книги из ГПНТБ / Кудрявцев, В. С. Металлизованные окатыши

где N — номинальная емкость печи, т.

Тепловой коэффициент полезного действия гц печи с изношенной футеровкой можно найти из выражения

денной в работе [20, с. 163].

Электрический к.п.д. мало изменяется с увеличением мощности электросталеплавильных печей и принимается равным 0,9 [102]. Связь между фактическим и расчетным расходом электроэнергии и удельной производитель­ ностью удовлетворительно описывается кривой на рис. 81.

П рЫ Ш одйт 'ельность печи,

В опытных плавках на 5-т печи с используемой мощ­ ностью трансформатора 3000 кВт при работе на холод­ ных металлизованных на 95% окатышей и кратности шлака 0,06 т/т получен удельный расход электроэнергии 550, а при кратности шлака 0,25 т/т—900 кВт-ч/т металл

121

ла [103]. На 10-т электропечи с используемой мощностью

•трансформатора 4000 кВт при непрерывной плавке на­ гретых до 1000°С окатышей (ер = 95%) с кратностью шла­ ка 0,3 т/т расход электроэнергии на плавление 1 т метал­ ла был равен 450 .кВт-ч. Тепловой к.п. д. печи в первом случае был равен 70, во втором 60%.

Снижение кратности шлака до 0,06 позволило бы во втором случае при плавке горячих окатышей иметь рас­ ход электроэнергии значительно ниже 400 кВт-ч/т.

2. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ ИЗ МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ОКАТЫШЕЙ

Рентабельное производство стали из металлизованной руды возможно, если топливо, используемое для метал­ лизации, значительно дешевле кокса [104]. Накопленные к настоящему времени знания позволяют сделать более подробный технико-экономический анализ некоторых процессов металлизации железной руды и плавки из нее электростали. Ниже приводятся расчеты, выполненные на основании опытно-промышленных исследований заво­ да «Сибэлектросталь» по металлизации окатышей твер­ дым восстановителем в конвейерной и трубчатой печах и плавки их в электропечи, целью которых является оп­ ределение условий рентабельного получения стали из металлизованных окатышей.

Эффективность применения металлизованных мате­ риалов для производства стали наиболее точно можно оценить исходя из приведенных затрат в сравниваемые схемы. Достижение равенства приведенных затрат в про­ изводство стали по сравниваемым схемам возможно за

•счет меньших затрат на восстановитель в сравнении с затратами на производство кокса.

Приведенные затраты определялись по типовой мето­ дике с нормативным коэффициентом эффективности ка­ питаловложений в черную металлургию 0,12 [105]. За­ траты на добычу, обогащение и окомкование железной руды и флюсов для сравниваемых схем условно приняты одинаковыми и поэтому в расчете не учитываются. Оцен­ ка экономической эффективности сравниваемых схем выполнена в условиях крупного металлургического за­ вода.

122

ПРИВЕДЕННЫЕ ЗАТРАТЫ НА МЕТАЛЛИЗАЦИЮ ОКАТЫШЕЙ В КОНВЕЙЕРНОЙ И ТРУБЧАТОЙ ПЕЧАХ

Металлизация окатышей в конвейерной печи. Для окислительного обжига железорудных окатышей, освоен­ ного в крупных промышленнных масштабах в СССР и за рубежом, применяются обжиговые машины площадью

к 1 м2 площади нагрева) капитальные затраты снижают­ ся на 25%'- По данным института «Механобр», затраты по переделу, как и удельные капитальные затраты с ро­ стом мощности машин остаются одинаковыми, что объяс­ няется их модернизацией. В связи с этим в расчетах была принята постоянная стоимость удельных капитальных за­ трат и расходов по переделу, отнесенные к 1 м2 площа­ ди нагрева обжиговых машин различной мощности. По

удельные капиталовложения от 14 до 30,00 руб. на 1 т окатышей. Для расчета была принята себестоимость пе­

При производстве на конвейерных машинах металлизованных окатышей экономические показатели изменяют­ ся, так как изменяется производительность агрегата, увеличивается расход восстановителя и вводится допол­ нительная операция (его помол).

Удельную производительность при обжиге окислен­ ных окатышей по опыту Соколовско-Сарбайского ГОКа можно принять равной 0,85 т/(м2-ч), что соответствует 0,55 т/(м2-ч) по железу. Стоимость передела и удельные капитальные вложения помола восстановителя до круп­ ности 80% класса <0,074 мм приняты по аналогии с по­ молом руды (0,5 и 0,6 руб/т соответственно). Принято, что 55% расходов по переделу и удельные капитальные затраты изменяются обратно пропорционально произво­ дительности. .

Изменение приведенных затрат .на процесс металли­ зации рудо-угольных окатышей (на 1 т общего железа) в конвейерной печи в зависимости от степени металлиза­ ции, производительности и приведенных затрат на про­ изводство восстановителя показано на рис. 82. Рассмот­ рено два варианта. В первом удельная производитель-

123

Ность конвейерной печи не зависит от степени металли­ зации и равна производительности при окислительном обжиге (кривые 1—4). Во втором варианте, более близ­

ты— ее нагрева, 'металлизации. Отсутствие фактических экономических показателей процесса металлизации в крупных трубчатых печах .может быть с высокой досто­ верностью .восполнено опытом эксплуатации трубчатых печей цементного производства путем пересчета затрат по переделу (без топлива и помола) и капиталовложе­ ний, отнесенных к единице площади поверхности пересы­ пающегося слоя, на 1 т железа, полученного с нее.

Затраты по переделу определены по итогам работы 13 цементных заводов за 1969 г. Для крупных печей они составили около 15 руб/(м2сут)*. Капитальные затра-

124

330 сут. В данных расчетах приняты эти цифры, однатео

денные затраты на металлизацию окатышей в трубчатой

■печи -в зависимости от степени их предварительной ме­ таллизации в .конвейерной іпечи и приведенных затрат на восстановитель показаны на рис. 83, из которого видно, что скорость уменьшения приведенных затрат с повы­ шением степени предварительной металлизации падает.

Влияние предварительной металлизации, приведен­ ных затрат на восстановитель и производительности на экономические показатели металлизации, осуществля­

* Показатели работы предприятий цементной промышленности

СССР за I квартал 1969 г. Москва «Оргпроектцемент».

1 Проектное задание Новоспасского цементного завода. Гипроцемент, 1969 г.

125

емой последовательно в конвейерной и трубчатой печах, показано на рис. 84. Из рис. 84 видно, что при постоян­ ной удельной производительности конвейерной печи, равной 0,55 т/(м2-ч), с повышением степени металлиза­ ции до 40—60% наблюдается снижение, а затем повы­ шение суммарных приведенных затрат (кривые 1—4).

С понижением приведенных затрат на восстановитель минимум суммарных приведенных затрат перемещается в сторону большей степени предварительной металлиза­ ции. Если же производительность конвейерной печи с по­ вышением степени 'металлизации снижается, например, от 0,55 до 0,3 т/(м2-ч) (кривые 1'—4'), то экономия от предварительной металлизации окатышей в конвейерной печи до 20—30% незначительна. Выше этой степени ме­ таллизации суммарные затраты превышают затраты на металлизацию окисленных окатышей.

Таким образом, существенное снижение приведенных затрат в производство' 'металлизованных окатышей в по­ следовательно работающих конвейерной и трубчатой печах возможно при повышении производительности конвейерной печи против достигнутого в экспериментах. В расчетах эффективности электроплавки металлизован­ ных окатышей используются показатели технологии их получения в трубчатой печи из горячих окисленных окатышей.

ПРИВЕДЕННЫЕ ЗАТРАТЫ НА ПЛАВКУ ЭЛЕКТРОСТАЛИ ИЗ МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ОКАТЫШЕЙ

Рассмотрены два варианта производства и плавки металлизованных окатышей. В первом металлизованные окатыши производятся на ГОКах, далеко расположен­ ных от сталеплавильных цехов. В этом случае теряется тепло металлизованных окатышей, что ведет к повыше­ нию стоимости стали по сравнению с плавкой горячих окатышей (за счет повышения расхода электроэнергии, электродов, снижения производительности электропечи и затрат на охлаждение окатышей). Во втором варианте осуществляется непрерывный процесс производства го­ рячих металлизованных окатышей и плавки стали из них. В этом случае повышается коэффициент полезного дейст­ вия процесса в целом, однако при необходимости пере­ возки тонкоизмельченного концентрата возможны его потери. Этот вариант применим только при строительст­ ве новых цехов;

126

Первый вариант. Основным сырьем электросталепла­ вильного производства является металломом, который выступает в качестве заменителя чугуна, получаемого из железной руды, поэтому в настоящее время в проектной практике и при экономическом анализе различных спо­ собов передела стоимость лома приравнивается к стои­ мости чугуна [107]. Исходя из этого схему получения стали можно представить следующим образом:

Тогда схема получения стали из металлизованных окатышей будет иметь вид:

В современных доменных цехах с печами 2700— 3000 м3 расходы по переделу колеблются от 3,45 до 4,97, а удельные капиталовложения — от 22,1 до 41 руб/т чугуна [108]. Для расчетов авторами приняты приведен­ ные затраты в доменное производство 5; 10 и 15 руб/т чугуна.

Удельные капитальные затраты в добычу коксую­ щихся углей, их подготовку и коксование имеют пределы

57— 117, а себестоимость 13,3—26,4 руб/т кокса [108],

следовательно, приведенные затраты на кокс могут рас­ сматриваться в пределах от 20 до 40 руб/т кокса. Удель­

предпосылок: выплавляется углеродистая сталь 20 в 80-т

127

электропечах. Расход электроэнергии с учетом кратно­ сти шлака определен по данным работы [20, с. 157], расход электродов т определяется по формуле [ПО]

где L — расход электроэнергии, кВт-ч/т.

Наконец, производительность и соответствующие ей удельные капитальные вложения и расходы по переделу рассчитаны исходя из удельного расхода электро­ энергии.

Т а б л и ц а .19

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛАВКИ СТАЛИ 20 В 80-Т ЭЛЕКТРОПЕЧИ НА ШИХТЕ, СОДЕРЖАЩЕЙ МЕТАЛЛОЛОМ (I)

IIХОЛОДНЫЕ МЕТАЛЛИЗОВАННЫЕ ОКАТЫШИ (II)

СРАЗЛИЧНОЙ КРАТНОСТЬЮ ШЛАКА (РАСЧЕТ ДЛЯ .1 Т СТАЛИ)

расчет предельных приведенных затрат в производство угля, при которых та или иная схема будет рентабель­ ной в конкретном районе страны. Иными словами, в данном расчете равенство затрат по различным схемам достигается за счет применения угля с существующими приведен иыми затратами.

На рис. 85 показана зависимость предельно допусти­ мых приведенных затрат на восстановитель от затрат на доменное производство и на получение кокса. Данными рис. 85 можно пользоваться для ориентировочной оценки эффективности производства и плавки металлизованных окатышей в зависимости от экономических условий в различных районах страны. Поверхность ABCD соот­ ветствует верхней границе приведенных затрат на вос­ становитель, при которых применение металлизованных окатышей для производства стали экономически эффек-

128

тивно. Например, Для условий Западно-Сибирского металлургического завода, где приведенные затраты на доменное производство составляют около 10, а на кокс 26,8 руб/т, допустимые приведенные затраты на восста­ новитель, іпри 'которых производство стали из -металли- зованных окатышей будет рентабельно, равны ~ 2 1 руб/т

(рис. 85, точка J). Следовательно, ® Кузбассе, где при­ веденные затраты «а добычу и подготовку углей сос­ тавляют 7— 10 руб/т (точка 2), плавка стали из .метал - лизованных окатышей рентабельна.

Второй вариант. На металлургическом комбинате производство стали из чупуна осуществляется по схеме:

Схема получения стали из металлизованных окаты­ шей остается прежней, однако в отличие от первого ва­ рианта здесь металлизованные окатыши подают в 200-т электропечь в горячем виде:

129

Принимаем суммарные приведенные затраты в до­ менный и конвертерный передел равными 10, 15 и 20 руб/т. Замена холодных окатышей горячими значи­ тельно понижает расход электроэнергии, электродов и приведенные затраты на 1 т стали (табл.20).

Рнс. 8G. Зависимость предельно допустимых приведенных затрат на восстановитель от приведенных затрат на кокс, электроэнергию, доменное и конвертерное производство. Суммарные приведенные затраты на доменное и конвер­ терное производство, руб/т:

В связи с заменой относительно дорогого электроста­ леплавильного передела более дешевым конвертерным относительная эффективность электроплавки стали из металлизованных окатышей 'несколько снижается

(рис. 86).

Однако и в этом случае для Западно-Сибирского ме­ таллургического завода при суммарных приведенных

130