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

Сравнительный анализ технико-экономических показателей при производстве литых и катаных слябов

из кислородно-конвертерной стали

Опыт эксплуатации установок непрерывной разливки стали и произведенные расчеты показывают, что при та­ кой разливке увеличивается выход годного в результате сокращения отходов за счет уменьшения головной и дон­ ной обрези слитков при разливке и прокатке, а также при зачистке поверхностных дефектов.

С применением УНРС отпадает необходимость в со­ оружении на заводе обжимных станов, отделений для раздевания слитков и подготовки составов с изложница­ ми. Это приводит к сокращению как прямых, так и кос­ венных капитальных затрат на необходимые при этом объекты общезаводского хозяйства.

На УНРС можно отливать заготовки мелких сечений, что позволяет значительно сократить трудоемкие опера­ ции прокатки на заготовочных станах и в ряде случаев полностью исключить эти капиталоемкие агрегаты. При отливке заготовок мелких профилеразмеров на УНРС выход годного будет возрастать за счет сокращения удельного количества обрези, тогда как уменьшение про­ филеразмеров катаных заготовок неизбежно сопровож­ дается снижением выхода годного. При отливке неболь­ ших заготовок довольно легко осуществить их изгиб в горизонтальное положение, что позволяет уменьшить вы­ соту установок. Однако переход к отливке непрерывных заготовок мелких профилеразмеров сопряжен с рядом

ливки, обусловливающие большую ее продолжитель­ ность. Это исключает применение ковшей большой ем­ кости.

Непрерывная литая заготовка отличается от катаной более высокой однородностью механических свойств в продольном и поперечном направлениях. Металл харак­ теризуется мелкозернистой структурой, хорошо деформи­ руется в горячем и холодном состояниях [245—248]. Литые заготовки имеют меньше поверхностных дефектов

и, следовательно, требуются меньшие затраты труда на их удаление [249, 250].

Металлургическая практика последних лет свидетель­ ствует о непрерывно увеличивающейся производительно­ сти сталеплавильных агрегатов и мощности прокатных станов. Этим обусловливается тенденция к увеличению массы слитков, отливаемых в изложницы, главным обра­ зом за счет увеличения поперечного сечения слитков. Однако в силу особенностей затвердевания стали увели­ чение массы слитка приводит к ухудшению его качества вследствие усиления структурной и химической неодно­ родности и неравномерности загрязнения стали неметал­ лическими включениями. Неоднородность химического состава исходного обычного слитка как по сечению, так и по высоте сказывается на эксплуатационных свойствах металлоизделий и вызывает при разработке конструкций машин или строительных металлоконструкций необходи­ мость введения коэффициента запаса (5—15%) на неод­ нородность исходного материала. Получение катаных за­

Указанные недостатки в значительной мере устраня­ ются при использовании процесса непрерывной разливки стали. В отечественной и зарубежной литературе широко освещаются технологические и технические проблемы не­ прерывной разливки стали, а по технико-экономическим показателям процесса приводятся только отдельные дан­ ные, без детального их анализа. Поэтому определение экономической эффективности непрерывной разливки стали и методов повышения ее эффективности на основе учета технологических и производственных факторов на действующих отечественных УНРС большой мощности и зарубежного опыта представляет большой интерес.

Особого внимания заслуживают мероприятия, направ­ ленные на снижение удельных капитальных вложений в УНРС. Большие капиталовложения определятся в на­ стоящее время в значительной мере крайне малым ма­ шинным временем работы этих установок, которое составляет около 50% продолжительности цикла разлив­ ки плавки. Резерв увеличения коэффициента использова­ ния машинного времени УНРС заключается либо в со­ кращении продолжительности операций ввода затравки

418

и извлечения непрерывной заготовки в конце разливки плавки, либо в исключении указанных операций из об­ щей продолжительности цикла путем организации раз­ ливки плавки на плавку.

Фактическое время работы УНРС характеризуется коэффициентом использования календарного времени установок, который в цехе Д, по данным за 1971 г., со­ ставил 0,76. Расчеты же, выполненные на основании фак­ тических отечественных данных и зарубежной практики, свидетельствуют о том, что величина этого показателя может достигнуть 0,87.

Малое использование мощностей УНРС обусловлено в значительной мере несовпадением окончания разливки одной плавки с началом выпуска другой, что приводит к межплавочным простоям установок. Ликвидация или сокращение указанных простоев связаны в первую оче­

130 т), определяемая его емкостью и весовыми скоростя­ ми разливки, приблизительно равна продолжительности цикла плавки в 100—130-г конвертерах, что позволяет разливать на УНРС последовательно за один цикл без смены промежуточного ковша несколько плавок. В этом случае число таких последовательно разливаемых на УНРС плавок будет определяться стойкостью разливоч­ ных стаканов, стопорного припаса и футеровки промежу­ точного ковша, возможностью его замены без прекраще­ ния разливки, а также надежностью работы узлов уста­ новки.

Опыт эксплуатации УНРС с вертикальным располо­ жением кристаллизатора выявил их техническую и эко­ номическую целесообразность, поэтому они приняты в дальнейшем за основу при сравнительном анализе про­ изводства катаных и литых заготовок из стали различ­ ного сортамента. При этом принципиальное значение имеют конкретные условия (прежде всего объем произ­ водства), для которых производится сравнение техникоэкономических показателей.

Опубликованные исследования не охватывают всего сортамента марок стали, а без этого невозможно сделать общий вывод о степени эффективности рассматриваемо­ го способа разливки, так как выплавка стали только од­ ной марки практически исключена. Поэтому возникает необходимость исследования показателей разливки стали всего сортамента, но ввиду его многообразия можно рас­ смотреть марки стали, являющиеся наиболее характер­ ными для отдельных групп марок сортамента. Анализу были подвергнуты марки, являющиеся представителями групп кипящих и спокойных углеродистых, низколегиро­ ванных (40Х)*, легированных (ЗОХНЗА) и нержавеющих [1Х18Н9(10)Т] сталей.

В отечественной и зарубежной практике на УНРС от­ ливают в основном заготовки круглого квадратного и прямоугольного сечений, причем последние имеют наи­ больший удельный вес и поэтому приняты за основу в дальнейшем исследовании.

Производительность УНРС

Важнейшим показателем, определяющим производи­ тельность УНРС, является скорость разливки, которая зависит от ряда конструктивных (конструкция кристал­ лизатора и зоны вторичного охлаждения, скорость резки заготовок в колодце и др.) и технологических факторов, а также от профиля и размеров сечения непрерывной за­ готовки.

Скорость разливки стали одной и той же марки на заготовки одного и того же сечения на различных отече­ ственных и зарубежных заводах весьма непостоянна. Данные о линейных скоростях разливки в условиях нор­ мального освоения технологии выплавки и разливки ста­ ли получены на основании анализа показателей работы близких по конструкции УНРС отечественных и зару­ бежных заводов и составляют соответственно для углеро­ дистой спокойной, углеродистой кипящей, низколегиро­ ванной, легированной и нержавеющей стали: 0,60; 0,55; 0,60; 0,60 и 0,53 м/мин. На УНРС радиального типа за счет возможности расширения зоны вторичного охлаж-

* Легированная сталь 40Х (ГОСТ 4543—61) из-за низкого со­ держания легирующих условно отнесена к группе низколегирован­ ных сталей.

420

дения скорости разливки при производстве плоских заго­

разливки требуются определенные затраты на ускорение кристаллизации, что не во всех случаях осуществимо.

При определении технико-экономических показателей процессов производства литых и катаных заготовок сле­ дует исходить из равной производительности производст­ венных комплексов по годному. Чтобы не занизить пока­ затели производства катаных заготовок, целесообразно для сравнения принять современный слябинг 1250 произ­ водительностью по всаду 6 млн. г в год слитков углеро­ дистой кипящей стали. Применяя необходимое число ус­ тановок непрерывной разливки стали, имеющих меньшую производительность (300—500 тыс. т/год литых загото­ вок), можно обеспечить производительность комплекса по литым заготовкам, равную производительности об­ жимного агрегата. Использование основных фондов при производстве как катаных, так и литых заготовок будет максимальным. Это значит, что рассматриваемые переде­ лы будут находиться в сопоставимых условиях.

Числов и состав сталеплавильных цехов приняты в соответствии с потребностью в жидкой стали из расчета загрузки обжимного стана или УНРС, имеющих равную производительность по заготовкам, но разные расходные коэффициенты жидкой стали на 1 т годных заготовок. Кислородно-конвертерные цехи имеют в своем составе по три агрегата емкостью 100—130 т. Отделения непрерыв­ ной разливки оснащены отечественными двухмашинными двухручьевыми УНРС вертикального типа.

На эффективность того или иного передела сущест­ венное влияние оказывает такой фактор, как цена на чу­ гун и лом [232]. В данном случае этот фактор имеет меньшее значение, так как предусмотрена одинаковая структура шихты в кислородно-конвертерных цехах. Се­ бестоимость стали установлена с учетом цены углероди­

ществлена в зависимости от его классности в соответст­ вии с коэффициентами технологической ценности по отношению к чугуну. Цены на все материалы при уста­ новлении себестоимости были приняты на уровне средне-

421