Лекция № 32. Перспективы развития сталеплавильного производства

Сопоставление производительности сталеплавильных агрегатов по­казывает высокую эффективность конвертеров. Так, при выплавке ря­довых углеродистых и низколегированных сталей в конвертерах сред­ней садки (100-130 т) достигается производительность 150-170 т/ч, в то время как в 600-тонной мартеновской печи - только 60, а в 100-тонной электросталеплавильной печи - около 25 т/ч. Годовая производитель­ность указанных агрегатов составляет соответственно 800-900, 460 и около 180 тыс. т. В мощном конвертере за 35-40 мин. получают 350-400 т стали, в то время как в мартеновской печи для выплавки такого коли­чества стали требуется в 12-16 раз больше времени. Электродуговая печь с трансформатором мощностью более 100 МВ-А выдает плавку за 50-70 мин., что в 10 раз быстрее, чем мартеновская печь.

Производительность в расчете на единицу садки при кислородно-конвертерном процессе на 30-40 % выше, чем при мартеновском и элек­тродуговом. Выплавка стали в расчете на одного трудящегося конвер­терного цеха составляет более 5000 т/год, в то время как в мартеновс­ких и электросталеплавильных цехах - 2000-3000 т/год. Кроме того, труд сталевара мартеновской печи значительно тяжелее, чем у конвертерщика и электросталеплавильщика.

Важным показателем сталеплавильного процесса является выход готовой продукции. Для кислородно-конвертерного, мартеновского и электросталеплавильного процессов выход жидкой стали соответственно составляет 90; 91,9; 92,9 %. Высокие потери при выплавке стали в кис­лородном конвертере объясняются высоким угаром и большими выб­росами металла в процессе продувки кислородом.

Как уже отмечалось, наибольшую долю в себестоимости ста­ли занимают затраты на металлошихту. Учитывая, что цена лома на 8-10 % ниже, чем чугуна, и, кроме того, его угар меньше на 4-5 %, можно говорить о целесообразности увеличения металлолома в шихте сталеплавильного процесса. Сопоставляя в этом плане раз­личные способы производства стали, отметим, что затраты на ме­таллошихту при плавке 1 т углеродистой и низколегированной стали в мартеновских печах на 5 %, а в электросталеплавильных на 3-6 % меньше, чем в конвертерах. Однако в конвертерах отме­чается в 2 раза меньший расход шлакообразующих составляющих шихты. Более высокие затраты на металлошихту в конвертерах компенсируются меньшей величиной расходов по переделу. Эти расходы при мартеновском процессе выше в 1,5 раза, а электроду­говом - более чем в 3 раза. В результате себестоимость углероди­стых и низколегированных сталей, полученных в конвертерах, со­ответственно на 3,6 и 4,5 % ниже, чем в мартеновских и на 18,7 и 35,6 % ниже, чем в электродуговых печах.

Удельные капиталовложения (в расчете на 1 т выплавляемой ста­ли) на строительство кислородно-конвертерного цеха почти на 50 % ниже, чем для мартеновских и электросталеплавильных цехов. Однако, учи­тывая дополнительные народнохозяйственные затраты, связанные с большей долей чугуна в шихте конвертерной плавки, эта разница умень­шается до 5-15 %. При применении кислородно-топливного конвертиро­вания удельные капитальные затраты и расходы по переделу ниже, чем для мартеновских печей на 30 % и в 1,5-2 раза меньше, чем для дуго­вых электропечей.

Максимальная экономия энергии в сталеплавильном производстве может быть достигнута при замене Мартеновских печей конвертерами, работающими на шихте, содержащей 40-42 % лома. Энергозатраты при этом уменьшаются на 30 % при существенном росте производительно­сти труда.

Расход огнеупоров для футеровки конвертеров в расчете на 1 т выплавляемой стали меньше в 2-3 раза, чем в мартеновских и электро­сталеплавильных цехах.

Расход огнеупоров для футеровки конвертеров в расчете на 1 т выплавляемой стали меньше в 2-3 раза, чем в мартеновских цехах.

Существенное преимущество кислородно-конвертерного процес­са в том, что он создает практически непрерывный поток слитков. Это наиболее эффективно при применении МНЛЗ, а также осуществлении комплексной механизации и автоматизации производства.

Приведенные факты обусловили ускоренное развитие кислородно-конвертерного процесса, который на ближайшую перспективу займет преобладающее положение. Об этом говорит и мировой опыт: если в 1960 г. удельный вес кислородно-конвертерной стали составлял 4 % мировой выплавки, то в 1990-е годы - около 65 %.

К недостаткам данного процесса следует отнести ограниченные возможности замены дорогостоящего чугуна более дешевым метал­лоломом, недостаточное использование химической энергии углерода чугуна (окисляется в основном до СО), интенсивное пылеобразование, что требует специальных очистных сооружений, которые на 10-20 % увеличивают стоимость строительства конвертерного цеха. Первый из этих недостатков устраняется применением конвертеров с комбиниро­ванной верхней и донной продувкой дутья и дожиганием СО до СО₂ во вращающихся конвертерах (позволяют повысить долю металлолома в шихте до 45 %).

Основными направлениями дальнейшего развития кислородно-кон­вертерного производства считаются: а) увеличение емкости агрегата;

б) интенсификация процесса плавки; в) совершенствование технологии в направлении уменьшения расходных коэффициентов шихты, улучше­ния качества стали, увеличения ее сортамента; г) полная автоматиза­ция процесса.

В настоящее время ученые работают над созданием технологии и оборудования, позволяющим выплавлять конвертерную сталь только из твердой шихты.

Эффективность повышения мощности конвертеров подтвержда­ется следующими данными. Капитальные затраты на 1 т емкости 300-тонного конвертера на 46 % ниже, чем 50-тонного, а на 1 т годовой выплавки ниже на 35 %. Себестоимость 1 т стали, полученной на пер­вом конвертере, ниже почти на 5 %.

Перспективно сооружение крупных кислородно-конвертерных це­хов с применением МНЛЗ криволинейного типа. В сочетании с внепечной обработкой стали эта технология позволяет снизить удельные капи­таловложения на 7-10 %. Внедрение подобного комплекса на Ново-Ли­пецком комбинате позволило на 13 % увеличить выход годного металла для штамповки деталей автомобилей по сравнению с прежней техноло­гией выплавки этой стали в мартеновских печах и разливкой стали в слитки на сифонных установках.

В настоящее время в связи с ускоренным развитием машиностро­ительного комплекса в оборот вводятся десятки миллионов тонн ме­таллолома, который удобнее переплавлять в мощных электродуговых печах садкой до 400 т. Поэтому наряду с развитием конвертерного про­изводства будет увеличен выпуск электростали. Это обусловлено так­же увеличением потребности народного хозяйства в низколегирован­ных и легированных сталях. Высокое качество электростали, а также простота конструкции агрегата способствуют развитию этого производ­ства, которое будет идти в направлении увеличения мощности печных трансформаторов, применения газокислородных горелок, использования методов внепечной обработки стали.

Интенсификация плавки, наряду с невысокой по сравнению с чугу­ном стоимостью лома, делают электросталеплавильный процесс, не­смотря на его высокую энергоемкость, сопоставимым с кислородно-конвертерным по суммарным затратам на готовую продукцию. Приме­нение газокислородных горелок в электродуговых печах выдвигает про- ( блему использования тепла отходящих газов. Для этого в новых элект­росталеплавильных цехах планируется установка котлов-утилизаторов.

Соотношение темпов развития различных сталеплавильных про­цессов в значительной мере определяется потребностями народного хозяйства в качественном металле. Степень чистоты стали оценивает­ся в единицах анм, что показывает число атомов примесей, приходя­щихся на один миллион атомов железа. Например, при выплавке стали в кислородных конвертерах сумма загрязнений составляет примерно 2000 анм, в мартеновских печах - 2100, электросталеплавильных агре­гатах - 1500, а при переплавных процессах - 1000 анм. Приведенные цифры также свидетельствуют не в пользу мартеновского производ­ства.

Увеличение темпов развития кислородно-конвертерного и элект­роспособа производства стали вовсе не означает полного отмирания мартеновского. Наличие развитой базы мартеновского производства, удовлетворение потребностей народного хозяйства в высококачествен­ном металле, непрерывное совершенствование и интенсификация про­цесса, улучшение его технико-экономических показателей, эффектив­ное использование металлолома в плавке дают основания для сохране­ния этого метода в ближайшие 10-15 лет.