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

Т а б л и ц а 05. Производительность труда при переработке цовышенного количества лома в шихте конвертеров путем использования внешних источников тепла*1

/.Количество трудящих­ ся*2

1.Кислородно-кон­

2.Услуги цехов и

хозяйств завода непосредственно конвертерному це­ ху:

производство чу-

292

всталепла­

в электропечах при существующих условиях неэффек­ тивна [48]. В связи с этим вариант развития сталепла­ вильного производства на базе строительства кислород­ ных конвертеров, перерабатывающих повышенное коли­ чество лома, может экономически оправдать себя в том случае, если при содержании лома в шихте 450 кг/т (средний фактический расход лома на 1 т мартеновской и кислородно-конвертерной стали) конвертерное произ­ водство окажется более эффективным, чем мартенов­ ское. Однако проведенные расчеты показали, что при

293

применении топливных горелок и твердого топлива при­ веденные затраты значительно выше, чем в современных мартеновских цехах. Лишь при нагреве скрапа вне ста­ леплавильного агрегата приведенные затраты оказыва­ ются ниже. Но это справедливо при условии строгого контроля за температурой факела горелок и температу­ рой скрапа, обеспечивающего более высокий выход год­ ного по сравнению с другими методами нагрева и исклю­ чающего простои в период завалки горячего скрапа. Рас­ четы показывают, что при снижении выхода годного до его значений, имеющих место при применении топлив­ ных горелок (91,0%), указанный метод (даже при отсут­ ствии простоев в период завалки скрапа), как и все про­ чие, оказывается экономически неэффективным1 . В та­ ком случае вариант развития сталеплавильного произ­ водства на базе кислородных конвертеров, работающих с повышенным количеством лома, экономически неэф­ фективен. Однако может сложиться такое положение, когда в каком-либо районе наличные ресурсы лома мо­ гут обеспечить средний его расход на 1 т стали, более низкий, чем в целом по СССР, но выше, чем 270 кг/т. В таком случае встает вопрос о том, каким процессом наиболее эффективно перерабатывать металлошихту та­ кого состава. В связи с этим было определено содержа­ ние лома в шихте кислородных конвертеров, при кото­ ром приведенные затраты (при оценке лома по себесто­ имости чугуна с учетом технологической ценности лома) одинаковы с мартеновскими в современных цехах. Оно. составляет не более 335—340 кг/т. Однако при этом кон вертерное производство не имеет преимуществ перед со­ временным мартеновским и в то же время не обеспечи­ вает переработки всего образующегося в стране лома.

Следует отметить, что интерес, проявляемый за рубе­ жом к увеличению расхода лома в шихте кислородных конвертеров, свидетельствует об актуальности вопроса использования имеющихся ресурсов лома и может быть объяснен в ряде случаев следующими обстоятельствами. Хронический недогруз мощностей сталеплавильного про­

294

на снижение производительности конвертеров, которое компенсируется переходом на более уплотненный гра­ фик работы или выводом части агрегатов из резерва. При этом может обеспечиваться большая гибкость ра­ боты в отношении состава шихты и экономия капиталь­ ных затрат на производство чугуна со снижением из­ держек производства при ценах на лом (на внутреннем рынке), значительно более низких, чем себестоимость жидкого чугуна. В ряде случаев переработка повышен­ ного количества лома в шихте кислородных конвертеров является вынужденной мерой, обусловленной при благо­ приятной конъюнктуре стремлением сохранить неизмен­ ным или даже расширить портфель заказов и тем самым, несмотря на некоторое повышение издержек производ­ ства, добиться увеличения массы прибыли. Так, на за­ воде фирмы Pittsburgh Steel (США) в период остановки на капитальный ремонт доменной печи при нехватке в результате этого чугуна, чтобы не нарушить графика по­ ставок продукции, вынуждены были пойти на увеличе­ ние доли лома в шихте конвертеров путем применения карбида кальция и уплотненный график работы. По тем же причинам намечается организация предварительного нагрева лома в кислородно-конвертерном цехе с агрега­ тами емкостью 85 т на заводе фирмы Кавасаки сэйтэцу в Тиба (Япония) [189].

Более низкая годовая производительность зарубеж­ ных мартеновских печей, в частности американских, по сравнению с отечественными [187] снижает их техникоэкономические показатели относительно конвертеров. Последнее обстоятельство также может обусловить по­ лучение несопоставимых выводов при сравнении эффек­ тивности переработки лома в мартеновских печах и кон­ вертерах.

Развитие сталеплавильного производства за рубежом почти исключительно путем строительства кислородноконвертерных цехов, что во многом обусловлено особен­ ностями капиталистической системы хозяйства, вызыва­ ет необходимость поисков возможностей повышения рас­ хода лома в конвертерном производстве. В условиях нашей страны повышение содержания лома в шихте кис­ лородных конвертеров в рассмотренных пределах путем различных технических мероприятий, увеличивающих расход тепла на протекание процесса, при установлен-

295

ных производственно-технических показателях в общем случае является экономически неэффективным. Исклю­ чение составляет лишь нагрев скрапа вне сталеплавиль­ ного агрегата. Однако выводы об эффективности этого метода по сравнению с другими основаны лишь на рас­ четных данных и поэтому они не являются окончатель­ ными. Опробование указанной технологии хотя бы в по­ лупромышленных условиях позволит сделать оконча­ тельный вывод об экономической целесообразности ши­ рокого применения его в промышленности. Полученные расчетные данные являются обнадеживающими, что по­ зволяет рекомендовать метод нагрева скрапа вне стале­ плавильного агрегата к полупромышленному опробова­ нию. На целесообразность применения такого метода указывается и в зарубежных публикациях [163, 188].

времени работы сталеплавильных агрегатов, а следова­ тельно, и их годовая производительность, с которой не­ посредственно связаны величина удельных капиталовло­ жений и уровень расходов по переделу. Кроме того, стойкость футеровки определяет величину удельного расхода огнеупоров и расходы, связанные с проведени­ ем холодных ремонтов. Одним словом, через себестои­ мость продукции и ее капиталоемкость показатель стой­ кости футеровки в той или иной мере определяет эконо­ мическую эффективность производства. Этим и объяс­ няется стремление к достижению с минимальными затратами максимально возможной стойкости футеровки. Особенно остро стоит проблема повышения стойкости футеровки кислородных конвертеров, поскольку по срав­ нению с другими сталеплавильными процессами влияние ее на уровень экономических показателей передела наи­ более существенно.

Наряду с совершенствованием технологии передела, метода кладки, конструкции футеровки, качества огне-

296

торкретирования футеровок кислородных конвертеров вообще не проводилось. Поскольку актуальность этого вопроса не вызывает сомнений, необходимо провести специальное исследование с целью определения приме­ нительно к отечественным условиям эффективности тор­ кретирования и возможных границ применения его на практике. Окончательные результаты получены по опуб­ ликованным производственным и расчетным данным, причем за основу во всех случаях принимались установ­ ленные по фактическим данным производственно-техни­ ческие показатели работы кислородно-конвертерных He­

's О 200 400 В00 ООО W00 0 200 400 600 800 W00

Стойкость футеровка, плавки

Рис. 92. Связь между продолжительностью цикла плавки, стойкостью футеровки и годовой производительностью кислородно-конвертерных цехов при различных системах работы (состав цеха ЗХЮО—130 т; масса плавки 115 г; удельные текущие простои 0,12 сутки/сутки; про­ должительность холодного ремонта 3,0 сутки):

298

хов с агрегатами емкостью 100—130 т. Число агрегатов в цехе во всех случаях принято равным трем. Степень влияния изменений стойкости футеровки путем торкре­ тирования на годовую производительность цехов нахо­ дится в тесной связи с системой их работы (рис. 92). Это при одинаковом увеличении стойкости окажет раз­ личное влияние на изменение удельных капиталовложе­ ний и условно постоянных затрат. Поэтому наряду с классической системой рассматривается работа агрега­ тов с перекрытием циклов и с заменой реторт.

В мировой практике нашли применение две програм­ мы торкретирования. Первая основана на положении, что сталь как можно дольше следует производить с ис­ пользованием торкрет-материалов в качестве огнеупор­ ного покрытия, и предполагает применять торкретирова­ ние с начала кампании конвертера. Вторая программа предполагает проведение торкретирования с момента образования участков повышенного износа футеровки. На рис. 93 схематично представлен порядок торкретиро­

огнеупорной массы на подверженные повышенному из­ носу участки футеровки. При этом масса наносится слоя­ ми толщиной примерно 6—7 мм с последующим обжи­ гом каждого слоя. Общая толщина навариваемого та­ ким образом слоя достигает около 25 мм. Такое торкре­ тирование, проводимое раз в сутки, еще не может обес­ печить полной равностойкости футеровки по всему ее профилю. В результате, несмотря на применение торкре­ тирования, обнаруживаются участки повышенного изно­ са футеровки. Именно с этого момента начинается вто­ рой этап программы торкретирования (Щ-3, рис. 93). В этот период навариваются участки наибольшего изно­ са футеровки два раза в сутки с интервалом в 12 ч. Меняется и гранулометрический состав торкрет-масс — увеличивается размер зерен магнезитовой фракции. Об­ щая толщина навариваемого слоя торкрет-футеровки составляет в этот период примерно 50 мм. Наварка про­ изводится послойно в три-четыре приема с последующим обжигом каждого слоя. Кампания футеровки при осуще­ ствлении I I программы складывается из двух периодов.

Первый представляет собой обычную работу без ис­ пользования мероприятий по обеспечению равностойкости футеровки («1-2, рис. 93). С момента возникновения участков повышенного износа футеровки начинается ши­ рокое применение торкретирования («п-з, рис. 93), ко­ торое проводится по аналогии со вторым этапом I про­ граммы.

При сравнении указанных программ торкретирования более предпочтительной представляется I I программа. Дело в том, что средняя скорость износа торкрет-футе­ ровки независимо от применяемой программы торкрети­ рования является в одинаковых производственных усло­

теров фирмы Ford Motor Со, величину порядка 3,0— 3,5 мм за плавку1 . В результате в любых конкретных производственных условиях при достижении в результате торкретирования определенной стойкости футеровки не­ обходимо нанесение на нее независимо от применяемой программы слоя торкрет-материалов определенной тол-

300