Увеличение расхода лома в результате использования тепла реакций окисле-

159-

ния железа вообще не является экономически оправдан­ ным. Количество окисляющегося железа и соответствен­ но увеличение приходной части теплового баланса плав­ ки обусловливаются при этом лишь технологически неизбежными потерями железа с окислами шлака и пылью.

Увеличение теплосодержания чугуна путем повыше­

ческой точки зрения представляются наиболее целесооб­ разными. Применение физически горячих чугунов при­ водит к изменению структуры металлозавалки и выхода жидкой стали. В металлозавалке сокращается расход чугуна и одновременно увеличивается расход лома и раскислителей. Постоянная основность шлака при этом обеспечивается меньшим расходом извести и плавней; сокращается также расход кислорода на окисление ком­ понентов шихты. Уменьшение количества шлака при не­ изменном его химическом составе способствует повы­ шению стойкости рабочего слоя футеровки.

При оценке влияния температуры чугуна на показа­ тели выплавки кислородно-конвертерной стали измене­ ния выхода жидкой стали принимали по данным, полу­ ченным на основе анализа и последующей статистиче­ ской обработки отчетных показателей в цехе Д (рис. 39). Изменение соотношения чугуна и лома в металлозавал­

реагирующего с кислородом, принимали на основе ре­ зультатов специального исследования, проверенного в отечественных кислородно-конвертерных цехах. Коли­ чество марганца, окисленного в процессе плавки, не за­ висит от марочного сортамента выплавляемой стали, а определяется температурными условиями процесса, окисленностью шлака и главным образом исходным со­ держанием марганца в шихте.

Характер указанных зависимостей был установлен при статистической обработке данных плавочного кон­ троля текущего производства углеродистой кипящей ста­ ли Ст.Зкп (рис. 62—64). В диапазоне существующих

160

в цехах колебаний средних значений температур выпу­ ска плавок (рис. 22) и окисленности конечного шлака (рис. 25) влияние указанных факторов на изменение концентраций марганца в металле после продувки нич­ тожно мало (рис. 62 и 63) и при теплотехнических рас­ четах не учитывалось. Взаимное расположение кривых на рис. 62 и 63 обусловлено в основном исходными кон­ центрациями марганца в шихте (рис. 64). Полученные данные позволяют в каждом конкретном случае опреде­ лить количество прореагировавшего с кислородом мар­ ганца как разность между его содержанием в шихте и стали после продувки. Полученное на основе корреля­ ционного анализа выражение указанной зависимости имеет вид

162

В расчете тепловых балансов учитывалось влияние концентраций марганца, кремния и фосфора в передель­ ном чугуне на содержание в нем углерода по зависимо­ сти [111], полученной на основе статистической обработ­ ки большого массива исходной информации:

[С] % =4,23-0,312 [Si] %-0,33 [ Р ] % +0,066 [ М п ] % .

Эта зависимость справедлива при концентрации се­ ры в чугуне до 0,05—0,06%. При более высоких значе­ ниях в уравнение необходимо вводить поправку. Количе­ ство окисляющегося углерода принималось с учетом необходимости прекращения продувки на заданном со­ держании, т. е. по разности концентрации углерода в чугуне и в стали после продувки.

Отношение реакций образования СО и С 0 2 принима­ лось как 9: 1 по данным балансовых плавок, проводив­ шихся в цехах Б2, Е и др.

Количество железа, реагирующего с кислородом по реакции Fe-f-'^O^FeO, зависит от технологии процес­ са, обусловленной качеством шихтовых материалов. Сте­ пень окисленности шлака в определенных пределах мож­ но регулировать изменением условий продувки. Опыт работы отечественных кислородно-конвертерных цехов показал, что независимо от состава чугуна и структуры металлозавалки окисленность конечного шлака в пре­ делах 9—13% соответствует удовлетворительному тече­ нию процессов шлакообразования и рафинирования ме­ талла. В расчетах тепловых балансов эту величину при­ нимали равной 11%- При этом количество железа, окис­

11*

совых плавок, проведенных в отечественных кислородноконвертерных цехах. Статистическая обработка указан­ ных данных позволила установить связь между пылевыделением и интенсивностью продувки ванны кислородом (рис. 65), которая может быть выражена корреляцион­ ным уравнением

интенсивность подачи кислорода в период продувки и по­

чие тенденции к увеличению пылесодержания газов с по­ вышением интенсивности продувки подтверждается про­ мышленными и экспериментальными данными [79—81]. Как показывает практика работы отечественных и зару­ бежных кислородно-конвертерных цехов, в которых не применяется система отвода газов без дожигания и сред­ няя интенсивность продувки не превышает 3 м3/(мин-т), содержание железа в пыли составляет 50—60%, что поз­ воляет учитывать потери железа с отходящими газами. При существующих конструкциях фурм с повышением интенсивности продувки учет потерь железа с выносом несколько усложняется, так как увеличение пылевыделения при этом в значительной мере обусловлено более высоким выносом сыпучих при загрузке в конвертер [79, 80]. В результате доля окислов железа в пыли снижается, но абсолютная величина потерь железа возрастает. При­ менение фурм с рассредоточенной подачей кислорода при одинаковой интенсивности продувки позволит зна­ чительно снизить пылевыделение. Этому же будут спо­ собствовать мероприятия по снижению температуры в реакционной зоне путем применения инертных газоь, порошкообразных рудных материалов и т. д. Во всех перечисленных случаях уравнение (26) не применимо.

Сложный характер массопереноса в рабочем прост­ ранстве реторты, нестационарный тепловой режим, раз-

164