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

венно-технических показателей процесса; последними определяются величины по статьям баланса времени ра­ боты агрегатов, что в первую очередь относится к циклу плавки, стойкости футеровки и циклу холодного ремон­ та. С увеличением N это требование приобретает еще большее значение, усложняя тем самым организацию работы цеха. Коэффициент использования конвертеров,

с перекрытием циклов; коэффициент использования кон­ вертеров при работе по системе с заменой реторт равен 0,86 (рис. 13, кривая 3). Кроме того, при классической системе минимальная стойкость футеровки, обеспечива­ ющая при прочих равных условиях непрерывность ра­ боты (N—1) из N установленных в цехе конвертеров, возрастает опережающе по отношению к N (рис. 13, кривая 4), что также создает определенные трудности в увеличении числа конвертеров в таком цехе. С орга­ низационной точки зрения, если уровень устойчиво до­ стигнутых производственных показателей гарантирует непрерывность работы (N—1) из N установленных кон­ вертеров, предпочтительным при классической системе работы следует считать цех в составе трех-четырех кон­

тырьмя конвертерами. Строительство цехов в составе трех конвертеров в последнее время приобретает все более широкий размах. Имеется уже опыт эксплуата­ ции цеха в составе четырех конвертеров в одном блоке [53]*. Вопрос об оптимальном составе кислородно-кон­ вертерного цеха при классической системе работы в каж­ дом отдельном случае должен решаться в увязке с кон­ кретными условиями производства (особенности техно­ логии передела, емкость агрегатов и т.д.) и техникоэкономическими показателями (особенно капиталовло­ жений в объекты основного и вспомогательных произ­ водств) .

* Такой цех функционирует с весны 1967 г. на заводе Рейнхаузен фирмы Krupp Huttenwerke A. G. Масса выпускаемых плавок состав­ ляет около 120 т.

62

Анализ факторов, определяющих продолжительность плавки в агрегатах различной емкости

Решение вопросов, касающихся экономической целе­ сообразности внедрения новых конструктивных прора­ боток или различных мероприятий по совершенствова­ нию технологии передела, возможно только при нали­ чии данных, характеризующих работу агрегатов в нор­ мальных условиях. Дело в том, что достигнутый уро­ вень показателей процесса зачастую не отражает дейст­ вительных его возможностей в силу имеющихся техно­ логических и организационных недостатков в работе аг­ регатов и цехов. Исключение влияния последних позво­ ляет установить уровень производственно-технических показателей для нормальных условий протекания кисло­ родно-конвертерного процесса. Применение таких пока­ зателей в проектной и исследовательской практике, а также при сравнительном анализе работы кислородноконвертерных цехов обеспечивает сопоставимость усло­ вий сравниваемых вариантов.

Продолжительность конвертерной плавки является одним из основных показателей процесса. Она оказыва­ ет непосредственное влияние на структуру баланса вре­ мени работы агрегатов, условия службы футеровки и оборудования, величину топливно-энергетических затрат, а также на материальный и тепловой балансы плавки и, как следствие этого, в значительной степени определя­ ет уровень всех экономических показателей кислородноконвертерного процесса.

В связи с этим практический интерес представляет исследование влияния конструктивных особенностей тех­

Нормальная продолжительность периодов кислород­ но-конвертерной плавки установлена по данным плавочного контроля при производстве углеродистой кипящей стали (Зкп) в отечественных цехах с агрегатами емко­ стью от 30 до 250 т. В ряде случаев при определении

64

продолжительности выполнения отдельных операций (заделка летки, уход за горловиной и т. д.), которые не фиксируются в плавильных картах, привлекались дан­ ные хронометражных наблюдений. Помимо указанных, в работе широко использованы данные зарубежной пра­ ктики за 1967—1970 гг., отвечающие относительно близ­ ким к отечественным условиям работы кислородно-кон­ вертерных цехов, что в первую очередь относится к вы­ плавляемому сортаменту и составу шихтовых материа­ лов. Нормальная продолжительность периодов цикла кислородно-конвертерной плавки и характер ее зависи­ мости от емкости агрегатов установлены на основе ана­ лиза и последующей статистической обработки указан­ ных выше данных.

Для кислородно-конвертерного процесса характерно четкое разграничение цикла плавки на периоды: а) за­

ность указанных выше периодов кислородно-конвертер­ ной плавки рассматривается ниже.

Продолжительность периода завалки определяется в основном конструктивными особенностями завалочных средств и качеством применяемого металлолома. Приме­

позволяют производить завалку всего обусловленного тепловыми возможностями процесса лома (до 30% от ве­

ют повышенные требования к качеству применяемого ме­ таллолома.

Опыт эксплуатации одного из отечественных (цех Д) и зарубежных кислородно-конвертерных цехов выявил существенные преимущества планировочного решения, предполагающего расположение шихтарника параллель­ но или на продолжении загрузочного пролета под одной крышей. Такое расположение шихтарника позволяет без

Рис. 14. Влияние емкости кислородных конвертеров на продол­ жительность периодов завалки лома (/) и заливки чугуна (//)

нарушения требований железнодорожных габаритов1 ис­ пользовать завалочные скипы объемом 45—60 м3 для однократной завалки скрапа в конвертеры емкостью 100—130 т и более.

В отечественной же практике преобладает планиров­ ка цехов, характеризующаяся последовательным распо­ ложением главного корпуса и отдельно стоящего отделе­ ния магнитных материалов. Такое конструктивное реше­ ние цехов предопределило существующие в них схемы грузопотоков и размеры скипов для завалки лома в кон­ вертеры. Так, по типовому проекту объем завалочных скипов равен 3 м3. Такие скипы нашли применение в це­ хах В, Г и отчасти Е.

В цехе Г это не приводит к особым осложнениям, так

обычно расходуется до девяти скипов при продолжитель­ ности завалки 5—6 мин.

на сокращение продолжительности выполнения этой опе-

1 Максимальная ширина подвижного состава железнодорожного транспорта в соответствии с требованиями габаритов приближения строений не должна превышать 3150 мм.

66

рации. Так, в цехе Б2 расширили проемы ворот, что поз­ волило увеличить длину скипа до 4,2 м. Наряду с этим

мечается переход на обслуживание агрегатов только та­ кими скипами, что обусловит сокращение продолжитель­ ности завалки до 2 мин против 6—7 мин, затрачиваемых в настоящее время на завалку в конвертер одного вер­ тикального и до девяти малых (объемом 3 м3) скипов.

В цехах Д, Ж, 3 и И предусмотрена схема завалки скрапа с применением скипов увеличенной емкости. Пер­ воначально установленные в цехе Д завалочные скипы

ход на плавку — не менее двух скипов. В цехе Я, где но­

3 м3 осуществляется в отечественных цехах напольными

Наряду с недостатками существующих схем завалки скрапа рост производительности отечественных кисло­ родно-конвертерных цехов вследствие сокращения про­ должительности периода завалки в значительной мере сдерживается низким качеством лома, объемная масса которого не превышает 1,3—1,5 т/ж3 .

Способ завалки скрапа в несколько приемов, не яв­ ляющийся совершенным, не может быть принят за ос­ нову при определении нормальной продолжительности

завалки. Поскольку продолжительность этого периода практически не зависит от емкости агрегатов, а опреде­ ляется техническими возможностями завалочных средств и геометрическими размерами и плотностью используе­ мого лома, для расчетов целесообразно принимать сред­ нюю величину продолжительности выполнения однократ­ ной операции завалки в действующих в настоящее время кислородно-конвертерных цехах с агрегатами емкостью от 25 до 300 т, составляющую 1,5 мин (рис. 14, кри­ вая / ) .

Приводимые в литературных источниках данные за­ частую либо завышены, когда в период завалки частично или полностью включается межплавочный простой, ли­ бо занижены, когда учитывается только чистое время завалки, т. е. машинное время работы завалочных средств при непосредственном обслуживании агрегата (длительность подготовительно-заключительных опера­ ций — фиксации завалочной машины или крана со ски­ пом против горловины конвертера, уборки их после за­ валки и т. д.) не учитывается. Поэтому при определении нормальной продолжительности периода завалки подоб­ ные случаи, вуалирующие истинную картину, по возмож­ ности были исключены и на рис. 14 приведены только значения, отвечающие наиболее надежным данным; по последним была определена как средневзвешенная ве­ личина приведенная выше нормальная продолжитель­ ность периода завалки лома.

В отечественных кислородно-конвертерных цехах по­ дача чугуна не является лимитирующим звеном процес­ са. Во всех без исключения цехах схема подачи чугуна предусматривает его хранение в миксерах емкостью 1300 или 2500 т (цех И). Большинство цехов обслужива­ ется одним миксерным отделением с двумя миксерами. Цех Б2, в котором установлены пять конвертеров емко­ стью 100—130 т, обслуживается двумя отдельно стоящи­ ми миксерными отделениями.

Во всех цехах имеются машины для скачивания шла­ ка из чугуновозных ковшей перед заливкой чугуна в мик­ сер. Машины для скачивания шлака из миксера преду­ смотрены также во всех цехах, однако полноценно их используют лишь в цехе Г; в остальных цехах они либо демонтированы, либо не применяются. Чугун из миксера подается к конвертерам по одному или двум железнодо-

68

рожным путям в чугуновозных ковшах, обеспечивающих заливку чугуна за один прием.

Существующая на отечественных заводах схема по­ дачи чугуна от доменных печей к конвертерам хотя и не сдерживает роста производительности кислородно-кон­ вертерных цехов, но предполагает многократные перели­ вы чугуна. В результате этого температура последнего при заливке в конвертер во многих случаях не превыша­ ет 1300° С, в то время как из доменных печей он выпу­ скается с температурой около 1480° С, т. е. температура понижается на 180° С. Это является существенным недо­ статком схемы подачи чугуна в конвертеры с использо­ ванием в качестве промежуточного звена миксеров. Как показала практика работы ряда зарубежных цехов, пе­ реход на применение ковшей миксерного типа позволяет

от применения ковшей миксерного типа взамен миксеров оказывается еще более существенным. Более подробно это рассмотрено в проработках Гипромеза. Однако сле­ дует отметить, что при использовании ковшей миксерно­ го типа, когда чугун не усредняется, возрастают требо­ вания к постоянству химического состава чугуна и остро встает вопрос о широком применении в конвертерных це­

без частичного использования конечного шлака преды­ дущей плавки для последующей имеет место связь меж­ ду емкостью агрегатов и продолжительностью периода заливка чугуна (рис. 14, кривая / / ) . Продолжительность собственно перелива чугуна из чугуновозного ковша, как правило, не превышает 1 —1,5 мин (рис. 15,6), что соот­ ветствует 50% продолжительности всего периода залив­ ки, т. е. с учетом подготовительно-заключительных опе­ раций. В диапазоне существующих значений емкости аг

fi&

Рис. 15. Распределение плавок по продолжительности периодов:

7Q