Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
17.09 Mб
Скачать

вождается снижением эффективности конвертерного производства. Однако в вопросе, касающемся экономи­ ческой целесообразности передела чугунов с содержани­

ем

марганца менее

0,6%, единого мнения не имеется

[78,

102, 110]. Опубликованные результаты проведенных

в последнее время исследований пока не дают

оснований

для

окончательных

выводов об оптимальной

концентра­

ции

марганца. В

исследованиях не рассматривалось

влияние состава чугуна на показатели доменного произ­ водства, а следовательно, и себестоимость передельного чугуна.

Такое состояние вопроса, актуальность которого не вызывает сомнений, вызвало необходимость проведения исследования с целью определения оптимальной кон­ центрации марганца в передельных чугунах. При этом достаточно ограничиться пределами изменения концент­ рации марганца от 0,2 до 0,7%, так как при концентра­ ции более 0,6% эффективность производства кислород­ но-конвертерной стали снижается.

Данное исследование базируется на результатах ста­ тистической обработки данных плавочного контроля (1000 паспортов плавок) при выплавке углеродистой

стали Зкп в цехе Е с конвертерами емкостью

100—130 г.

В качестве критерия эффективности работы

кислородно-

конвертерного цеха на чугуне разного состава принима­ лись определенные в заводском масштабе приведенные затраты на 1 т слитков углеродистой кипящей стали. Чтобы исключить влияние местных условий, цены на все виды материалов и энергии приняты на уровне сред­ них по отрасли.

Результаты выполненных расчетов представлены

втабл. 25.

Та б л и ц а 25. Изменение экономических показателей

 

доменного

производства при различном

 

 

содержании Мп в чугуне,

руб-коп/т

 

 

 

 

 

С о д е р ж а н и е Мп, %

 

 

Показатело к а з а т е ли

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0.7

 

Себестоимость

чу­

 

 

48-49

 

48—82

гуна

48—04

48—18

48—33

48—65

Капиталоемкость . 105—

105—

105—

1 o s -

105—

105—

 

80

70

60

si

41

30

9—231

129

При низких концентрациях марганца в чугуне персдел его в кислородных конвертерах сопровождается ухудшением условий шлакообразования в начальный пе­

риод продувки.

В результате задержки

шлакообразова­

ния возрастает

вероятность потерь металла с выброса­

ми и выносом, усложняются условия его

рафинирования.

Поскольку влияние окислов железа и марганца на рас­

творение извести

в з а и м о с в я з а н о о т с у т с т в и е достаточ­

ного количества

окислов марганца в первичном шлаке

частично компенсируется повышением его окисленности (рис. 34). Дальнейшему повышению окисленности шла­ ка препятствует в первую очередь возникновение при этом выбросов металла. Поэтому для обеспечения оп­ тимальных условий шлакообразования при переделе низкомарганцовистых чугунов более широкое примене­ ние находят материалы, содержащие готовые компонен­ ты первичной фазы шлакового расплава, а именно же­ лезорудный агломерат с основностью 1,0; расход по­ следнего при снижении концентрации марганца в чугуне

от 0,5% резко возрастает (рис. 42). Так

же увеличивает­

ся расход плавикового шпата (рис. 43),

способствующе­

го понижению температуры плавления

шлака.

Практика передела чугунов с пониженной концентра­ цией марганца показала, что при обычной интенсивности

79,0

\

17,0

17

 

 

 

 

 

 

\ ^

<)22

 

 

 

 

 

[

15,0

 

 

 

 

 

13,0

О

 

 

 

 

 

 

 

 

)11

 

 

730

 

 

 

 

7

5

 

11,0

 

 

г,

О

 

1

 

 

 

 

J3C

 

О

О

9,0

 

 

 

 

792

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

022

 

 

 

 

0,2

0,3

0,U

0,5

 

0,6

0,7

 

 

 

 

 

 

 

Содержате

Tin в чуг уне,

%

 

Рис. 42. Расход агломерата при переделе чугунов с различным содер­ жанием марганца

1Работами ЦНИИЧМ показано, что при постоянной сумме FeO

иMhO изменение соотношения концентраций этих окислов в шлаке на усвоение извести влияния не оказывает.

130

Рис. 43. Влияние содержания марганца в чугуне на расход плавико­ вого шпата

 

 

13в

23S

J36

 

 

 

.2,3

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

325

$3 2,2

 

 

 

 

 

2,1

15

'IS*29

 

 

 

О

19

 

 

 

17

 

 

 

 

20

 

 

 

 

0,7

0,2

0,3

OA

0,5

0,6

 

 

Содержание Пп в

чугуне,

%

 

Рис. 44. Связь между интенсивностью продувки ванны кислородом и содержанием марганца в чугуне

продувки вынос металла из конвертера возрастает даже при повышенном расходе агломерата и плавикового шпата [78]. Последнее, по-видимому, связано с задерж­ кой шлакообразования в момент присадок шлакообра зующих материалов. Поэтому при переделе низкомар­ ганцовистых чугунов их производят рассредоточенно по ходу продувки, при этом основная масса расходуется в первый период плавки. Кроме того, для поддержания достаточно высокой окисленности шлака в отдельные периоды плавки осуществляется «мягкая» продувка. За период средняя интенсивность продувки при работе на низкомарганцовистых чугунах снижается приблизитель­

но на 0,2 мг1(мин-т)

(рис. 44).

Анализ данных рафинирования металла позволил ус­

тановить, что шлаковый режим при продувке низкомар­ ганцовистого чугуна обеспечивает успешное проведение

дефосфорации

и десульфурации металла.

 

Обработка

данных плавочного контроля

показала,

что при одинаковой чистоте

кислорода содержание азо­

та в стали,

выплавляемой

из чугунов с содержанием

марганца менее 0,4—0,5%,

на 0,0004% ниже

(рис. 45).

Последнее обусловлено, по-видимому, снижением при этом в расплаве концентрации марганца, способствую­ щего повышению растворимости азота.

При переделе низкомарганцовистых чугунов сред­ нее содержание марганца в металле перед раскислением снижается и соответственно увеличивается расход фер­ ромарганца на раскисление (рис. 46). Последнее вызы­ вается, кроме того, ростом угара марганца при повыше­ нии окисленности шлака и снижении содержания в нем окиси марганца.

Исследованием влияния состава чугуна на удельный расход кислорода установлено, что последний имеет тен­ денцию к снижению при снижении концентрации мар­ ганца в чугуне (рис. 47).

Анализ содержания окиси магния в конечных шлаках показал, что с уменьшением содержания марганца в чу­ гуне интенсивность разрушения огнеупоров рабочей футеровки увеличивается (рис. 48) и соответственно сни­ жается ее стойкость. При практически одинаковых со­

держании кремния в чугуне и температуре выпуска

пла­

вок

(1605—1610° С) содержание МпО в

конечных

шла­

ках

возрастает приблизительно от 2,9 до

4,5 кг/т жидкой

132

 

 

^

о S3

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

26

 

 

 

0,3

0,4

0,5

 

0,6

OJ

Содержание

Mn 8 чугуне, %

 

 

Рис. 46. Удельный расход

ферромарганца

(на

1

т жидкой стали)

при переделе чугунов с различным содержанием

марганца

59

 

 

 

 

 

5i\

1

1

I

I

 

I

L

 

0,2

0,3

0,ч

0,5

 

0,6

OJ

 

 

Содержание Нп в

чугуне,

%

 

 

Рис. 47.

Удельный

расход

кислорода (на

1

г

жидкой стали)

в зависимости от содержания

марганца

в чугуне

 

 

11

 

16

 

-74

 

 

 

 

 

\l9

129

org ^

 

 

 

 

i t

 

 

 

 

O ^ O — J L

328

 

If

л

 

 

 

ft

/35

 

 

 

й7 Ш

f24J

 

I

25

02

0,3

OA

0,5

0,6

 

0.7

 

 

 

Содержание

Ttn в чугунe.%

 

 

 

Рис. 50. Влияние состава чугуна на продолжительность продувки ванны кислородом

стали

при

снижении

содержания

марганца

от 0,5 до

0,2%-

Последнее

является следствием увеличения

отно­

шения

содержания

кремния

к

содержанию

марганца

в чугуне, повышенной окисленности шлака

(см. рис. 34)

и более

высокого

расхода

плавикового

шпата

(см.

рис. 43), хотя расход

шлакообразующих

(рис. 49)

и ко­

личество

шлака,

приходящееся

на

1 г

жидкой

стали

(см. рис. 35), снижаются.

 

 

 

 

 

 

 

Технологические особенности

передела

низкомарган­

цовистых чугунов оказывают заметное влияние на про­ изводственно-технические показатели кислородно-кон­ вертерного процесса. В результате применения более мягкой продувки ее продолжительность при снижении

концентраций марганца в чугуне от 0,5% возрастает

на

2 мин

(рис. 50). Вследствие этого продолжительность

цикла

плавки увеличивается приблизительно на

2—

3 мин

(рис. 51).

 

Выявленные при исследовании характерные разли­ чия в технологии передела чугунов с различным содер­ жанием марганца позволили обоснованно подойти к оп­ ределению эффективности работы кислородно-конвер­ терных цехов в этих условиях. При этом расчет критерия эффективности произведен на основе скоррек­

тированных

показателей,

поскольку фактически достиг­

нутые

не отражают

действительных

возможностей про­

цесса

в силу имеющих место

на практике технологиче­

ских

и

организационных

недостатков в работе

кислородно-конвертерных

цехов.

 

Экономическая эффективность передела таких чугу­

нов рассмотрена для

условий работы

кислородных кон­

вертеров с перекрытием циклов, т. е. при отсутствии ре­ зерва. Во всех расчетах за базовый принят вариант пе­ редела чугуна с содержанием марганца 0,7%; изменение показателей работы при снижении концентрации мар­ ганца в чугуне установлено по фактическим данным.

Выполненные расчеты показали, что в сопоставимых условиях годовая производительность одного установ­ ленного конвертера (табл. 26) при снижении концентра­ ции марганца в чугуне с 0,7 до 0,2% уменьшается на 13,6%. Это уменьшение связано с увеличением цикла плавки и снижением стойкости рабочей футеровки при переделе низкомарганцовистых чугунов; последнее уста­ новлено по балансу окиси магния в конечном шлаке.

135

Т а б л и ц а

26. Баланс

времени работы и годовая

 

 

 

 

 

 

 

производительность

кислородных

конвертеров

 

 

 

 

 

при переделе чугунов с различным

 

 

 

 

 

 

содержанием

марганца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С о д е р ж а н и е марганца в ч у г у н е , %

 

 

 

Показатели

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

 

 

 

 

 

 

Календарное

 

время,

 

 

 

 

 

 

сутки

. . .

 

 

365

365

365

365

365

365

Продолжительность

 

 

 

 

 

 

холодных

ремонтов,

 

 

 

 

 

 

сутки

 

 

 

 

71,22

64,86

56,83

55,30

54,45

54,45

Текущие простои, сут­

 

 

 

 

 

 

ки

 

 

 

 

 

31,48

32,16

33,02

33,18

33,27

33,27

Фактическое

 

время,

 

 

 

 

 

 

сутки

. . .

 

 

262,30 267,98 275,15 276,52 277,28 277,28

Цикл

 

плавки,

мин .

43,0

42,5

42,0

40,0

40,0

40,0

Стойкость

футеровки,

 

 

 

 

 

 

плавки . . .

 

.

370

420

500

540

550

550

Длительность

 

холод­

3,00

3,00

3,00

3,00

3,00

 

ного

ремонта,

 

сутки .

3,00

Удельные

 

текущие

0,12

0,12

0,12

0,12

0,12

0,12

простои, сутки/сутки .

Масса

годной

плав­

115

115

115

115

115

115

ки,

г

 

 

 

Годовая

производи­

 

 

 

 

 

 

тельность

одного ус­

 

 

 

 

 

 

тановленного

конвер­

1010,22

1044,2

1084,9

1144,8

1147,9

1147,9

тера,

 

тыс. т .

 

. . .

 

В результате указанного уменьшения годовой произ­

водительности

цехов при содержании марганца

менее

0,4% возрастают на 5—8% затраты на передел

за счет

условно постоянной их части, а также увеличения

затрат

на

огнеупоры рабочей футеровки вследствие снижения

ее

стойкости.

 

 

 

Сокращение

удельного расхода кислорода при пере­

деле низкомарганцовистых чугунов практически не ока­ зывает влияния на изменение уровня расходов по пере­

делу

(табл.

27).

 

 

 

 

Для базового

варианта (содержание

марганца

в чу­

гуне

0,7%)

расходные

коэффициенты

металлошихты

и выход годного

приняты

на уровне, отвечающем

пере­

довым устойчиво достигнутым показателям отечествен­ ной и зарубежной практики кислородно-конвертерного

136

производства 1 . Приведенные в табл. 28 коэффициенты установлены в результате проведенного исследования по определению влияния различных факторов на выход годного в кислородно-конвертерном производстве. Изме­ нения выхода годного и структуры металлозавалки при различном составе чугуна приняты по фактическим дан­

ным на основе установленных зависимостей

(см. рис.31,

33, 42 и 46). Чтобы обеспечить сопоставимость

условий

для

рассматриваемых вариантов, расход

охладителей

при

содержании марганца

в чугуне

ниже

0,35% скор­

ректирован на температуру

чугуна в

пределах

1360° С,

которая характерна на рассматриваемом заводе для чу­ гунов с концентрацией марганца, превышающей 0,35% (см. рис. 32).

Стоимость заданного в себестоимости кислородноконвертерной стали (табл. 28) установлена с учетом влияния состава чугуна на его себестоимость (табл. 25). Стоимость заданного при снижении концентрации мар­ ганца в чугуне изменяется по экстремальной зависимо­ сти с минимумом значений при содержании марганца 0,5—0,6% (рис. 52). Анализ отклонений в затратах на заданное показал, что основными факторами, опреде­ ляющими характер изменения указанных затрат, явля­ ются изменения структуры металлозавалки и себестои­ мости чугуна при снижении содержания в нем марганца. Изменения же выхода годного и расхода ферромарганца не являются в данном случае определяющими (рис. 52).

В результате увеличения расхода агломерата, плави­ кового шпата и снижения расхода извести затраты на добавочные материалы в себестоимости стали, как и за­ траты на заданное, изменяются при снижении концент­ рации марганца в передельном чугуне по экстремальной зависимости с минимумом значений при содержании марганца 0,4% (рис. 53).

В целом зависимость себестоимости выплавки кисло­ родно-конвертерной стали от содержания марганца в чу­ гуне в силу отмеченных причин также носит экстремаль­ ный характер с минимумом значений при концентрации марганца 0,5—0,6% при оценке лома и отходов по дей-

1 Статистическая обработка данных плавочного контроля при производстве углеродистой кипящей стали Ст.Зкп в кислородно-кон­

вертерном

цехе Е показала, что по 25% плавок выход жидкой стали

равен либо несколько превышает базовое значение его.

10—231

1 3 7

Т а б л и ц а 27. Расходы по переделу при переработке чугунов с раз

личным содержанием марганца руб-коп/т

(данные по цеху,

работающему с перекрытием циклов)

 

 

Цена

Статьи расходов за единицу, руб . — коп .

При

с о д е р ж а н и и

марганца

в чугуне,

%

 

 

 

 

 

0,2

 

0,3

 

0,4

 

0,5

0,7

 

 

сумма,

количе­

сумма,

количе ­

сумма,

количе­

сумма,

количе ­

сумма

количество

руб . — коп .

ство

р у б . —

ство

р у б . —

ство

р уб . — к о п .

ство

р у б . —

 

 

 

коп.

 

коп.

 

 

 

коп.

/.

Технологическое

 

топливо

15—78

0,0052

 

0,0052

0-08

0,0051

0-08

0,0050

0-08

 

 

 

условном)

. . . .

 

 

0,0050

0—08

1а. Использование

отходящего

 

 

 

0—07

0—07

0—07

 

 

тепла

(—)

 

 

 

 

 

 

0—07

//.

Энергетические

затраты . .

X

X

 

X

1—37

X

1—38

X

1—39

X

1—41

 

 

В

том числе:

 

 

 

 

 

 

10,58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода техническая, м3 . .

0—0095

10,93

 

0—10

10,18

0—10

9,65

0—09

9,62

0—09

 

 

вода

химически

очищен­

0—1370

0,5659

 

0,5475

0 - 08

0,5269

0—07

0,4993

0—07

 

 

 

 

ная,

 

м3

 

 

 

 

 

0,4980

0—07

 

 

кислород, м3

 

 

 

0—017

52,5

 

53,0

0—90

53,5

0-91

54,0

0—92

55,0

0—94

///.

 

Основная

и

дополнитель­

X

X

 

X

0—37

X

 

 

 

 

 

 

 

ная

заработная плата . .

 

0—36

X

0—34

X

0—34

IV.

 

Сменное

оборудование,

ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

струмент

и

малоценный

X

X

 

X

1-17

X

1—17

X

1—17

 

 

 

 

инвентарь

 

 

 

 

X

1 — 17

V. Текущий

ремонт и

содержа­

X

X

 

X

1—60

X

 

 

1—41

 

 

 

ние

основных

средств . .

 

1—49

X

X

1—40

 

 

В

том числе

огнеупоры, т

X

0,0189

 

0,0178

0—80

0,0166

0—73

0,0162

0—71

0,0161

0—71

 

 

Из них:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кирпич

смолодоломито-

62—00

0,0064

 

0,0056

0—35

0,0047

0—29

0,0044

0-27

0,0043

0—27

 

 

 

вый

 

 

 

 

 

 

 

 

порошки

и массы . . . .

25—07

0,0021

 

0,0018

0 - 05

0,0015

0—04

0,0014

0—04

0,0014

0—04

VI. Работа

 

транспортных

це­

X

X

 

X

0—25

X

 

 

 

 

 

 

 

хов

 

 

 

 

 

 

 

0-25

X

0-25

X

0—25

VII.

Амортизация

 

основных

X

X

 

X

0—43

X

• 0—41

 

 

 

 

 

 

средств

 

 

 

 

 

X

0—39

X

0—39

VIII.

Прочие

расходы

цеха .

X

X

 

X

0—22

X

0—21

X

0—20

X

0—20

 

 

И т о г о

расходов

по пе­

X

X

 

X

5—42

X

5—27

 

5—14

X

5—15

 

 

ределу

 

 

 

 

 

 

X

IX.

 

Общезаводские

расходы .

X

X

 

X

0—29

X

0—29

X

0—28

X

0-28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с е г о

расходов . . . .

X

X

5—86

X

5—71

X

5—57

X

5—44

X

5—45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

138

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10*

 

 

 

 

 

 

139

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ