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

ких пределах. Так, с ростом стойкости футеровки эконо­ мические преимущества системы с заменой реторт по сравнению с классической системой, когда работа агре­ гатов осуществляется с перекрытием циклов, становят­ ся менее заметными. Этому же способствуют сокращение цикла холодного ремонта и увеличение продолжитель­ ности плавки. В нормальных условиях работы агрегатов при продолжительностях плавки и холодного ремонта, соответственно равных 33 мин и трем суткам, система работы с заменой реторт уже не имеет преимуществ пе­ ред системой с перекрытием циклов в пределах значений стойкости футеровки, превышающих 600 плавок. Сни­ жение эффективности системы работы цеха с заменой реторт относительно системы работы агрегатов с пере­ крытием циклов с увеличением стойкости футеровки обусловлено разным влиянием повышения стойкости на изменение годовой производительности цехов, работаю­ щих по этим системам (рис. 91). Преимущества системы работы с заменой реторт по сравнению с классической увеличиваются по мере сокращения продолжительности цикла плавки.

Принятая методика сравнительного анализа эффек­ тивности разных систем предусматривала их примене­ ние на базе типового кислородно-конвертерного цеха с классической системой организации работы. Это обес­ печивало сопоставимые условия для сравнения. Посколь­ ку возможности систем различны, то это приводило к различному уровню годовой производительности це­ хов и соответствующим изменениям в планировке, с ко­ торыми связаны величины капиталовложений. Создать сопоставимые условия для сравнения при одинаковом объеме производства не представляется возможным, так как это требует принципиально иных планировочных и конструктивных решений. В то же время полученные показатели, характеризуя возможности систем для при-

Стойкость футеров/w,

I — с перекрытием циклов; 2 — с за­ меной реторт

пятых конкретных условий, когда годовая производи­ тельность является функцией системы, а не независимым параметром, позволяют судить о сравнительной эффек­ тивности рассматриваемых систем.

Сравнительная эффективность различных способов переработки скрапа в конвертерах путем использования

внешних источников тепла — жидкого, твердого или газообразного топлива

Приведенные затраты (С-^-ЕК) для производства конвертерной стали, определенные в народнохозяйствен­ ном разрезе, примерно на 1,6% меньше (при одинако­ вом выходе годного в конвертерном и мартеновском процессах), чем для производства мартеновской стали, хотя удельные капитальные затраты с учетом смежных отраслей для обоих процессов практически одинаковы.

Эта разница определяет собой сравнительную эффек­ тивность рассматриваемых сталеплавильных процессов только при условии использования всего образующего­ ся лома для выплавки стали при развитии конвертерно­ го процесса. В противном случае эффективность конвер­ терного процесса будет ниже, чем мартеновского, что объ­ ясняется более высокими капитальными затратами на производство чугуна и связанных с этим производством отраслей промышленности.

Специфика кислородно-конвертерного процесса за­ ключается в том, что этим способом в обычных условиях нельзя перерабатывать такое же количество лома, как мартеновским скрап-рудным процессом. Проведенные расчеты показывают, что в среднем по строящимся и за­ проектированным конвертерным цехам в нашей стране расход лома в шихте при переработке малофосфористо­ го чугуна может составить не более 260—270 кг/т, а рас­ ход лома в сталеплавильных цехах (без электростале­ плавильных) составляет в среднем около 450 кг/т. В свя­ зи с этим при установленных тенденциях ломообразования [44], заключающихся в неизменности расхода лома на

261

1 г стали в среднем по стране при дальнейшем разви­ тии сталеплавильного производства, по мере увеличения доли кислородно-конвертерной стали в общей выплавке будут создаваться предпосылки к накапливанию лома. Эти возможные «излишки» лома необходимо перераба­

тивности различных путей переработки в кислородных конвертерах шихты с повышенным содержанием лома. Актуальность этой проблемы подтверждается еще и тем, что одной из причин упадка бессемеровского производ­ ства стали была невозможность этим способом перераба­ тывать накапливающийся скрап.

Значительный интерес к повышению содержания ло­ ма в шихте кислородных конвертеров проявляется за ру­ бежом. В ряде случаев техническая сторона указанной проблемы уже решена. Поиски решения вопроса о воз­ можности переработки повышенного количества скрапа в конвертерах проводились в основном по трем направ­ лениям: 1) подогрев скрапа вне агрегата перед загруз­ кой; 2) подогрев скрапа в конвертере перед заливкой чугуна и 3) использование топлива, экзотермических ферросплавов и брикетов (окускованные смеси порош­ кообразных восстановителей) после завалки скрапа и заливки чугуна.

Первый из указанных методов [156—158] позволяет лучше использовать топливо, обеспечивает надежный контроль степени нагрева скрапа и позволяет судить о его окисленности. Этот способ должен также способ­ ствовать повышению стойкости футеровки, так как при загрузке более пластичного горячего лома уменьшается возможность механических ее повреждений, исключает­ ся термический удар, имеющий место при загрузке хо­ лодного лома в горячий конвертер. Общая продолжи­ тельность плавки в конвертере при использовании нагре­ того лома может быть сокращена. Однако этот метод требует значительного увеличения капиталовложений во вспомогательные нагревательные устройства и повышен­ ных эксплуатационных затрат. Кроме того, возникают трудности при транспортировке и завалке горячего скра­ па. К настоящему времени этот метод не нашел практи-

262

ческого применения, хотя и представляет определенный интерес.

в мировой практике [66, 156, 159—166]. Он проще пер­ вого, но требует больших расходов тепла и тщательного контроля за поведением футеровки. В качестве разно­ видности этого способа можно указать на нагрев лома путем утилизации тепла отходящих газов в конвертере, расположенном рядом с работающим [167, 168]. Одна­ ко последнее, как показывают расчеты, приводит к рез­ кому снижению годовой производительности цеха, а так­ же требует строгой синхронизации плавок в параллель­ но работающих агрегатах. Применение этого метода це­ лесообразно лишь в том случае, если по конъюнктурным соображениям снижение производительности имеет меньшее значение, чем переработка повышенного коли­ чества скрапа, что не является характерным для социа­ листической экономики. Поэтому этот метод в настоя­ щем исследовании не рассматривается.

честве дополнительных источников тепла углеродсодержащих материалов, в частности карбидов кальция и кремния, а также кокса. Применение кокса не нашло широкого распространения, так как эффект от этого не­ значителен. Способ повышения содержания лома в шихте

щего одновременно флюсующим материалом, достаточ­ но широко применяется в кислородно-конвертерном производстве США, Австралии, Японии и Австрии. К не­ достаткам указанного способа следует отнести трудно­ сти, связанные с транспортировкой и хранением СаСг вследствие его высокой гигроскопичности, а также низ­ кую скорость реагирования. Использование в качестве дополнительного источника тепла карбида кремния зна­ чительно облегчает достижение заданного содержания углерода; его легко транспортировать и хранить.

Переработка повышенного количества лома в кон­ вертере путем использования экзотермических ферро­ сплавов и брикетов в мировой практике не применяется.

263

Последние нашли применение только при производстве легированных сталей (легирование экзотермическими брикетами и смесями в ковше [182, 183] или непосред­ ственно в конвертере [184]).

Кроме отмеченных способов, можно отметить также способ, связанный с предварительным нагревом флюсов, кислорода и чугуна [157]. Однако этот способ, несмотря на значительные трудности, приводит к сравнительно не­ большим результатам.

Выбор того или иного метода переработки повышен­ ного количества скрапа в конвертере диктуется не столь­ ко технологическими возможностями, сколько экономи­ ческими соображениями. В связи с этим представляет интерес сравнительный анализ экономических показате­ лей кислородно-конвертерной плавки с повышенным расходом лома в шихте при различных методах прове­ дения плавки.

Каждому из методов переработки повышенного ко­ личества лома в шихте конвертеров присущи характер­ ные особенности технологии передела и связанные с ней структура металлозавалки и выход годного, без которых обоснованное определение сравнительной эффективности указанных методов в сопоставимых условиях становится невозможным. Для обеспечения сопоставимости показа­ телей данные о структуре металлозавалки и выходе год­ ного при различных вариантах установлены, исходя из нормальных их значений для обычной технологии (табл. 58) с учетом возможных изменений при различ­ ных вариантах переработки повышенного количества лома в шихте конвертеров, которые установлены анали­ зом опубликованных производственных результатов и расчетных данных о материальных и тепловых балансах плавок. При определении выхода годного учитывали по­

щение угара компонентов чугуна с уменьшением его до­ ли в шихте, обусловленное технологией изменение по­ терь железа со шлаком (при постоянной по всем вариан­ там его основности), изменение потерь металла с выно­

264