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

совых плавок, проведенных в отечественных кислородноконвертерных цехах. Статистическая обработка указан­ ных данных позволила установить связь между пылевыделением и интенсивностью продувки ванны кислородом (рис. 65), которая может быть выражена корреляцион­ ным уравнением

интенсивность подачи кислорода в период продувки и по­

чие тенденции к увеличению пылесодержания газов с по­ вышением интенсивности продувки подтверждается про­ мышленными и экспериментальными данными [79—81]. Как показывает практика работы отечественных и зару­ бежных кислородно-конвертерных цехов, в которых не применяется система отвода газов без дожигания и сред­ няя интенсивность продувки не превышает 3 м3/(мин-т), содержание железа в пыли составляет 50—60%, что поз­ воляет учитывать потери железа с отходящими газами. При существующих конструкциях фурм с повышением интенсивности продувки учет потерь железа с выносом несколько усложняется, так как увеличение пылевыделения при этом в значительной мере обусловлено более высоким выносом сыпучих при загрузке в конвертер [79, 80]. В результате доля окислов железа в пыли снижается, но абсолютная величина потерь железа возрастает. При­ менение фурм с рассредоточенной подачей кислорода при одинаковой интенсивности продувки позволит зна­ чительно снизить пылевыделение. Этому же будут спо­ собствовать мероприятия по снижению температуры в реакционной зоне путем применения инертных газоь, порошкообразных рудных материалов и т. д. Во всех перечисленных случаях уравнение (26) не применимо.

Сложный характер массопереноса в рабочем прост­ ранстве реторты, нестационарный тепловой режим, раз-

164

личные параметры и конфигурация конвертеров даже одной емкости, система кладки и качество применяемых огнеупоров и т. д. создают значительные затруднения в определении величины тепловых потерь при расчетах тепловых балансов кислородно-конвертерных плавок.

Вопросам тепловой работы кислородных конвертеров Б отечественной и зарубежной практике уделяется боль­ шое внимание [112—121]. Теоретические разработки и экспериментальные исследования в этом направлении позволили получить достаточно совершенную методику расчета тепловых потерь [120], определить температур­ ные поля футеровки и корпуса реторты, тепловые пото­ ки, термодинамические константы и т. д. Эти данные позволяют с высокой точностью оценить величину тепло­ вых потерь в конкретных производственных условиях.

На основе проведенных по указанной методике рас­ четов тепловых балансов кислородно-конвертерных пла­ вок в совокупности с расчетом материальных балансов были получены данные, положенные в основу определе­

передельного чугуна заложен значительный резерв по­ вышения эффективности кислородно-конвертерного про­ изводства. Получаемая экономия затрат в себестоимо­ сти стали при повышении температуры чугуна на каж­

туры металлозавалки и выхода годного. Получаемая экономия затрат на чугун, которая превалирует над уве­ личением затрат на лом и ферросплавы, является опре­ деляющей в изменении себестоимости стали при повы­ шении температуры передельного чугуна. При этом экономия затрат в результате снижения расхода шлакообразующих, кислорода и огнеупоров не оказывает су­ щественного влияния на изменение себестоимости стали.

Снижение удельного расхода кислорода при неиз­ менных интенсивности продувки и коэффициенте полез­ ного использования кислорода приводит при повышении температуры передельного чугуна к некоторому сокра­ щению продолжительности периода продувки. Сниже­ ние расхода шлакообразующих и соответственно умень-

165

Т а б л и ц а 34. Себестоимость углеродистой кипящей стали при различной температуре передельного чугуна

При т е м п е р а т у р е чугуна, "С

/. Сырье и основные материалы, т:

шение количества формирующегося шлака при постоян­ ных его основности и окисленностн улучшает условия службы рабочей футеровки. Однако выполненные рас­ четы показали, что указанные выше возможности в из­ менении параметров процесса не могут оказать заметно­ го влияния на увеличение годовой производительности агрегатов, а следовательно, и на изменение уровня всех условно постоянных затрат на передел. Поэтому при повышении температуры передельного чугуна изменение заводской капиталоемкости производства стали (табл. 35), как и изменение себестоимости, обусловлено влиянием тех же факторов.

Расчет приведенных затрат (рис. 66) позволил дать количественную оценку экономическому эффекту, полу­ чаемому при повышении температуры передельных чу­ гунов. Экономия затрат на производство углеродистой кипящей стали при повышении температуры передельно­

мия может иметь место лишь в том случае, если повы­ шение температуры передельного чугуна при заливке в конвертер достигается путем сокращения тепловых

Рис. 66. Влияние температуры передельного чугуна на величину при­ веденных затрат при производстве углеродистой кипящей стали:

168

вертерам) без дополнительных капитальных и эксплу­ атационных затрат.

Исследованием установлено, что температурные по­ терн чугуна при транспортировке его в чугуновозных" ковшах от доменных печей в миксерные отделения кон­ вертерных цехов составляют 3—8° С/ч. Сравнительно большой диапазон колебаний температурных потерь обусловлен в первую очередь состоянием футеровки чугуновозных ковшей. Значительные потери температуры чугуна, составляющие 30—40° С, наблюдаются при пере­ ливах его из ковшей в миксер и из миксера в заливоч­ ные ковши. За время пребывания чугуна в миксере по­ тери температуры составляют в среднем 4—6° С/ч. При температуре чугуна на выпуске из доменных печей 1450—1480° С, при заливке в конвертер она составляет 1280—1350° С. В среднем по отечественным цехам при существующей системе снабжения чугуном суммарные

чугуна и организации должного контроля за состоянием футеровки чугуновозных ковшей величину температур­ ных потерь можно снизить примерно на 20° С. При су­ ществующем темпе выпуска плавок в конвертерных це­ хах продолжительность оборота чугуна в миксерах при среднем по цехам значении коэффициента заполнения, равном 0,7, составляет 3,7—12,6 ч (средняя 7,6 ч).

На основе данных о температурных потерях в миксе­ рах и существующем темпе выпуска плавок в отечест­ венных кислородно-конвертерных цехах определено воз­ можное сокращение температурных потерь при достиже­ нии темпа выпуска плавок, отвечающего нормальным условиям работы цехов (табл. 36). Расчеты показали, что повышение температуры чугуна без каких-либо на это дополнительных затрат составит 13° С. Однако уве­ личение темпа производства не обеспечивает сокраще­ ния температурных потерь при переливах, поскольку число их при существующей системе снабжения цехов чугуном является минимальным. Тем не менее сокраще­ ние продолжительности внутризаводских перевозок,

Т а б л и ц а 36. Определение возможного сокращения температурных потерь в миксерных отделениях отечественных кислородно-конвертерных цехов*

*П о данным за 1970 г.

**При коэффициенте заполнения миксера, равном 0,7.

улучшение состояния футеровки чугуновозных ковшей, сокращение продолжительности оборота чугуна в мик­ сере позволят повысить температуру передельного чу­ гуна при заливке в конвертеры на 30—40° С. В результа­ те этого экономия в затратах на передел на каждый миллион тонн выплавки кислородно-конвертерной стали составит 0,4—0,5 млн. руб.

Помимо повышения температуры передельного чугу­

ложен в сокращении тепловых потерь в конвертерах, ко­ торые составляют 3—10% приходной части теплового баланса плавок. В отечественной [78, 122—124] и зару­ бежной [125—128] практике в конкретных условиях ра­ боты конвертеров определена структура теплового и ма­ териального балансов по периодам и плавке в целом. Влияние же емкости агрегатов и темпа выпуска плавок на величину тепловых потерь, а следовательно, и струк­ туру теплового баланса плавок не исследовали. Определениие этой зависимости имеет немаловажное значение

1 7 0

при решении различных технических и экономических задач в проектной практике и производственных усло­ виях.

Тепловые потери в конвертерах складываются из по­ терь тепла излучением через футеровку и отверстие гор­ ловины, с охлаждающей фурму водой и потерь при сво­ бодной конвекции воздуха в рабочем пространстве ре­ торт в отдельные периоды плавки.

Тепловые потери излучением через футеровку ретор­ ты определяли по уравнению удельной теплопередачи через многослойную стенку при стационарном тепловом режиме:

температурной газовой фазы с поверхностью футеровки коэффициент теплоотдачи cti настолько велик, что вели­ чиной 1 /«I в уравнении (27) можно пренебречь. Коэффи­ циент теплоотдачи от кожуха конвертера в окружающее пространство а2 рассчитывали по уравнению [129]

эффициента теплоотдачи по уравнению (28) изменение температуры на различных участках наружной поверх­ ности корпуса реторты (t2) определяли по данным [120], учитывающим влияние теплового воздействия фа­ кела в период продувки, а также металла и шлака при выпуске плавки. Входящие в уравнение (28) значения / определены на основе статистической обработки данных, характеризующих параметры реторт в диапазоне суще­ ствующих емкостей агрегатов (рис. 18 и 67). При этом полученные на основе корреляционного анализа зависи­ мости параметров реторт от емкости агрегатов (G, г) имеют вид

реторты, м.

В расчете теплового потока через корпус реторты значения коэффициента теплоотдачи конвекцией (осг) принимали средними за кампанию футеровки (рис. 68). Эти данные положены в основу определения величины удельного теплового потока (q ) через футеровку и кор­ пус реторты по уравнению (27).

Термическое сопротивление слоев кладки и корпуса реторты определено для стенки, показанной на рис. 69. Такая кладка наиболее характерна в настоящее время для мировой практики кислородного конвертеростроения. Скорость износа (мм за плавку) смолодоломитового рабочего слоя принималась постоянной в рассматри­ ваемом диапазоне емкостей кислородных конвертеров. Значения коэффициентов теплопроводности [К, ккал/ (м'Х У(ч-град)] в расчетах термического сопротивления слоев кладки принимали с учетом характера распределения температур по сечению кладки [115] и ее разгара за кампанию. Толщину арматурной магнезитовой футеров­ ки, набивного теплоизоляционного слоя (80% магнези­ та) и рабочей смолодоломитовой футеровки в начале кампании устанавливали методом статистической обра­ ботки отечественных и зарубежных данных о конструк­ ции футеровок конвертеров различной емкости

172

173