книги из ГПНТБ / Роменец, В. А. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства

/заводы в Японии: / — Кавасаки; 2—Са-

ция марганца в передельном чугуне в значительной сте­ пени определяет ход процессов шлакообразования на ранней стадии продувки, а также (хотя и в меньшей ме­ ре, чем при бессемеровском процессе) степень десульфурации. Поэтому оптимальное содержание марганца в чу­ гуне в каждом конкретном случае должно устанавли­ ваться на основании комплексного рассмотрения указанных факторов.

При уменьшении концентрации серы в шихте роль марганца как десульфуратора (особенно в начале про­ цесса [104]) снижается, что на практике может приве­ сти к уменьшению его концентрации в передельном чу­ гуне (рис. 30). Практически роль марганца как десуль­ фуратора перестает быть заметной при содержании серы около 0,025%. Однако выводу марганца из шихты при дальнейшем снижении содержания серы в чугуне препятствуют условия шлакообразования и снижение выхода годной стали.

Имеется тенденция к снижению выхода жидкой стали в диапазоне низких концентраций марганца в передель­ ном чугуне ( < 0 , 5 % ) . Это, в частности, подтверждается данными о работе агрегатов в цехах Д и Е, а также за­ рубежными [101, 102].

106

В результате специально проведенного исследования1 выявлен характер изменения выхода жидкой стали в ди­ апазоне концентраций марганца в чугуне от 0,2 до 0,7% (рис. 31). Чтобы исключить влияние факторов, не свя­ занных с содержанием марганца в чугуне, при построе­ нии указанной зависимости (рис. 31) не учитывались данные по плавкам, проведенным с корректировкой со­ става или температуры металла перед выпуском. Полу­

печивает повышение выхода годного вследствие сокра­ щения угара компонентов чугуна. Указанные выше раз­ личия в температуре для чугунов с неодинаковым со­ держанием марганца приводят к тому, что тенденция к снижению доли лома в шихте заметна лишь в диапа­

наблюдается. Пунктирной линией на рис. 33 показана полученная расчетом указанная зависимость при посто­ янной в рассматриваемом диапазоне изменений концен­

угар компонентов чугуна, обусловленный снижением до­ ли лома в шихте. Кроме того, увеличиваются потери же­ леза с окислами в шлаке, хотя при этом расход шлакообразующих и соответственно количество шлака умень­ шаются (рис. 34 и 35). Помимо указанных факторов, на снижение выхода жидкой стали оказывают влияние по­ вышенный вынос металла в период продувки, связанный с затрудненным шлакообразованием, а также увеличе­ ние угара ферромарганца. Результатом совокупного влияния указанных факторов является снижение выхо­

108

в чугуне (рис. 36) была установлена в результате ста­ тистической обработки данных плавочного контроля по цеху Б\ (где имеется наиболее широкий диапазон изме­ нения ее значений); она отвечает постоянному содержа­ нию серы в готовой стали 0,034%- В этих условиях сни­ жение выхода годного с увеличением концентрации се­ ры в чугуне происходит под влиянием некоторых изменений в технологии процесса, направленных на до­ стижение необходимой степени десульфурации металла; последняя возрастает с 24,5 до 47,5% при изменении концентрации серы в чугуне соответственно с 0,045 до 0,065%. Необходимое увеличение степени десульфура­ ции при этом достигается в основном путем роста основ­ ности шлака. Достаточная степень десульфурации обес­ печивается только при наличии жидкоподвижного гомо­ генного шлака, чему способствует повышение расхода разжижающих шлак присадок боксита и особенно плавикового шпата, а также температуры процесса. При постоянном составе и температуре чугуна это при­ водит к увеличению количества формирующегося шлака за счет не только присадок шлакообразующих, но и сни­ жения стойкости футеровки. Более высокая температу­ ра процесса и повышенное количество шлака обуслов­ ливают, сокращение расхода охладителей, в результате последнего увеличивается доля чугуна в шихте, а сле­ довательно, и угар его компонентов. Кроме того, при

постоянной окисленное™ шлака рост его количества со­ провождается увеличением потерь железа в шлак. Сово­ купное влияние указанных факторов приводит к тому, что в диапазоне изменения концентраций серы в чугуне от 0,040 до 0,065% выход годного снижается на 0,8% (см. рис. 31).

109

ласти (рис. 37) находит объяснение в основном в тепло­ вом режиме процесса. При низких значениях vc повы­ шение температуры расплава происходит относительно медленно, что затрудняет процесс шлакообразования и способствует уже на ранних стадиях продувки интен­ сивному развитию реакций окисления железа. Продук­ ты этих реакций частично в виде FeO аккумулируются шлаком, а частично в виде мелкодисперсных образова­ ний РегОз выносятся в систему газового такта.

За счет кинетической энергии кислородной струи при низких vc механическое перемешивание расплава менее интенсивное, чем при высоких температурах. В резуль­ тате массы металла и обогащенного окислами железа шлака из высокотемпературной реакционной зоны пере­ мещаются в холодные области ванны, создавая тем са­ мым в локальных зонах расплава благоприятные усло­ вия для интенсивного развития процесса окисления углерода с образованием значительного количества газо­ образных продуктов реакции. При этом в ряде случаев происходят выбросы металла и шлака. Совместное влия­ ние указанных факторов обусловливает относительно большие механические потери и угар металла.

Увеличение гс в докритической области ее значений интенсифицирует процессы перемешивания ванны и по­ вышения температуры расплава. Это способствует уско­ рению процессов шлакообразования и увеличению сте­ пени усвоения извести шлаком, что обеспечивает при прочих равных условиях получение шлаков более высо­ кой основности (рис. 38).

По мере увеличения скорости повышения температу­

ком сокращаются. В закритической области значений vc дальнейшего снижения концентрации FeO в шлаке не обнаружено (данные по цеху Д), что указывает на воз­ можное отсутствие влияния этого фактора на выход год­ ного в указанной области значений vc.

Ускорение процессов шлакообразования с ростом vc приводит к сокращению потерь металла с окислами же­ леза, выносимыми восходящими потоками в систему га­ зового тракта. Снижение окисленности шлака при одно-

111

временном повышении скоростей, выравнивая темпера­ туру по объему ванны, способствует более ровному ходу процесса обезуглероживания и уменьшению вероятности выбросов, а следовательно, и механических потерь ме­ талла. В результате совокупного влияния рассмотренных факторов увеличивается выход годного в докритическом

лей, темп производства, качество извести, чистота кис­ лорода, конструктивные особенности оборудования си­ стем отвода конвертерных газов и т. д.

Характер зависимости выхода годного от температу­ ры чугуна установлен в результате анализа и последую­ щей статистической обработки данных плавочного конт­ роля при массовом производстве углеродистой кипящей

112

93

113

го при повышении температуры чугуна можно объяснить двумя причинами: во-первых, ростом доли лома в металлозавалке, что способствует сокращению абсолютной ве­ личины угара компонентов чугуна, и, во-вторых, сокра­

иллюстрирующие влияние расхода лома на выход жид­ кой стали в кислородно-конвертерных цехах.

На выход годного при кислородно-конвертерном про­ цессе заметное влияние оказывает темп работы агрега­ тов, определяемый в основном циклом плавки. Указан­ ная зависимость (рис. 39, б) установлена в результате статистической обработки данных плавочного контроля в цехе В. При прочих равных условиях увеличению цик­ ла плавки сопутствует снижение выхода годного, кото­ рое связано с тепловым режимом процесса. Как прави­ ло, отклонения цикла плавки в сторону увеличения его значений связаны либо с передувкой и последующим на­ углероживанием ванны, либо с простоями по организа­ ционным причинам; в обоих случаях это сопряжено с ро­ стом тепловых потерь, которые компенсируются за счет повышенного угара металлошихты.

С ростом емкости агрегатов сокращаются тепловые потери, приходящиеся на 1 г стали, несмотря на увели­ чение продолжительности цикла плавки. Это объясняет­ ся опережающим снижением удельной поверхности из­ лучения реторт по отношению к росту продолжительно­ сти цикла плавки. В результате снижения тепловых потерь в диапазоне существующих емкостей агрегатов (от 30 до 300 т) возможно увеличение расхода охладителей примерно на 2%, что должно обеспечивать повышение выхода годного с ростом емкости конвертеров.

Изучение зависимости выхода годного от средней скорости окисления углерода в ее связи с экономически­ ми показателями процесса позволяет установить опти­ мальный уровень интенсивности продувки в условиях су-

114