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

П р и м е ч а н и е . В числителе — млн. т в год, в знаменателе — доля в общей выплавке, %.

емкости ранее сооруженных конвертеров и частично пе­ реоборудованием мартеновских цехов в кислородно-кон­ вертерные.

Мощность современного кислородно-конвертерного цеха в составе двух конвертеров достигает 4,0—4,5 млн. т, а в составе трех конвертеров 5,8 млн. г. При сооружении цеха с тремя 350-г конвертерами (г. Беекерверт) мощ­ ность цеха увеличится с 4 до 7 млн. т [4] . В подавляю­ щем большинстве кислородно-конвертерные цехи имеют мощность, не превышающую 3 млн. т.

По данным на начало 1972 г., доля таких цехов в об­ щем количестве кислородно-конвертерных цехов в мире составляет 81,1% (рис. 3). В мировой практике сталепла­ вильного производства при наличии определяемых конъ­ юнктурными условиями значительных резервных мощно­ стей оценка производственных мощностей кислородноконвертерных цехов зачастую носит субъективный характер и не отражает действительных возможностей

Рис. 2. Рост мощностей кислородно-конвертерного производ­ ства (/) и средней емкости конвертеров (2) в мире

Рис. 3. Распределение кисло­ родно-конвертерных цехов по мощности

обусловлено и отсутствие связи между средней по стра­ нам номинальной емкостью конвертеров и их удельной мощностью, отнесенной к единице емкости (табл. 3).

Развитие кислородно-конвертерного производства ха­ рактеризуется строительством цехов с различным числом агрегатов — от 1 до 5. На данном этапе преобладают цехи в составе двух конвертеров (табл. 4). Однако име­ ет место явно выраженная тенденция к увеличению чис­ ла устанавливаемых в цехах конвертеров, которая во многом определяется улучшением производственно-тех­ нических показателей работы агрегатов и в первую оче­ редь повышением стойкости футеровки и сокращением цикла плавки. В результате за период с 1964 по 1971 г. доля цехов в составе двух конвертеров сократилась на 6,4%, а цехов с тремя и более конвертерами возросла на 17,0%. В настоящее время доля цехов с тремя конверте­ рами в ряде стран (Австрия, Испания, Канада, Италия и Япония) уже является преобладающей.

Рост производства кислородно-конвертерной стали

имеют мощность в пределах 3,7—5,3 млн. г, в то время как в США производственная мощность цехов в составе трех конвертеров емко­ стью 180—190 г 2,7—3,6 млн. т [5].

12

Т а б л и ц а 3. Мощность и средняя номинальная емкость конвертеров в страпах мира

жает возрастать. Уже находятся в эксплуатации агре­

13

Т а б л и ц а 4. Ввод в эксплуатацию кислородно-конвертерных цехов с учетом числа и емкости установленных в них агрегатов

14

вертеров. Так, в 1966 г. реконструирован цех фирмы Dominion Foundries and Steel (Канада) с увеличением емкости конвертеров с 60 до 130 т. Заменяются конверте­ ры с увеличением их емкости на заводах Спенсер (Анг­ лия) и в Фонтана (США) [7, 8] . В результате такой ре­ конструкции производительность цехов резко возрастает.

По мере освоения и развития кислородно-конвертер­ ного производства структура сталеплавильного производ­ ства претерпевала значительные изменения. Последние характеризуются в первую очередь сокращением вы­ плавки стали в мартеновских печах и увеличением ее в конвертерах. Расширение конвертерного производства во многих развитых странах сопровождается остановкой мартеновских печей и их консервацией. Строительство кислородно-конвертерных цехов на месте демонтируемых мартеновских производится крайне редко. Большая часть фирм и металлургических предприятий сооружает конвертерные цехи на свободных площадях заводов. Так, в США можно указать, по крайней мере, 12 заводов, на которых конвертерные цехи были построены на сво­ бодных площадях при полном или частичном выводе из эксплуатации мартеновских печей после освоения кон­ вертерного производства. Всего три цеха построены на месте демонтированных мартеновских печей и бессеме­ ровских конвертеров (в Гейри, Лорейне и Буффало). Вместе с тем отдельные конвертерные цехи сооружаются с использованием существовавших зданий и оборудова­ ния. К таким цехам относится цех с двумя 270-г конвер­ терами в Экорсе, где компоновкой предусмотрено ис­ пользование здания бессемеровского цеха в качестве шихтарника, а разливочные краны мартеновского це­ ха № 2 (в дальнейшем остановленного) обслуживают разливку конвертерной стали. Использовала существую­ щее здание электроцеха и фирма Мс Louth Steel (США), которая в 1954 г. установила конвертеры на месте де­ монтированных электропечей.

В настоящее время можно указать лишь несколько конвертерных цехов, агрегаты которых установлены не­ посредственно в главных корпусах мартеновских цехов с использованием их металлоконструкций и оборудова­ ния. К ним относятся цехи в Муроране, Камаиши и Хирохате (Япония), в Пьомбино и Корнильяно (Италия), а также в Ньюкасле (Австралия).

15

На большинстве заводов остановка мартеновских пе­ чей производится,-как правило, после пуска конвертер­ ного цеха. При этом лишь в редких случаях осуществля­ ется полный либо частичный демонтаж мартеновских пе­ чей. Следует отметить, что при замене мартеновского производства конвертерным в большинстве случаев из эксплуатации выводятся морально устаревшие малопро­ изводительные мартеновские печи сравнительно неболь­ шой емкости, для которых, по мнению специалистов [9], нецелесообразно расходовать значительные средства на строительство очистных сооружений. Так, в США за пе­ риод с 1957 по 1970 г. число мартеновских печей сокра­ тилось [10]: емкостью до 130 т с 311 до 55, или в 5,7 раза; емкостью от 131 до 200 т с 312 до 220, или в 1,4 раза; емкостью от 201 до 300 т с 118 до 93, или в 1,3 раза.

Вцелом тенденция к демонтажу мартеновских печей для замены их конвертерами не имеет всеобщего харак­ тера и в настоящее время кислородные конвертеры уста­ навливаются в основном в новых специально построен­ ных зданиях.

Впоследнее время кислородно-конвертерные цехи все чаще оборудуются установками непрерывной разливки стали {УНРС). В 1969 г. этот метод разливки применял­ ся в 28 или 149 цехов, находящихся в эксплуатации, и на­ мечалось внедрить еще в 28 цехах [11]. Хотя сочетание кислородно-конвертерного процесса с непрерывной раз­ ливкой стали обеспечивает наиболее высокую по срав­ нению с другими сталеплавильными процессами степень использования УНРС 1 и способствует созданию высоко­

производительных установок, последние используются в конвертерных цехах в большинстве случаев наряду с обычной разливкой в изложницы. Исключение состав­

непрерывным способом. В последнее время намечено строительство двух кислородно-конвертерных цехов в Оита (Япония) и вблизи Марселя (Франция), где вся выплавляемая в конвертерах большой емкости сталь бу­ дет разливаться только на УНРС [12, 13].

1 Благодаря соответствию продолжительности цикла плавки в конвертерах с циклом ее разливки на УНРС, обеспечивающим воз­ можность организации разливки плавки на плавку.

16

Кислородно-конвертерные цехи в основном работают по так называемой классической системе с резервом или частичным перекрытием циклов, для которой характерна стационарная установка конвертеров на рабочих стен­ дах1 . Помимо применяемого в этих цехах способа раз­ ливки стали (в изложницы или на УНРС), на их конст­ руктивно-планировочные решения существенное влияние оказывают состав шихтовых материалов, способы завал­ ки скрапа, доставки и хранения чугуна, отвода, охлаж­ дения и очистки конвертерных газов, а также примене­ ние вакуумирования и аргонного перемешивания стали перед разливкой.

Лом загружается в конвертеры либо напольными за­ валочными машинами с объемом скипов от 3 до 70 м3, либо мостовыми или полупортальными кранами.

Доставка и хранение чугуна осуществляются по двум схемам, имеющим принципиальные отличия. Одна из этих схем предполагает доставку чугуна в цех в чугуновозных ковшах и его хранение в миксерах, другая — при­ менение для доставки и хранения чугуна ковшей миксерного типа, емкость которых зачастую не согласуется с емкостью кислородных конвертеров и колеблется в пре­

Из общего количества находящихся в эксплуатации кислородно-конвертерных цехов 74% применяют систему мокрой очистки конвертерных газов и 26% систему сухой очистки. В США сухую газоочистку применяет половина цехов. Улавливаемая пыль в большей части (60%) по­ ступает на агломерацию и в меньшей (10%) в производ­ ство окатышей (в основном в Японии). В практике кис­ лородного конвертирования все шире используются системы отвода конвертерных газов без дожигания. Наи­ большее распространение получила система IRSID— CAFL, которой оборудованы 32 конвертера [14]. В нес­ колько меньшей степени находит применение японская система OG. Более 20 таких систем находятся в эксплу-

1 В мировой практике шесть цехов ^работают по системе с заме­ ной реторт крановыми или напольными средствами.

атацйи в Японии [15], а также в США, Англии и неко­ торых других странах [16—18].

В кислородных конвертерах выплавляется сталь практически всего марочного сортамента, который осво­ ен в мартеновском производстве, а также ряд марок ле­ гированной стали электропечного сортамента [19—21]. С технологической точки зрения увеличение емкости кон­ вертеров в диапазоне существующих ее значений не соз­ дает дополнительных затруднений в ведении процесса. Поэтому даже в крупных конвертерах выплавляется сталь широкого марочного сортамента. Проводятся ис­ следования по разработке технологии производства в кон­ вертерах сталей высоколегированных марок, причем исследования ведутся в направлении как приспособления обычной технологии конвертерной плавки к производству легированной стали, так и создания принципиально новых процессов, в том числе с селективным окислением компонентов шихты и дуплекс-процессов (электропечь — конвертер, конвертер — вакуумная камера и др.). Доля выплавки легированной стали в конвертерах непрерывно

кислородно-конвертерного производства является интен­ сификация его. Значительные достижения в этой области имеются в Японии, ФРГ и США [4, 23—25]. Сокращение цикла плавки достигается улучшением организации ра­ боты конвертеров (сокращением простоев), использова­ нием шихтовых материалов высокого и стабильного ка­ чества, повышением интенсивности продувки. Так, про­

В настоящее время в практике кислородного конвер­ тирования достигнуты значительные успехи в отношении повышения стойкости огнеупоров рабочей футеровки кон­ вертеров, чему способствовали интенсификация процес­ са, улучшение качества огнеупоров, совершенствование

.18

технологических режимов ведения плавки, конструкции кладки и применение торкретирования. Благодаря этому стойкость футеровки конвертеров доведена на отдельных заводах до 1000 и более плавок. Например, в США стой­

теров фирмы Ford Motor в Дирборне 1518 плавок [27]. Аналогичные показатели стойкости футеровки характер­ ны и для ряда цехов Японии [29].

В целях повышения конкурентоспособности кислород­ но-конвертерного производства с другими сталеплавиль­ ными процессами и его гибкости в отношении варьиро­ вания состава шихты находят применение предваритель­ ный нагрев лома кислородно-топливными горелками и

19