книги из ГПНТБ / Гребельный, В. И. Повышение эффективности работы нагревательных колодцев прокатных цехов

установки изложниц на поддонах, отставания слитков от плавки и т. п. В итоге блюмингу недодается из горячего потока металла еще 400—450 слитков.

Устранение этих причин может до минимума свести ве­ личину у [см. формулу (29)], использование емкостей ячеек повысится на 1,3—1,4%. При этом часовая производитель­ ность ячеек возрастет на 1,0%, а себестоимость нагрева снизится на 0,9 коп./т. В годовом разрезе экономия только по участку нагревательных колодцев может составить около 30 тыс. руб.

И все же кардинальное решение проблемы более полной загруженности нагревательных устройств в обжимных це­ хах должно идти по пути некоторого увеличения массы плав­ ки с целью достижения максимально возможного соот­ ветствия ее кратности емкости колодцев. Для этого необхо­ димо стабилизировать шихтовые материалы и химический состав чугуна, снижать угар металлошихты, увеличивать грузоподъемность сталеразливочных кранов и емкость ков­ шей, улучшать общую организацию производства и труда в сталеплавильных цехах.

Расчеты показывают, что при полной загрузке ячеек, например, блюминга на ММ3 может быть получен следую­ щий эффект:

повышение часовой производительности колодцев при

' Улучшение использования емкости колодцев и повыше­ ние на этой основе экономичности их работы достигается и при увеличении массы нагреваемых слитков. В табл. 11 приведены данные, характеризующие эффективность экс­ плуатации рекуперативных колодцев блюминга ЕМЗ при

54

переходе к отливке в мартеновском цехе слитков массой 8,0—8,5 т вместо 6,6—7,2. В данном случае для сопоставле­ ния выбирались варианты плавок, имеющие одинаковую температуру посада и марку стали, а также примерно рав­ ноценные по степени загрузки ячеек. Однако плавки разли­ вались в слитки различного тоннажа (от 6,6 до 8,5 т).

Из табл. 11 видно, что нагрев утяжеленных слитков спо­ собствует как росту производительности ячеек, так и эко­ номии топлива. Особенно значительный эффект достигается при полной загрузке колодцев. Так, например, в случае

65

посада в камеру 14 слитков массой 6,6 т и 11 слитков — 8,0—8,5 т пропускная способность ячейки при прочих рав­ ных условиях увеличивается на 4,63 т/ч, или 21%, эконо­ мия условного топлива составляет 3,0 кг/т, или 0,036 руб./т, а снижение эксплуатационных затрат на нагрев достигает 0,124 руб./т. Аналогичная картина наблюдается при нагре­ ве примерно одинаковой садки из 14 слитков по 7,2 т и 12 —

по 8,5 т.

Если же ячейки загружаются не в полной мере, то эф­ фективность перехода на разливку слитков повышенной массы менее существенна. С точки зрения расхода топлива выигрыш здесь практически один и тот же, однако часовая производительность колодцев ниже в 1,6—1,7 раза. Это объясняется тем, что при неполной загрузке ячеек и оди­ наковом всаде фактическое время нагрева отличается не­ значительно ввиду равноценности условий теплообмена в камере в том и другом вариантах. В случае, когда нагре­ ваются слитки увеличенного тоннажа, но в меньшем коли­ честве, омывание металла продуктами горения топлива ока­ зывается более благоприятным, что позволяет несколько форсировать процесс нагрева металла и заканчивать его раньше установленного графиком времени.

Отливка утяжеленных слитков в мартеновском цехе ЕМЗ целесообразна, так как появляется возможность уве­ личения общей загруженности ячеек металлом. Ранее от­ мечалось, что полное использование вместимости нагрева­ тельных колодцев достигается в случае, когда масса плав­ ки кратна емкости ячеек. Однако практически соблюдение такого условия не всегда возможно. Поэтому не случайно на большинстве заводов в камеры подсаживают слитки дру­ гих плавок. В настоящее время на ЕМЗ в колодцы добавля­ ются, как правило, слитки 6,6—7,2 т. Очевидно, при их замене показатель средней загрузки ячеек по участку воз­ растает.

Переход на отливку слитков массой 8,0—8,5 вместо 6,6—7,2 т позволил уже в 1973 г. увеличить пропускную

66

способность колодцев блюминга Енакиевского металлурги­ ческого завода на 1,5—1,7% и снизить себестоимость про­ ката на 0,037 руб./т.

.В последние годы на металлургических заводах страны с целью повышения пропускной способности отделений ре­ генеративных нагревательных колодцев производится ре­ конструкция ячеек с удлинением их рабочих размеров. Такое мероприятие осуществлено на заводах им. Дзержинского, Макеевском им. Кирова, ММК, «Запорожстали» и других предприятиях отрасли.

Опыт работы модернизированных колодцев на Макеев­ ском металлургическом заводе показывает, что увеличение емкости камер с 6 до 8 слитков способствует росту их про­ изводительности при нагреве всех групп марок стали в среднем на 20,6%, а с учетом простоев ячеек на ремонтах и по организационным причинам— на 10,8% [25]. Подоб­ ная реконструкция нагревательных устройств на ММК, про­ веденная в 1966—1969 гг., позволила обеспечить рост ча­ совой производительности блюминга № 2 на 9—10% и сни­ жение удельного расхода условного топлива на 0,8—1,1 кг/т.

На заводе «Запорожсталь» длину рабочего пространства ячейки увеличили на 770 мм в сторону дымовой трубы и на 890 мм — в направлении слиткоподачи. Одновременно уменьшили разделительные стены регенераторов с 460 до 150 мм и толщину наружных стен воздушных регенераторов с 610 до 475 мм. Площадь пода рабочих камер возросла с 12,85 до 17,8 м2, т. е. на 38,5%. Это позволило довести мас­ су садки до 113,5 т и при надлежащем качестве нагрева ме­ талла, неизменном расходе топлива увеличить производи­ тельность регенеративных колодцев на 24%.

В результате реконструкции ячеек на Коммунарском металлургическом заводе вместимость колодцев возросла на 15—25%. Однако с увеличением массы всада при остав­ шейся неизменной тепловой мощности ячеек (5,6—5,7 МВт) общее время нагрева металла возросло и прироста произво­

57

дительности колодцев за счет увеличения их емкости не произошло.

Для повышения тепловой мощности колодцев к каждой ячейке был подведен коксовый газ, который в период томления отключался. Имевшийся запас тяги позволил со­ хранить без изменения режим давления в камере. Приме­ нение высококалорийного топлива способствовало увели­ чению производительности колодцев при средней темпера­ туре посада слитков 650—700° С на 11—12% и сокращению расхода условного топлива на 1,7 кг/т нагреваемого ме­ талла [24].

Увеличение емкости действующих средств нагрева ме­ талла в обжимных цехах экономически выгодно и с точки зрения капитальных затрат на модернизацию, ибо они зна­ чительно ниже, чем при строительстве новых групп нагрева­ тельных колодцев. Так, по данным Ф. М. Долматова [7], затраты на реконструкцию 11 групп колодцев составили 1407 тыс. руб., в том числе на капитальный ремонт 1110 тыс. руб., то есть собственно на модернизацию было израсходовано 297 тыс. руб., в то время как строительство трех групп колодцев обошлось бы в 1,28 млн. руб. В резуль­ тате среднегодовая производительность модернизированной группы возросла на 30—35%, а расход условного топлива снизился на 3,2%.

Учитывая положительные результаты, достигаемые при увеличении емкости ячеек с 6 до 8 мест, в настоящее время уже имеются рекомендации по дальнейшему расширению камер с 8 до 10 слитков. По данным Стальпроекта, сметно­ финансовая стоимость реконструкции одной группы нагре­ вательных колодцев составит 309,6 тыс. руб., в том числе на замену кладки 112,2 тыс. руб., металлоконструкций — 25,7, гарнитура — 9,1, механического оборудования — 50,5, электроприводов— 1,3, приборов КИП—52,3, стро­ ительные работы—58,5 тыс. руб. По ориентировочным расчетам часовая производительность колодца может воз­ расти на 35—38%.

58

Важным резервом улучшения использования нагрева­ тельных устройств в обжимных цехах является снижение доли холодного всада. Исследование этого вопроса произ­ водилось авторами на основании суточных данных рабо­ ты регенеративных колодцев Макеевского завода. В итоге установлена следующая корреляционная зависимость * удельного расхода условного топлива на тонну всада (т), включающего все виды его потребления (нагрев, холостой ход, скачивание шлака, сушка и разогрев ячеек и т. п.), от среднесуточной температуры посада слитков /п.с, °С и доли горячего всада <рг, %:

100,2 — 0,0358/п с — 0,0267фг

где 600 < /п.с < 980° С; 75 < срг < 100%.

Анализ уравнения (30) показывает, что при /п.с = const каждые 5% снижения доли холодного посада слитков спо­ собствуют сокращению расхода условного топлива на 2,8%, или 1,3 кг/т (1,42 кг на тонну годного). Определено также влияние показателя срг на среднесуточную часовую произ­ водительность одной группы колодцев Рс, т/ч:

Здесь тя — число ячеек в группе; kK — коэффициент ис­ пользования колодцев; тг — фактическое время нагрева при i-й температуре горячего посада, ч; тх— время нагрева холодных слитков, ч; тв — вспомогательное время на по­ садку и выдачу слитков, скачивание шлака, ч.

На рис. 9 показано изменение показателя Рс в функции <рг. Кривая построена для следующих средних условий про­ изводства: тг = 4,1 ч; тх = 8,0 ч; Q = 7,95 т; тя = 4; пя = 7; /п.с = 800° С; тв = 1 ч. На основании полученной за­ висимости установлено, что при снижении доли холодного

* Коэффициент множественной корреляции составил 0,88.

59

посада на 5% часовая производительность колодцев возрастает на 1,2 т/ч, или 3,5%. Очевидно, аналогичным 00разом можно определить взаимосвязь между Рс и <рг и при других значениях температур посада и количества нагре­ ваемых слитков в ячейке пя.

На основании установленных закономерностей нетруд­ но представить влияние доли холодного посада на эксплуа­

ì затраты (они рассчитаны

iiз именно для рассматрива­ емых средних условий) и

В обжимных цехах металлургических заводов доля хо­ лодного всада самая различная. Так, на ММК она составляет 5—6%, на Макеевском и Криворожском заводах соответ­ ственно 12—15 и 3,0—4,0%. Снижение, например на Маке­ евском заводе, этого показателя до уровня передовых пред­ приятий, допустим, до 6% позволит увеличить часовую производительность колодцев на 1,2 т/ч, снизить затраты по эксплуатации ячеек на 0,02 руб./т и достичь годовой эко­ номии только по участку нагрева металла в сумме 77,1 тыс.

60

руб. Наряду с этим возрастает выпуск продукции на 2,93%, что будет способствовать сокращению расходов по переделу в обжимном цехе на тонну годного проката на 0,045 руб.

Среди структурных составляющих эксплуатационных затрат на нагрев слитков, как показателя эффективности ра­ боты колодцев, наибольший удельный вес имеют расходы по технологическому топ­ ливу.

Обжимные цехи расхо­ дуют ежедневно на нагрев металла 145—160 тыс. т условного топлива, или на сумму 1,5—1,7 млн. руб. Затраты по топливу дости­ гают 15—20% расходов по переделу в себестоимости

шения эффективности работы колодцев и обжимных станов. В общем комплексе мероприятий по сокращению расхода топлива на нагрев слитков важен постоянный оперативный контроль за его потреблением [4]. В настоящее время тако­ го контроля на металлургических заводах нет, а достигну­ тый за определенный период уровень израсходованного топ­ лива не анализируется. При этом планируемый цехом нор­ матив по расходу топлива часто превышается, что приводит в конечном итоге к его перерасходу и удорожанию издержек производства. Оперативно компенсировать этот перерасход невозможно, так как его размер и причины своевременно

неизвестны.

61

Из рис. 10, который построен по суточным данным ра­ боты отделения колодцев за квартал, видно, как соблюда­ ется плановая норма расхода топлива на нагрев 1 т слитков

водном из обжимных цехов. Норматив выполняется только

в24,5% случаев, т. е. из 90 календарных суток планируемый размер потребления топлива соблюдался 22 дня. Остальное время участок нагрева металла работал с перерасходом топлива. В результате за рассматриваемый период было сожжено сверх нормы 1800 т условного топлива на сумму

18,9 тыс. руб.

Систематический контроль за расходом топлива на блю­ мингах и слябингах, очевидно, может быть эффективен лишь при количественной оценке влияния основных факторов, определяющих его потребление. Они должны обусловли­ вать процесс, легко фиксироваться, регулироваться и не быть многочисленными. Этим требованиям достаточно полно отвечают среднесуточная температура посада слитков и средний за сутки процент горячего всада, ибо им подчинены все остальные показатели работы колодцев (время нагрева, часовая производительность, оборачиваемость, угар и т. п.).

Эти параметры в суточном разрезе постоянно учитыва­ ются в обжимных цехах, а следовательно, их легко уста­ новить. Кроме того, процент горячего всада и температура посада являются измерителями, определяющими совершен­ ство производственных связей блюмингов и слябингов со

связи тесное производственное взаимодействие обжимного и сталеплавильного цехов, своевременное решение вопросов позволит экономно расходовать топливо на нагрев металла.

Оперативный контроль за потреблением топлива и со­ блюдением его нормативов должен осуществляться ежесуточ­ но. Для этого могут быть использованы зависимости удель­ ного расхода условного топлива от принятых критериев, которые устанавливаются для каждого конкретного про-

62

изводства на основе обработки данных цехового учета ме­ тодом парной корреляции. Для обжимных цехов с регене­ ративными нагревательными колодцами эти закономерности

Анализ уравнений (32) и (33) показывает, что повышение среднесуточной температуры посада слитков на 20° С дает возможность сократить расход условного топлива на тонну годного проката на 1,25 кг, а увеличение доли горячего всада на 2,5% эквивалентно экономии примерно 0,9 кг условного топлива на 1 т заготовок.

Более точно учесть влияние на расход топлива одновре­ менно обоих параметров дает возможность множественная корреляционная зависимость gc = f tpr) [уравнение (ЗО)], на основании которой для упрощения расчетов стро­ ится номограмма (рис. 11), позволяющая определять не только сложившееся за сутки потребление топлива, но и причины, его обусловившие. По ней можно также устано­ вить различные сочетания температуры посада и процента горячего всада, обеспечивающие достижение нормируемого для цеха показателя расхода топлива на тонну продукции.

В случае, если за прошедшие сутки удельный расход топлива превысил планируемый цеху норматив, могут быть приняты оперативные меры по компенсации этого перерас­ хода в последующее время (снижение холодного всада, ус­ корение подачи сталеразливочных составов к колодцам, сокращение ожидания посада слитков и т. п.).

Таким образом, оперативный контроль за суточным по­ треблением топлива будет способствовать соблюдению норм его расхода, а также их снижению.

С точки зрения изыскания резервов экономии топлива на блюмингах и слябингах следует рассмотреть влияние на его расход скоростей нагрева металла. Выше отмечалось, что температура посада слитков оказывает значительное

63