
книги из ГПНТБ / Роменец, В. А. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства
.pdfвождается 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
2М |
|
|
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 |
|
|
||||||
|
(в |
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 |