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

Последние нашли применение только при производстве легированных сталей (легирование экзотермическими брикетами и смесями в ковше [182, 183] или непосред­ ственно в конвертере [184]).

Кроме отмеченных способов, можно отметить также способ, связанный с предварительным нагревом флюсов, кислорода и чугуна [157]. Однако этот способ, несмотря на значительные трудности, приводит к сравнительно не­ большим результатам.

Выбор того или иного метода переработки повышен­ ного количества скрапа в конвертере диктуется не столь­ ко технологическими возможностями, сколько экономи­ ческими соображениями. В связи с этим представляет интерес сравнительный анализ экономических показате­ лей кислородно-конвертерной плавки с повышенным расходом лома в шихте при различных методах прове­ дения плавки.

Каждому из методов переработки повышенного ко­ личества лома в шихте конвертеров присущи характер­ ные особенности технологии передела и связанные с ней структура металлозавалки и выход годного, без которых обоснованное определение сравнительной эффективности указанных методов в сопоставимых условиях становится невозможным. Для обеспечения сопоставимости показа­ телей данные о структуре металлозавалки и выходе год­ ного при различных вариантах установлены, исходя из нормальных их значений для обычной технологии (табл. 58) с учетом возможных изменений при различ­ ных вариантах переработки повышенного количества лома в шихте конвертеров, которые установлены анали­ зом опубликованных производственных результатов и расчетных данных о материальных и тепловых балансах плавок. При определении выхода годного учитывали по­

щение угара компонентов чугуна с уменьшением его до­ ли в шихте, обусловленное технологией изменение по­ терь железа со шлаком (при постоянной по всем вариан­ там его основности), изменение потерь металла с выно­

264

//.Отходы и брак,

т(-):

плавиковый шпат . . . . 0,0024 0,0018 0,0018 0,0018 0,0018 0,0018 0,0018

агломерат . . 0,0107 0,0107 0,0107 0,0107 0,0107 0,0107 0,0107

установлено специально проведенным исследованием, при постоянной интенсивности продувки пропорциональ­ но ее продолжительности. Механические потери металлошихты с выбросами из-за отсутствия производствен­ ных данных по всем вариантам приняты постоянными. Потери с корольками принимались пропорциональными количеству шлака, установленному на основании мате­ риального баланса плавки. Отходы на разливке и брак, мало зависящие от технологии передела, принимали во всех случаях постоянными.

Данные табл. 58 позволяют заключить, что любое из существующих мероприятий по увеличению доли лома в шихте конвертеров сверх оптимальных по тепловому балансу значений сопряжено со снижением выхода год­ ного, причем степень этого снижения находится в тесной связи с технологией передела. Так, при использовании в шихте предварительно нагретого вне сталеплавильно­ го агрегата лома уменьшаются цикл плавки и величина тепловых потерь, что позволяет соответственно сокра­ тить долю чугуна в шихте, обеспечивая тем самым уве­ личение выхода годного путем снижения угара компо-

266

должительности плавки, стойкости футеровки к произво­ дительности агрегатов.

Продолжительность плавки по всем вариантам уста­ новлена, исходя из ее значений, отвечающих нормаль­ ным условиям работы агрегатов при оптимальном по тепловому балансу расходе лома. При этом изменения в продолжительности отдельных периодов плавки, обус­ ловленные особенностью технологии передела, устанав­ ливались с учетом опубликованных производственных результатов и полученных на их основе расчетных дан­ ных. Расчеты проведены при условии использования ло­ ма с плотностью 1,5 т/м3 и значительного увеличения скорости завалки. Объем лома при расходе 450 кг/т со­ ставит 34,5 м3, что не позволяет заваливать его в один прием, так как при этом высота слоя лома в конверте­ ре составит около 2,75 м и он не будет полностью по­ крыт заливаемым чугуном. Это может вызвать закозление шихты и неизбежно приведет в период продувки к отражению кислородной струи на футеровку, увеличи­ вая тем самым ее износ. Кроме того, при применении кислородно-топливных горелок быстрый прогрев сверху такого слоя холодной шихты невозможен. В связи с этим в расчете при увеличении доли лома в шихте до 450 кг/т предусматривалась завалка в два приема, чем и объяс­ няется увеличение продолжительности этого периода плавки. Кроме того, продолжительность завалки скрапа при нагреве его вне сталеплавильного агрегата принята скорректированной на возможные при этом задержки из-за образования мостов и приваривания кусков горя­ чего скрапа к поверхности мульд (табл. 59). Продолжи­ тельность периода прогрева скрапа при применении кис­

использовании мазутных горелок объясняется более низ­ ким их термическим к. п. д. и необходимостью очистки мазутоподводящих шлангов и фурмы паром, проводи­ мой перед началом и по окончании продувки в течение 1,5—2,0 мин [159]. Сокращение продолжительности пе-

1 Для газо-кислородных горелок 45%, для мазуто-кислородных 40% [163, 164].

271

риода заливки чугуна (табл. 59) обусловлено его мень­ шим расходом на плавку при повышенном содержании лома в шихте. Однако это сокращение находится в за­ висимости от изменения расхода чугуна, так как продол­ жительность крановых операций (30—40% продолжи­ тельности периода) во всех вариантах предполагается постоянной. Длительность продувки установлена на ос­ новании данных материальных балансов о количестве окисляющихся компонентов шихты при интенсивности продувки, отвечающей нормальным условиям. При на­ греве лома вне сталеплавильного агрегата или непосред­ ственно в конвертере с применением топливно-кислород- ных горелок основной причиной сокращения против обычной на 15% продолжительности периода продувки является снижение доли чугуна в шихте, а следователь­ но, и количества окисляющихся ее компонентов.

При применении в качестве топлива карбидов каль­ ция и кремния содержание углерода в шихте не снижа­

применении карбидов кремния и ферросилиция увеличе­ нию продолжительности продувки способствует повышен­ ное содержание кремния в шихте, а при применении

в шихте и она возрастает по сравнению с обычной при­ мерно на 6—22%. Продолжительность прочих периодов плавки по всем вариантам, за исключением случая, ког­ да в качестве дополнительного источника тепла приме­ няют карбид кальция, принята одинаковой, соответст­ вующей нормальным условиям работы агрегатов. При использовании кускового карбида кальция увеличение продолжительности периода повалки связано с наличи­ ем пенистых шлаков, образование которых обусловли­ вается замедленной скоростью реагирования карбида кальция, а следовательно, и недостаточно высокими ско­ ростями подъема температуры ванны. Образующийся шлак недостаточно жидкоподвижен и, захватывая вы­ деляющиеся пузырьки СО, вспенивается, что затрудняет отбор проб при повалках. Увеличенный при этом в 3—

272

4 раза расход плавикового шпата не позволяет полно­ стью избежать вспенивания шлаков [175]. Поэтому про­ должительность указанного периода скорректирована с учетом опубликованных производственных данных. Прочие периоды плавки включают осмотр, корректиров­ ку по химическому составу и температуре. При примене­ нии карбида кальция процент плавок, требующих такой корректировки, резко возрастает вследствие характер­ ных для этого способа затруднений в визуальном опре­ делении окончания продувки. Дело в том, что карбид кальция, имеющий высокую температуру плавления (2300°С), реагирует в конце процесса после падения факела, образующегося в период продувки. Возникаю­ щая при этом вспышка затрудняет визуальный конт­ роль, увеличивая тем самым процент плавок, требующих корректировки состава и температуры. Поэтому в ис­ следовании продолжительность данного периода увели­ чена по сравнению с обычной в соответствии с достигну­ тыми на практике показателями. Полученные таким об­ разом данные о продолжительности цикла плавки при

поэтому они взяты за основу для дальнейших техникоэкономических расчетов.

Изменение стойкости футеровки (в плавках) относи­ тельно ее уровня при обычной технологии принималось пропорционально изменениям количества и окисленности формирующего шлака, а также времени контакта расплава с футеровкой без учета возможного снижения ее стойкости в связи с механическими повреждениями при двукратной завалке лома. Это позволило получить данные, хорошо согласующиеся с достигнутыми в зару­ бежной практике результатами. Определяющие структу­ ру баланса времени работы агрегатов цикл холодного ремонта и удельные текущие простои, как не зависящие от технологии передела, по всем вариантам приняты по­ стоянными. Баланс времени и определенная, исходя из него, производительность агрегатов приведены в табл.59. При содержании лома в шихте 450 кг/т, как и при. ра­ боте по обычной технологии, цех принимается в составе трех конвертеров емкостью 100—130 т, работающих по классической системе и с заменой реторт. Последнее вы­ звано тем обстоятельством, что степень влияния техно-

273

логии передела на уровень технико-экономических пока­ зателей процесса в значительной мере определяется си­ стемой работы цеха.

Как видно из табл. 59, наиболее перспективным из рассматриваемых способов переработки лома в шихте конвертеров с точки зрения производительности являет­ ся вариант нагрева лома вне сталеплавильного агрегата.

Стоимость цехов при различных вариантах техноло­ гии установлена, исходя из стоимости цеха с тремя 100— 130-г конвертерами, с учетом ее изменений, обусловлен­ ных технологией передела. Так, по всем вариантам уч­ тены изменения в стоимости шихтового отделения магнитных материалов. При нагреве лома вне сталепла­ вильного агрегата и применения кислородно-топливных горелок в стоимость цехов включена стоимость фурм с механизмами подъема, трубопроводов природного га­ за и мазута, хранилищ мазута. Кроме того, в стоимость цеха включены также стоимость отделения нагрева скрапа, нагревательных печей, мульд объемом 20 ж3 , пе­ регрузочных кранов, траверс и т. д. При использовании карбида кальция в стоимость цеха дополнительно вклю­ чена стоимость контейнеров для его транспортировки и хранения и завалочных бункеров. При применении кар­ бида кремния и ферросилиция несколько возрастает по­ требность в шлаковых ковшах и таре для хранения ма­ териалов. При определении дополнительной стоимости цехов стоимость единицы существующего оборудования принималась фактической. Стоимость оборудования, от­ сутствующего в действующих цехах (нагревательные печи, мульды объемом 20 м% и т. д.), установлена на основании расчетного его веса и фактической стоимости единицы веса соответствующего оборудования. Пред­ ставленные в табл. 59 данные о величине удельных ка­ питальных затрат в собственно сталеплавильные цехи получены отнесением их стоимости к годовой производи­ тельности.

Установленные в результате специального изучения уровень и структура капитальных затрат в общезавод­ ское хозяйство для оптимального по тепловому балансу расхода лома положены в основу при определении уров­ ня указанных затрат по всем рассматриваемым вариан­ там. При этом пересчет произведен в соответствии с ме­ няющейся производительностью цехов на основе полу-

274