22. Непрерывные сталеплавильные процессы: варианты технологических схем и применяемого оборудования. Современное состояние и перспективы развития.

Сущность и основные преимущества НСП

Все технологические процессы, осуществляемые в промышленности, по характеру их течения во времени и в пространстве делят на периодические и непрерывные. Периодические процессы проводят в одном замкнутом рабочем объеме, в котором в определенной последовательности осуществляют цикл операций, обеспечивающих изменение во времени параметров процесса (температуры, химического состава обрабатываемого материала и т.п.), чтобы обрабатываемый материал превратить в конечный продукт. По окончании процесса полученный продукт выгружают, в рабочий объем загружают новую порцию исходных материалов, и цикл обработки повторяют. Непрерывные процессы характеризуются разделением технологически необходимого цикла операций по превращению исходных материалов в конечный продукт не во времени, а в пространстве, т.е. проведением требуемых операций в нескольких проточ-ных рабочих камерах, через которые непрерывно перемещается обраба¬тываемый продукт. Подвод исходных материалов и отвод продуктов (основного и побочных) процесса также осуществляется непрерывно. В результате при установившемся режиме в каждой зоне потока наблю¬даются определенные, неизменные во времени значения параметров процесса, но в разных зонах эти параметры различны.

Классификация

По принципу рафинирования:

а) струйное рафинирование металла в каплях газо­образным кислородом. Образование капель происходит при дроблении струи капиллярными и гравитационными си­лами или струей кислорода (другого газа);

б) рафинирование при послойном расположении метал­ла и шлака. Такой процесс осуществляется в агрегатах ем­костного и желобного типа. При окислении примесей существенная роль принадлежит массообменным процессам между шлаком и металлом, расположенными послойно;

в) эмульсионное (конвертерное) рафинирование. Про­цесс осуществляется в емкостных агрегатах с продувкой ван­ны кислородом, в результате чего в объемах ванны обра­зуются развитые трехфазные зоны газ — шлак — металл, в которых основные массообменные процессы окисления примесей металла протекают на большой контактной по­верхности.

По количеству стадий окисления:

а) одностадийные процессы. Рафинирование металла от избытка примесей в одном агрегате;

б) многостадийные процессы. Рафинирование осущест­вляется последовательно в двух и более агрегатах. При этом каждая стадия конструктивно и технологически предна­значается для проведения небольшого количества реакций в наиболее оптимальных условиях протекания. При много­стадийном рафинировании на отдельных стадиях могут быть использованы агрегаты с различными принципами рафинирования.

По источнику энергии для процесса'

а) процесс проходит при замкнутом тепловом балансе на базе физического и химического тепла чугуна. Расчет количества металлических и других добавок производится с учетом физического тепла чугуна и тепла химических реакций при нулевом дефиците тепла процесса;

б) с использованием внешних источников тепла. В этом случае имеется дефицит тепла процесса, который покрыва­ется сжиганием топлива, использованием электроэнергии или вводом в металл элементов и их соединений, окисляю­щихся с положительным тепловым эффектом.

По конструкции агрегатов:

а) башенные — агрегаты для процессов струйного ра­финирования;

б) емкостные — агрегаты, в которых рафинирование металла может производиться как путем реакций между металлом и шлаком, расположенными послойно, так и в результате продувки ванны кислородом;

в) желобные — агрегаты, представляющие собой жело­ба, размеры которых, как и в предыдущем случае, опре­деляются соотношением объемов послойного и эмульсион­ного массообмена;

г) вращающиеся — агрегаты для осуществления безбарботажпых процессов (десульфурация, раскисление) при послойном расположении металла и шлака. Интенсифика­ция перемешивания металла и шлака достигается действием центробежных сил при вращении агрегата (ротора)

Существующие металлургические процессы характеризуются высоким уровнем капитальных и эксплуатационных затрат, большой материало- и энергоемкостью, длительностью и прерывностью общего производственного цикла, состоящего из различных обособленных переделов, значительными объемами экологически вредных выбросов. Эти недостатки определяют поиски и реализацию новых принципов построения схем металлургического производства, начиная от совмещения отдельных операций и кончая созданием полностью непрерывного процесса.

Основные технико-экономическоие преимущества таких новых процессов заключаются в снижении удельных затрат сырьевых материалов и энергии, повышении производительности труда, упрощении систем защиты окружающей среды, а также в возможности комплексной автоматизации.

Можно выделить следующие важные направления исследований по со¬зданию технологической базы непрерывных процессов в черной металлургии: бездоменное получение чугуна или полупродукта типа чугуна; непрерывный сталеплавильный процесс; прямое восстановление руд с последующей переплавкой металлизованного сырья в электропечах; совмещение непрерывной разливки и прокатки; получение методами непрерывной разливки изделий, по профилю приближающихся к готовой продукции, с последующей их обработкой давлением; создание непрерывных линий по отделке металлопроката: непрерывный отжиг и травление, бесконечная прокатка, нанесение защитных покрытий.