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

дорода при топливном процессе будут располагаться в этих пре­ делах в зависимости от количества подаваемого топлива.

При больших расходах топлива становится проблематичной возможность не только выплавки углеродистого металла, склон­ ного к флокенообразованию, но и вообще спокойного металла вследствие опасности получения рослых слитков на разливке. Следовательно, при выплавке спокойных сталей необходимо при­ менять минимальное количество топлива (не более 20% от ко­ личества дутьевого кислорода). Это согласуется и с зарубеж­ ными данными.

Необходимо отметить также, что переход на донное дутье даже при выплавке кипящих сталей затрудняет организацию производ­ ства, поскольку исключает остановку процесса на заданном со­ держании углерода. Науглероживание при сравнительно высоком заданном содержании углерода в металле требует введения угле­ рода, а также раскислителей и легирующих в жидком состоянии для равномерного распределения по слитку. Это вынуждает стро­ ить крупные агрегаты для расплавления легирующих и раскисли­ телей.

Ко всему сказанному выше необходимо добавить, что стойкость футеровки конвертеров при той же интенсивности подачи кисло­ рода будет ниже. Теоретическая оценка изменения длительности продувки приводит к выводу о возможном снижении стойкости на 20—25%. Следовательно, переход на донное дутье должен сопровождаться увеличением расхода огнеупоров.

На основе изложенного выше можно сделать следующие основ­ ные выводы:

1)в зависимости от расхода топлива в конвертерном процессе

сподачей кислорода и топлива снизу возможны потери железа. При наиболее рациональном расходе топлива (20% от количества кислорода по массе) абсолютные потери железа при кислородно­ топливном процессе будут на —1% выше, чем при процессе с кис­

лородным дутьем сверху; выход же годного будет практически одинаковым.

2)введение топлива сопровождается пропорциональным уве­ личением расхода скрапа; степень использования тепла топлива составляет около 30%;

3)применение топлива сопровождается увеличением расхода кислорода и длительности продувки при одной и той же интен­ сивности подачи кислорода или увеличением количества отходя­ щих газов при росте интенсивности;

4)сортамент металла в этом процессе должен ограничиваться

восновном выплавкой кипящего металла. Кислородно-топливный

процесс имеет худшие показатели пр стойкости футеровки по срав­ нению с обычной кислороднойпродувкой.

Необходимо отметить, что подача топлива для увеличения коли­ чества переплавляемого лома может быть организована и сверху — как уже было описано выше. Тогда все изложенные выше сообра­

333

жения справедливы и для верхнего кислородно-топливного ду­ тья, за исключением тех положений, которые определяются спе­ цификой донного дутья (стойкость днищ, форма конвертеров, остановка на заданном содержании углерода). В отношении уве­ личения количества лома донный процесс не имеет видимых пре­ имуществ перед верхним кислородным дутьем. При верхи ем кислородном дутье обслуживание конвертера облегчается и не требуется решать проблему завалки лома, выпуска металла, изго­ товления и смены днищ.

На основании приведенных выше данных Гипромезом выполнен расчет экономической эффективности замены верхнего кислород­ ного дутья донным кислородно-топливным для передела обычного мартеновского чугуна. В результате проектных проработок (вы­ полненных Д. Б. Марцинковским) установлено, что такая замена нецелесообразна, так как примерно на 1% возрастает себестои­ мость стали и на 3—5% увеличиваются удельные капиталовложе­ ния в комплекс кислородно-конвертерного цеха. Такие показатели объясняются увеличением размеров газоочистки, расхода кисло­ рода и введением топлива.

Таким образом, процесс КУ-БОП не может конкурировать с кислородно-конвертерным при строительстве новых цехов.

Этот вывод сделан на основании теоретических проработок (поскольку опыт работы по такому процессу в СССР отсутствует) и, естественно, нуждается в подтверждении, для чего необходимо провести достаточно широкие исследования. Это .тем более необ­ ходимо, что сообщения, появившиеся в печати в последнее время, очень интересны. Так, в начале 1973 г. пущен в эксплуатацию конвертерный цех № 2 фирмы «Юнайтед Стейтс Стил» в Гер и в со­ ставе двух 180-т конвертеров. За первые три месяца работы мини­ мальная длительность плавки составила 31 мин, большинство плавок удавалось проводить с длительностью цикла 41 мин. Доля лома в металлошихте составляла 27%. При этом выход жидкой стали был на 2% выше, чем в кислородно-конвертерных цехах № 1.. Указывается, что в конвертерах с донным дутьем выплавляют весьма широкий сортамент стали — для производства толстого и тонкого листов обычной и глубокой вытяжки (в том числе с раскислением алюминием), а также для производства напорных труб и машинных осей. Сталь при этом характеризо­ валась низким содержанием серы, фосфора и азота. Избыточное содержание водорода по сравнению с его содержанием при обыч­ ном кислородном процессе снижалось, что обусловлено, по всей вероятности, кратковременной продувкой в конвертере или в ста-; леразливочном ковше аргоном или азотом.

В этой информации обращает на себя внимание низкий расход лома (такой же, как. и для конвертеров с верхним дутьем, США) и резкое увеличение (на 2%) выхода жидкого металла, хотя ника­

334

пуска конвертеры работали с простоями между плавками, а, вовторых, и это основное, конвертеры с донным дутьем практи­ чески везде работают при очень небольшом расходе топлива (не более 4—7% от дутьевого кислорода). При таком количестве топлива нельзя рассчитывать на сколько-нибудь серьезное (более 3—5%) увеличение доли лома в шихте конвертеров по сравнению с долей лома при обычном кислородно-конвертерном процессе.

Что касается выхода жидкой стали, то следует отметить, что конвертеры с верхним дутьем (США) работают с самым низким в мире выходом жидкого металла: выход жидкого металла ниже на 1—2% по сравнению с выходом в конвертерных цехах Европы и Японии. Это объясняется тем, что конвертерные цехи США работали на чугунах с очень высоким содержанием кремния (с большим количеством шлака), а также большими потерями железа в шлак даже при умеренном содержании кремния. И то

идругое, по всей вероятности, связано со стремлением перера­ батывать максимальное количество скрапа. Поэтому даже при­ ведение конечных шлаков по количеству и составу к показателям, обычным для европейских конвертерных цехов (что, по-видимому,

ибыло предпринято для конвертеров с данным дутьем), должно было привести к повышению выхода жидкого металла.

Это положение косвенно подтверждается тем, что, по фран­ цузским и немецким данным, характерными содержаниями же­ леза и окиси кальция в конечных шлаках конвертеров с донным

дутьем и с применением топлива следует считать 12—14% Feo6ui и 45—50% СаО. Эти величины хорошо укладываются в интер­ валы обычных значений этих компонентов для шлаков кислородно­ конвертерного процесса с продувкой сверху. Практически обыч­ ные концентрации железа в шлаке и малые расходы топлива, при которых нельзя рассчитывать на заметное снижение пылевыделения и потерь железа с пылью, не дают оснований рассчи­ тывать на сколько-нибудь серьезное увеличение выхода годного по сравнению с выходом при верхнем дутье если конвертеры ра­ ботают на обычном чугуне и количестве скрапа в шихте около 30% от массы чугуна.

Нербходимо отметить также, что приведенные выше резуль­ таты получены при условии вдувания в конвертеры с донным дутьем пылевидной узвести в струе кислорода. Продувка с приме­ нением пылевидной извести в результате быстрого образования шлаков позволяет получить несколько меньшие концентрации железа в конечных шлаках независимо от типа конвертера и со­ става применяемого дутья.

Одним из самых важных аспектов применения конвертеров донного дутья является возможность замены ими мартеновских печей.

Именно эта возможность, по мнению американских металлур­ гов, и послужила основной причиной развития этого способа в США. Указывается, что размещение конвертеров с донным дутьем

335

в мартеновском цехе требует в два раза меньше капитальных вло­ жений, чем строительство нового цеха с конвертерами верхнего дутья. При этом обязательным условием является применение пылевидной извести. Указывают, что при отсутствии фурм для подачи дутья сверху высота печных пролетов мартеновских цехов достаточна для размещения конвертеров. Однако такая оценка может быть объяснена только конъюнктурными и лицензионными соображениями.

Высота конвертерных пролетов в цехах с конвертерами верх­ него дутья определяется не уровнем верхней отметки кислород­ ных фурм, а необходимостью размещения тракта для подачи сыпу­ чих (извести) и оборудования газоотводящего тракта. При исполь­ зовании в конвертерах с верхним дутьем пылевидной извести (как и при донном дутье) оборудование для подачи пылевидной извести может быть вынесено за пределы конвертерных пролетов; необходимость же в газоотводящем и газоочистном оборудовании сохраняется в обоих случаях.

Подача извести в пылевидном состоянии при переделе обыч­ ного мартеновского чугуна в конвертерных цехах с верхней про­ дувкой до сих пор не применялась, что было связано с несколько большими затратами на подачу извести по сравнению с затратами при использовании ее в кусковом состоянии. Однако технологи­ чески применение пылевидной извести может привести лишь к улуч­ шению технологических показателей (снижению расхода извести, повышению выхода годного, снижению выбросов и выносов). Необ­ ходимо отметить также, что сама техника подачи пылевидной изве­ сти в конвертеры с верхним дутьем значительно проще. Сложность оборудования днищ конвертеров с донным дутьем, что обуслов­ лено подачей одновременно топлива, кислорода и пылевидной извести, а также необходимостью установки трубопроводов для подачи воздуха (или аргона, азота), дала основание американ­ ским металлургам заявить, что днище конвертера выглядит совершенством для слесаря-монтажника и кошмаром для ремонт­ ника.

Во всяком случае, достаточно объективная оценка преиму­ ществ того или другого процесса может быть дана только в ре­ зультате сравнения (или детальной проектной проработки) кон­ вертерных цехов, работающих в одинаковых условиях с приме­ нением пылевидной извести.

В настоящее время работает большое число конвертеров с дон­ ным дутьем. Перечень их по состоянию на март 1972 г. приведен в табл. 107.

Общие существующие и запланированные мощности конвер­ теров с донным дутьем составляют примерно 7,5 млн. т/год.

Конвертеры емкостью 108 т с доменной продувкой были на­ мечены к установке в Канаде фирмой «Сидни Стил», однако в связи с тем, что была разработана технология продувки металла кисло­ родом и топливом в мартеновских печах с использованием метал-

336

Т А Б Л И Ц А 107. ПЕРЕЧЕНЬ СТАЛЕП ЛАВИ ЛЬН Ы Х КОНВЕРТЕРОВ С ДОННОЙ ПРОДУВКОЙ ПО СОСТОЯНИЮ НА МАРТ 1972 г.