Файл: Квитко, М. П. Кислородно-конвертерный процесс.pdf

Как следует из данных, взятых без специального выбора, число выпадов величины ASi больше 0,10% довольно велико. Нужно отметить, что данные взяты в период устойчивой работы цеха по достаточно отработанной технологии, так как в период пуска цехов такие колебания намного выше. При отсутствии достаточно точной коррекции такие колебания приводят или к перерасходу, пли к недостатку извести (~10 кг на 1 т металлошихты), перегреву или переохлаждению плавки (~10 град),

кислорода обусловливает необходимость додувки плавки, что резко увеличивает окисленность шлака и самым отрицательным образом влияет на стойкость футеровки, или коррекции плавки по углероду, что ведет к потере производительности и ухудшению качества металла. Естественно, что при более резких колебаниях концентрации кремния (довольно нередкое явление в практике отечественных заводов) потери еще более возрастают. Нужно учесть также, что большие перепады содержания кремния при­ водят к нарушению технологического ритма процесса, что не может не сказаться на производительности цехов.

Высокие потерн в кислородно-конвертерном процессе обусловли­ вают необходимость более строгой регламентации содержания крем­ ния в конкретных условиях каждого конвертерного цеха. По-види­ мому, целесообразна специальная подготовка шихты для доменных печей, выпускающих чугун для конвертерных цехов. Повышен­ ные затраты на подготовку доменной шихты и ведение самого доменного процесса будут окуплены увеличением производитель­ ности конвертеров и ростом технико-экономических показателей.

Как известно, концентрацией кремния в чугуне в основном определяются количества присаживаемой извести и скрапа (или руды и скрапа). Количества руды и скрапа в большей части отечественных цехов определяют по номограммам, учитывающим соотношения масс заваливаемых чугуна, лома и скрапа и состав чугуна. Примеры таких номограмм для определения количеств извести и скрапа приведены на рис. 4 и 5. В некоторых цехах

СССР, а за рубежом в подавляющем большинстве цехов, расчет шихты и количества извести выполняется с применением вычи­ слительных устройств.

Как видно из данных табл. 3 и рис. 4, даже при весьма высоких концентрациях кремния в чугуне требуемое количество извести на плавку при нормальном ее качестве не превышает 80 кг на 1 т чугуна. Именно такие расходы и характерны для зарубежных

с резко повышенным относительно необходимого по содержанию кремния и фосфора количеством извести — до 114 кг на 1 т стали. Частично это объясняется крайне низким качеством извести, о чем будет сказано ниже.

24

Кроме того, наметилась четкая тенденция к повышению основ­ ности шлака в конвертерах отечественных заводов до 4 и даже более. Исходя из очевидного факта влияния кремнекислоты на стойкость футеровки конвертеров и удаление вредных примесей, считают, что максимальная стойкость футеровки конвертеров

Расход извести, кг на 1т чугуна Со скачиванием шлака

Рис. 4. Номограмма для определения расхода извести в за­ висимости от содержания кремния и фосфора в чугуне

и минимальные концентрации вредных примесей могут быть достигнуты только при очень высокой основности.

Повышение основности шлаков в кислородно-конвертерном производстве нельзя считать оправданным. Исследование распре­ деления конечных концентраций окиси кальция в конечных шла­ ках конвертеров показываёт, что даже при выплавке низкоугле­ родистых сталей со сравнительно высокими концентрациями железа практически весьма трудно повысить содержание СаО

v 25

вшлаке более 45%. Более высокие содержания СаО относятся

кшлакам, имеющим куски нерастворившейся извести.

Согласно исследованиям Т. Тремеля и Э. Герля [9], макси­ мальное содержание связанного и растворенного в шлаке СаО отвечает трехкальциевому силикату (основность около трех).

Рис. 5. Номограмма для определения расхода лома в зави­ симости от состава чугуна

Получение шлака такого состава в обычных условиях конвер­ терной плавки уже затруднительно, так как выделяется свобод­ ная фаза СаО в твердом состоянии вследствие недостатка жидкой фазы в конечных шлаках. Поэтому при высоком содержании СаО в шлаках практически всегда присутствует свободная из-

26

весть. Однако присутствие свободной извести в составе шлаков уже говорит о насыщении-шлака СаО и дает основание утвер­ ждать, что дальнейшее увеличение основности не имеет смысла, так как это может привести лишь к росту относительного и абсо­ лютного количества нерастворившейся извести, не участвующей в процессе.

Из изложенного следует, что увеличение основности шлака выше 4,0 с металлургической точки зрения нецелесообразно. С экономической точки зрения это тем более нецелесообразно, так как приводит к росту количества шлака и уменьшению выхода стали, не говоря уже о повышении расхода извести. Простой расчет показывает, что для увеличения основнос-ти шлака с 3 до 4 при постоянном содержании в нем кремнекислоты необхо­ димо увеличить количество шлака на 40—50 кг на 1 т металлошихты, следствием чего явятся дополнительные потери железа (18—20 кг на 1 т металлошихты). При повышенном расходе изве­ сти и уменьшении выхода экономичность процесса может умень­ шиться на —2,0 руб. на 1 т стали.

Необходимо отметить, что четкие доказательства повышения стойкости футеровки с ростом основности более 4,0 отсутствуют (при более низкой основности шлака эта связь прослеживается достаточно отчетливо). Что же касается проблем удаления серы и фосфора, то чрезмерное повышение основности, как будет пока­ зано ниже, лишь тормозит удаление этих элементов из металла. Из сказанного можно сделать вывод, что на практике не следует выходить за пределы основности 3,5—4. При оценке влияния перерасхода извести на показатели процесса не учитывали и такой фактор, как снижение возможного количества перерабатываемого лома.

Расход лома, определяемый также концентрацией кремния

вчугуне, является весьма важным фактором в конвертерном производстве. Величины' расхода лома в кислородных конвертерах

взависимости от концентрации кремния можно установить по данным рис. 5 и табл. 3. Данные расчетов, а также опытных балансовых плавок, проведенных ЦНИИЧМ на различных заво­ дах, показывают, что максимальное количество скрапа, которое может быть переплавлено в кислородных конвертерах, соста­ вляет около 28% от массы чугуна или ~24—25% от массы ме­ таллошихты. Ниже приведены результаты балансовых плавок,

проведенных ЦНИИЧМ, ДонНИИЧМ и заводом им. Ильича в период сравнительно устойчивой работы цеха.(в пересчете на 100 кг чугуна):

27

Материальный и тепловой балансы плавок приведены соот­ ветственно в табл. 5 и 6.

Анализ данных материального и теплового балансов позво­ ляет установить, что количество лома, составившее на плавках 20,5% от массы чугуна, можно увеличить:

1) за счет тепла, затраченного на разложение руды: 1006 : 341 = 2,94 кг,

где 341 — тепло, необходимое для расплавления 1 кг лома, ккал;

28

2) за счет уменьшения тепла, затрачиваемого на разложение извести при ее недопале.

Содержание недопала в извести при балансовых плавках составляло 14%. При приведении к нормальному составу (по тех­ ническим условиям 5%) экономия тепла при разложении извест­ няка составит

(8,3.0,1.923 + 988.0,6) : 341 = 4,0,

где 923 — тепло разложения известняка, ккал/кг; 988-0,6 — уменьшение потерь с отходящими газами, ккал/кг.

Для дальнейшего повышения доли лома в кислородно-конвер­ терном процессе необходимо:

1)уменьшить простои между плавками и длительность цикла плавки; увеличить интенсивность продувки (сократить длитель­ ность продувки);

2)применить дополнительные теплоносители (вводить в кон­ вертер топливо в том или ином варианте).

Влияние уменьшения простоев между плавками и уменьшения

длительности цикла плавки ясно из сопоставления данных табл. 6 и показателей балансовых плавок. Потери через кладку при длительности цикла 47 мин составляют 4,21% от общего количества тепла. Приняв без большой ошибки теплопотери через кладку постоянными, получим в случае уменьшения цикла плавки до, например, 35 мин

(2017 — 35/47,5.2017) : 341 = 1,5 кг,

29