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

Исследование эффективности производства нержавеющих сталей

Для производства нержавеющих сталей, содержащих значи­ тельное количество легирующих элементов и в первую очередь хро­ ма и никеля, требуются высокотемпературные условия. Такие усло­ вия легко обеспечиваются в электропечах, чем и обусловлено их

финировочных ковшей. Это позволяет значительно повысить произ­ водительность процессов по сравнению с выплавкой стали в дуго­

бежные сообщения [214—218] указывают на более высокую эко­ номическую эффективность новых процессов по сравнению с элект­ росталеплавильным. Ниже рассматриваются результаты техникоэкономического исследования данной проблемы применительно к

выплавку в электропечах, вагранках горячего дутья или доменных печах хромоникелевого полупродукта из металлоотходов, ферро­ сплавов, железной и хромовой руд. Содержание хрома и никеля в нем близко к содержанию этих компонентов в готовой стали. Обез­ углероживание полупродукта производится в кислородном конвер­ тере, а в ряде случаев частичное обезуглероживание производится при вакуумировании.

Другое направление [222] предусматривает использование ме­ таллоотходов нержавеющих сталей непосредственно в конвертере1 при их предварительном нагреве кислородно-топливными горелками. Наряду с отходами применяется обычный передельный чугун. Опе-

1 В отечественной практике разработана и запатентована техно­ логия производства нержавеющих сталей в конвертерах без приме­ нения кислородно-топливных горелок [225]. Однако промышленного опробования указанной технологии не проводилось.

350

• й

рации обезуглероживания расплава с последующим раскислением металла и шлака осуществляются непосредственно в конвертере и сталеразливочном ковше.

Наиболее представительными технологическими схемами первого направления (рис. 103—105) являются применяемые фирмами Witten (ФРГ), Crucible Steel, Jones and Laughlin Steel и Joslin Steel (США) [215—219]. Для производства жидкого полупродукта фирмой Crucib­ le Steel используется доменная печь, фирмами Witten и Jones and Laughlin Steel — вагранки горячего дутья и фирмой Joslin Steel — дуговая электропечь. Для обезуглероживания полупродукта во всех указанных технологических схемах находят применение кислород­ ные конвертеры. Заключительной ступенью технологических схем, применяемых фирмами Witten и Crucible Steel, является вакуумирование, а для схемы фирмы Joslin Steel — раскисление шлака в ре­ акционном ковше.

Для второго направления наиболее характерна технологическая схема (рис. 106), применяемая фирмой Air Products and Chemicals [222]. Эта технология позволяет использовать от 30 до 70% отхо-

351

Рис. 104. Технологические схемы процессов производства не­ ржавеющей стали с получением легированного полупродукта в вагранках горячего дутья (/ — фирма Witten; / / — фирма Jo­ nes and Laughlin)

352

дов нержавеющих сталей. Для подогрева металлоотходов и рафи­ нирования расплава используется конвертер, оборудованный кисло­ родной фурмой и топливной горелкой. Предусмотрено промежуточ­ ное скачивание шлака.

Всеми без исключения технологическими схемами предусмотре­ но использование шихтовых материалов, не загрязненных фосфором, так как в условиях высокохромистого расплава дефосфорация прак­ тически невозможна. Высокая основность шлака и температурные

горает. Поэтому его извлечение довольно полное и от агрегата за­ висит весьма незначительно.

Перечисленные технологические схемы имеют свои преимущест­ ва и недостатки, всесторонний анализ которых позволяет опреде­ лить наиболее рациональный вариант. При этом следует учитывать,

23—231 . 353

тели выплавки наиболее представительной марки Х18Н10, предпола­ гая получение стали равноценного качества при применении различ­ ных вариантов технологии. Оценка экономической эффективности производилась по приведенным затратам, исчисленным в заводском масштабе. Для обеспечения сопоставимости условий объем произ­ водства по всем рассматриваемым вариантам был принят одина­ ковым. Приводимое ниже достаточно подробное описание техноло­ гических процессов, которые не получили пока широкого распрост­ ранения, преследовало цель показать обоснованность выбора техни­ ко-экономических показателей при определении критериев эффек­ тивности.

Технико-экономическое сравнение существующей технологии вы­ плавки нержавеющей стали в электропечах и процессов ее произ­ водства с применением кислородных конвертеров предполагает ис­ следование вопросов эффективности производства легированного полупродукта в различных плавильных агрегатах и определение оп­ тимальной в данном случае технологии. Следующий этап предпо­ лагает поиск экономически оптимальной технологии производства нержавеющей стали с применением кислородных конвертеров для рафинирования жидкого полупродукта. Заключительным эта­ пом является технико-экономический анализ показателей процессов производства нержавеющих сталей при применении жидкого полу­ продукта и твердой завалки в конвертерах и показателей производ­ ства сталей в электропечах.

Получение легированного полупродукта в доменных печах, вагранках горячего дутья и дуговых электропечах

Применение жидкого легированного полупродукта для произ­ водства нержавеющих сталей имеет преимущества перед примене­ нием для этих целей твердой шихты, состоящей из отходов собст­ венного производства и поступающих со стороны отходов метал­ лообработки и амортизационного лома. Эти преимущества заклю­ чаются в первую очередь в точно гарантированном химическом со­ ставе жидкого полупродукта, что облегчает ведение процесса вы­ плавки стали в конвертерах, позволяя корректировать химический состав^ расплава перед или по ходу продувки. Кроме того, легиро­ ванный полупродукт содержит значительное количество углерода, предохраняющего от окисления хром во время кислородной про­ дувки; с применением жидкого полупродукта улучшается органи­ зация грузопотоков, сокращается продолжительность операций за­ грузки агрегатов.

354