14.4.Әртүрлі құрылымдағы доғалық пештердің жұмысының технологиялық және экономикалық көрсеткіштерін салыстыру.
Болатты ДББП өндіру үрдісінің экономикалық тиімділігі ең алдымен өнімділікпен анықталады. Өнімділіктің жай көрсеткішіне жету үшін, конвертер өндірісіне жетелейтін, ДББП соңғы кездері тек металлоломды балқыту мен тотығу үрдістерін өткізуде ғана кеңінен қолданады. Барлық басқа металлургиялық операциялар пештен тыс агрегаттарда жүреді. Сондықтан, оттегіні қолданумен жүретін қазіргі заманғы технологиялардың әр түрлі варианттарын қарастыру арқылы энергияны қолданудың оптимальді тиімділігіне қол жеткізу - басты мәселе болып отыр. Энергияның көп бөлігі шығатын газдармен жоғалатындықтан басты жұмыстар осы энергия көзін бастапқы материалдарды балқыту үшін қолданылуға бағытталуы тиіс. Төмен көміртекті конструкциялы болаттарды балқыту кезінде басты құн құрайтын статьялар: энергия, шығындалатын материалдар, қоршаған ортаны қорғауға кететін шығындар, амортизация мен жалақы болып табылады (сурет 14.15).
Сурет 14.15. ДББП-гі конструкциялы төмен көміртекті болатты балқыту кезіндегі шығындардың бөлінуі.
42 % - энергия; 26 % - шығындалатын материалдар; 16 % - жинақтаулар мен амортизация; 11 % - жалақы; 5 % - қалдықтарды сақтауды және утилизациялауды ұйымдастыру.
Енгізілген жаңа технологиялар мен жабдықтардың нақты бағалануы көрсеткендей, болашақта шығындардың 17 % жуығын үнемдеуге болады. Үнемдеудің жартысы - 8,5 % жуығы энергетикалық шығындардың төмендетілуімен және 4 % - шығындалатын материалдардың (электродтар, қондырғаларға қызмет көрсету және жөндеу) азаюының арқасында қол жеткізілуі мүмкін. Көріп отырғанымыздай, потенциалды үнемдеудің көп бөлігі энергетикалық ресурстар көмегімен жүреді және олардың жоғалуын төмендету арқасында қол жеткізуге болады. Энергияны көп тұтынған сайын жоғалымдар көп болуы мүмкін. Жоғарыда айтып өткеніміздей олардың көп бөлігі шығатын газдар үлесіне тиеді. Соңғы жылдары ойлап табылған шығатын газдардың энергиясының көмегімен ломдарды алдын-ала қыздыру сияқты кейбір процесстер осы мәселені шешуге ат салысады. Металлоломды бадьяда немесе контейнерде қыздырғанда классикалық процесстер жақсы нәтиже бермейді, себебі олар салатын жабдықтарының көнеруі және қоршаған ортаны қорғау шешімдеріне кететін шығындардың көптігімен сипатталады. Қазіргі кезде металл сынықтарын қыздырудың мұндай әдісі көнерген.
Соңғы 20 жыл ішінде ДББП жылдам әрі тиімді балқыту пеші болып отыр. Оның негізгі мақсаты болып металлоломы, шекемтастар және шойынды барынша қысқа мерзімде балқыту. ДББП дуплекс-процессі бойынша болатты кешенді өңдеу агрегатымен (БКӨА) ковш-пеш және вакуумды дозатормен бір тізбекте жұмыс істейді. Балқыту технологиялары және ДББП конструкциялары, сәйкесінше, бір шығарылымнан екінші шығарылымға дейінгі уақыт аралығының барынша төмендетілуіне бағытталған. Қырық жылдық мерзімде технологиялық және конструкциялық жетілдірулер балқыту мерзімін және электродтар шығынын шамамен 4 есе , электр энергиясының шығынын 2 есе төмендетуге мүмкіндік береді (сурет 14.16).
Сурет 14.16. 1965-200 жылдар аралығында ДББП модернизациялау және технологиялық жетілдірулер нәтижесінде электорэнергия (Q), электродтар шығыны (q) және балқыту ұзақтығының (t) өзгеру динамикасы;
А – оттегіні қолдану; Б – ковшта өңдеу; В – қабырғаларды сумен суыту панельдерін қолдану; Г – жоғарғы қуаттылықтағы трансформаторларды қолдану және ұзын доғада жұмыс істеу; Д – сумен суытылатын күмбезді және газоттекті қыздырғыштарды қалдану; Е – болатты түбінен шығару; Ж – ковш-пешті қолдану; З – болатты эксцентрлі шығару; И – ломды алдын-ала қыздыру; К – ломды алдын-ала үзіліссіз қыздыру; Л – оттегімен, табиғи және инертті газбен түбінен үрлеу;
Мұндай тез модернизациялау процессі негізгі төрт бағыт бойынша жүргізілді. Ең бірінші , технологияларлың жетілуінің арқасында және ең басты, электрэнергиясына қатысты альтернативті қорек көзі болып табылатын оттегіні таза және көміртекті газ тәріздес, сұйық және шаң тәріздес энергия көздерімен қосылып кең қолданысқа енгізілуі.
Екінші кешен, ДББП конструкциялық сұрақтарымен байланысты. Бұл болатты түбінен шығару , сумен суытылатын қабырғалар мен пеш күмбезі, ферросплавтардың , қож түзгіштердің автоматты тиелуі және басқа да конструкциялық өзгертулер. Үшінші топ, металл сынықтарын алдын-ала қыздырумен байланысты әр түрлі ойлап табылған варианттардың шешілуі. Технологиялық мәселелерді шешудің соңғы төртінші тобы – дуплекс-процесстің технологиясын ұйымдастыру: ДББП-БКӨА. Бұл доғалы пештердегі болат балқытудың технологиялық және экономиялық көрсеткіштерінің күрт жақсаруына себепші болады. Алғашында дуплкс-процесстің базасында негізделген жоғарғы технологиялардың негізгі сатылары қарастырылған. Жаңа буындағы ДББП электроэнергиядан басқа 1 тонна болатқа 35- 45 нм3 оттегі және 4-8 нм3 газ тұтынады, отынды-оттекті қыздырғыштардың, шаң тәріздес көміртегі құрамды материалдарды үрлеуге арналған инжекторлардың, газдарды тазарту және эвакуациялау жүйесінің болуы қарастырылады.
Жалпы қабылданған жетілдірулермен қатар қазіргі және шығарылып жатырған ДББП ломдарды алдын ала қыздырумен конструкциялық шешімдерімен ерекшеленеді. 14.3 кестеде істеп жатырған, жобаланатын және шығарылатын ломдарды алдын ала қыздыру механизмі бар ДББП мінездемелері келтірілген.
ДББП салыстырмалы үлгілері ретінде келесі конструкциялық жетілдірулер қадылданған: 1 - жоғары қуатты ломдарды қыздырусыз; 2 – ломдарды қарыпайым шахталы қыздырғышпен қыздыру (Shaft Furnace); 3- алдын ала қыздырылған ломдарды жұмыс терзесі арқылы үзіліссіз тиеу (Consteel); 4 - алдын ала қыздырылған ломдарды пеш күмбезі арқылы үзіліссіз тиеу (IHI) ; 5 – екі корпусты бір трансформатормен (Twin EAF) ; 6 - алдын ала қыздырылған ломдарды үстінен тиеу және электродтарды жанынан енгізу (Comelt) ; 7 – металлошихтаны үзіліссіз тиеу және орталықтандырылған қыздыру шахтасымен (Contiaric); 8 – ломдарды пеш ішінде қыздыру және биіктігі ұлғайтылған ваннасымен (BSE-LEAF);
Бұл салыстырулар бағалау болып келеді. Сыйымдылығы 100 т , трансформатор қуаттылығы 90 МВ*А стандартты ДББП үшін келесі өте жоғары бастапқы параметрлер қабылданған: өнімділігі – 130 т/сағ; балқыту ұзақтығы – 45 мин; электроэнергия шығыны - 350 кВт*сағ/т; оттегі – 40 нм3/т; газ – 6 нм3/т; электродтар – 1,5 кг/т.
Көріп отырғанымыздай, қабылданған әр түрлі жеті вариант электрометаллургиялық технологияларды жетілдіруге бағытталған конструкциялық ізденіс жұмыстары ғылыми тұрғыдан масштабты болғанын дәләлдейді.
Алайда қазіргі кезде тұрақты немесе айнымылы тоқта жұмыс істейтін ДББП арасында елеулі айырмашылық жоқ, себебі қуаттылықтары бірдей қабылданған және автоматизация жүйесі бар пештер үшін болат балқытуда бірдей шығындарға қол жеткізуге болады.
Салыстырмалы параметрлер ретінде тек қана электроэнергия шығыны ғана емес, сондай-ақ, жұмысшылар жалақысы, шығындалатын материалдар, өнімділігі, қоршаған ортаны қорғауға кететін шығындар және инвестициялар секілді әр түрлі шығын баптары қолданылады. Бастапқы ең жақсы өндірістік көрсеткіштер істеп жатырған пештерге, ал есептелінетін көрсеткіштер – тәжірибелік және жаңа шығарылатын қондырғыларға қабылданған. Зиянды ауытқулар шығындардың өсуіне, ал оң жақтары олардың азаюына әкеледі. Өндіріске енгізілген жаңа процесстердің ішіндегі щахталы қыздырғышы және алдын ала қыздырылған сынықтарды пеш күмбезі арқылы тиеу механизмдері бар ДББП 4,5 ш.а.б/т , ал алдын ала қыздырылған ломдарды жұмыс терзесі арқылы үзіліссіз тиеу механизмдері бар ДББП қарапайым ДББП қарағанда 2,5 ш.а.б/т артықшылықтары бар. Екі корпусты ДББП үшін оның артықшылықтары инвестициялар мөлшері жоғары болған жағдайда өнімділігімен анықталады. Сондықтан бұл процессті нарықтағы жағдайларды ескере отырып ұсыну керек. Әлі өндіріске енгізілменген, тәжірибеден өтіп жатырған металлошихтаны орталықтандырылған қыздыру шахтасы бар процесстер (6,7,8) өте жоғары 6 – 9 ш.а.б/т, сәйкесінше 6 вариантқа қарағанда 1,5-2 есе қаржылық артықшылықтарды қамтамасыз етеді деп болжануда. Ең жоғарғы қаржылық артықшылықтар BSE (8) өндірісіне тиесілі. Алайда бұл вариант бойынша мәліметтер есептелінген аналитикалық сипаттамаға ие, ал механизмнің өзі детальді өңдеусіз және өндірісте қолданылмағандықтан концептуальды сипаттамаға ие.
Бірақта бұл мәліметтер негізінде қазіргі кезде Батыс Еуропа заводтарының кейбір жеке электрболатбалқыту агрегаттарында қол жеткізілген нақты параметрлер болып табылады. Ванна биіктігі ұлғайтылған ДББП (8) келесі параметрлер алынады деп жоспарлануда: өнімділігі – 200 т/сағ; балқыту ұзақтығы – 45 мин; электроэнергия шығыны – 270 кВт*сағ/т; оттегі шығыны - 35 нм3/т; газ шығыны – 7 нм3/т; электродтар шығыны : тұрақты тоқ пештерінде – 0,8 кг/т, айнымалы тоқ пештерінде – 1,2 кг/т. Төменэнергетикалық ДББП (7) қолданылғанда шығатын газдардың қосымша жануы пеш корпусында жүретіндіктен, жалпы энергетикалық баланстың жақсаруына және шығатын газдардың эвакуация жүйесінің жеңілденуіне әкеледі.
Сонымен қазіргі заманғы ДББП шығатын газдардың утилизациясы қарастырылады және жоғарғы технологиярмен жұмыс жасайды, бұл өз кезегінде оның өнімділігі бойынша конвертерлі өндіріспен бәсекеге түсе алатынын көрсетеді. Шикі құрамға шикемтастарды және құрамында темір бар басқа да алғашқы текті материалдарды қолданылғанда ДББП болат балқыту процессі «қайта өңделетін шойын – конвертетерлі шойын» жүйесінен асып түседі. Сондықтан алдағы 15 жыл ішінде әлемдік электроболат өндірісі жалпы баланста 34 % - дан 50 % дейін өседі деген болжам нақты деуге болады.
Негізгі әдебиет
1.JI.Н.Никольский, И. Ю. Зиннуров. «Оборудование и проектирование электросталеплавильных цехов». М: «Металлургия» 1993 г. с. 272.
2.Д.Я. Поволоцкий, В.Е. Рощин, Н.В. Мальков. «Электрометаллургия стали и ферросплавов» М: «Металлургия» 1995 г. с.592.
3.А.В. Егоров. «Расчет мощности и параметров электросталеплавильных печей» М. МИСиС, 2000 т. с.272.
Қосымша әдебиет
4.Начала металлургии: Учебник для вузов. В.И.Коротич, С.С.Набойченко, А.И. Сот С.С.Грачев, Е.Л.Фурман, В.Б. Ляшков^ Екатеринбург: УГТУ, 2000г. С.392.
5.В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, A.M. Якушев. Общая металлургия. _М: ИКЦ «Ак книга», 2002г. с.768.