О компанииСтатьиНапишите намНаш адресСправочникРегистрация

Меню

Статьи

Выплавка стали в кислородном конвертере

Конвертируемый металл

 Автор: Смирнов А.Н.

 Производство стали в конвертерах – основная технологическая схема производства стали в мире.

Первые в мире сталеплавильные цеха, оснащенные конвертерами с кислородным дутьем через погружаемую сверху фурму, были введены в эксплуатацию в австрийских городах Линце (1952 год) и Донавице (1953 й). Собственно, функционирование этих цехов и подтвердило окончательно тот факт, что использование кислорода для переработки чугуна обеспечивает высокую эффективность и производительность сталеплавильного процесса и исключает применение дорогостоящих энергоносителей для нагрева металла.

Конвертерная статистика

В Украине в 1956 году на верхнее кислородное дутье был переведен бессемеровский цех на Днепропетровском металлургическом комбинате им. Петровского, а в 1957 г был пущен в эксплуатацию кислородно-конвертерный цех на "Криворожстали". В настоящее время в Украине шесть конвертерных цехов (металлургические комбинаты "Арселор Миттал Кривой Рог", "Азовсталь", им. Ильича и Днепровский, а также Днепропетровский и Енакиевский металлургические заводы), имеющих в своем составе 16 кислородных конвертеров и один конвертер для газокислородного рафинирования (завод "Днепроспецсталь"). Примечательно то, что в большинстве из них разливка стали осуществляется на МНЛЗ (исключение – "Арселор Миттал Кривой Рог" и Днепропетровский металлургический завод).

Одна из отличительных особенностей конвертерного процесса заключается в его высокой интенсивности: периодичность плавки обычно составляет менее 40…45 мин. при массе продукции 100…350 т. Наряду с высокой удельной производительностью широкому и быстрому распространению кислородно-конвертерного процесса способствовала его высокая степень совместимости со способом непрерывной разливки стали. Первый кислородно-конвертерный цех с разливкой всей выплавляемой стали на МНЛЗ был сдан в эксплуатацию на Новолипецком металлургическом комбинате в 1966 году. Видимо, эти конкурентные преимущества и обеспечили весьма быстрое распространение кислородно-конвертерного процесса во всем мире, позволив ему занять доминирующее положение в мировой системе выплавки стали.

В настоящее время в мире эксплуатируется около 280 кислородно-конвертерных цехов, имеющих в своем составе до 700 конвертеров, производящих 65,5 % от суммарного мирового объема металла (811 млн. т в 2006 году). При этом, только 18 цехов в мире имеют в своем составе сверхкрупные конвертеры емкостью 290…300 т и более. Четыре из них находятся в России (Череповецкий, Магнитогорский, Новолипецкий и Западносибирский меткомбинаты), четыре – в Японии (JFE Steel, заводы Mizushima и Keihin; Nippon Steel, заводы Yawata и Kimitsu), два – в Германии (TKS Thyssen Krupp Stahl и Arcelor Mittal,завод Stahlwerke Bremen), по одному – в Украине("Азовсталь"), США (Weirton Steel), Южной Корее (Posco), Польше (Arcelor Mittal, завод Huta Katowice), Великобритании (Corus/Tata Steel, завод Scunthorpe), Франции (Arcelor, Fos sur Mer), Индии (компания SAIL, завод Bokaro) и Нидерландах (Corus/Tata Steel, завод Hoogovens Ijmuiden BV). При этом, как показывает практика, конвертерный цех в составе трех 400 тонных конвертеров может обеспечить годовой объем производства на уровне 10 млн. т.

В числе основных производителей стали в кислородных конвертерах следует назвать КНР, Японию, США, Россию, Южную Корею, Бразилию, Украину, Индию и пр. (табл. 1). Обращает на себя внимание тот факт, что 5 ведущих производителей "конвертерщиков" обеспечивают две трети, а 10 ведущих производителей – четыре пятых ее мирового производства. При этом в 2006 году КНР произвела 45 % всей конвертерной стали в мире. Это свидетельствует о том, что для конвертерного способа производства характерна высокая концентрация в небольшом количестве промышленно развитых стран. Причем, доля полученной по такой технологии стали в общем объеме производства в этих странах колеблется весьма существенно: от 43,1 % (США) и 56,4 % (Украина) до 87 % (КНР) и 74 % (Япония).

 

Таблица 1. Основные показатели производства конвертерной стали в мире в 1996 и 2006 годах.

Страна Объем производства в 1996 г, млн. т. Объем производства в 2006 г, млн. т. Прирост (+) или спад (-) производства за 10 лет, %
КНР 52,2 368 605
Япония 65,9 86 30,5
Россия 25,4 43,6 71,2
США 54,8 42,5 –22,4
Германия 29,4 32,5 10,5
Южная Корея 23,5 26,3 11,9
Украина 10,1 23,1 128,7
Бразилия 20,1 22,8 13,4
Индия 12,6 20,8 65,1
Франция 10,9 12,3 12,8
Всего в Мире 431,8 811,5 87,9

Между тем, наблюдаемый в последнее десятилетие рост объемов производства конвертерной стали в мире достигнут, главным образом, за счет КНР, в меньшей степени – России, Украины, Японии и Индии. В то же время, годовые объемы ее производства снизились в США (более чем на 10 млн. т) и странах ЕС 15 (на 5,5 млн. т). Исходя из того факта, что Япония, Россия и Украина известны как ведущие экспортеры металлопродукции на мировом рынке, ситуация на котором весьма сложная, можно предположить, что серьезного прироста объемов такой продукции в США и Европе не будет. Возможно, что в РФ и Украине определенный приток конвертерной стали реален в случае реструктуризации цехов с мартеновскими печами.

Так, в последние два года наиболее значимым инновационным проектом в Украине является реконструкция сталеплавильного производства Алчевского меткомбината. При этом соответствующей программой предполагалось строительство нового кислородно-конвертерного цеха с массой плавки 300 т (генподрядчик – Siemens VAI). Длительность плавки от выпуска до выпуска – 40 минут. Среднесуточная производительность (с учетом общего количества плавок в год и полного рабочеговремени): один конвертер (первая очередь) – 29 плавок; два конвертера (полное развитие) – два конвертера (полное развитие) – 58 плавок. Максимально возможная годовая проектная производительность конвертерного цеха составляет 5,5 млн. т. Кроме того, в состав конвертерного цеха входят двухпозиционный агрегат печь-ковш, вакууматор камерного типа и две двухручьевые слябовые МНЛЗ номинальной мощностью 2,5 млн. т в год каждая, запущенные в 2005 и 2006 годах соответственно. В проекте конвертерного цеха предусмотрен участок десульфурации чугуна. Пуск первого конвертера планируется осуществить до конца 2007 года. Следовательно, основной прогресс в кислородноконвертерном процессе будет достигаться в части его технологического совершенствования и автоматизации, которые будут обеспечивать дополнительный энерго- и ресурсосберегающий эффект, большую экологическую безопасность при повышении удельной производительности, а также обеспечивать оптимальные экономические показатели.

Общие сведения о кислородно-конвертерном процессе

Классической схемой кислородно-конвертерного процесса принято считать определенную совокупность технологических операций по переработке жидкого чугуна и некоторого количества добавленного металлолома благодаря вдуванию в расплав технически-чистого кислорода, что обеспечивает удаление углерода и повышение температуры расплава. При этом, для проведения конвертерной плавки не требуется дополнительного (внешнего) источника тепла. Конвертер представляет собой открытый сверху сосуд грушеобразной формы, внутренняя поверхность которого имеет огнеупорную футеровку. Для выполнения технологических операций конвертер способен вращаться относительно некоторой горизонтальной оси, проходящей через него. Основные технологические операции в процессе выплавки стали в кислородном конвертере такие: загрузка металлолома; заливка чугуна; продувка кислородом через погружаемую сверху водоохлаждаемую фурму; отбор проб для химического анализа металла; слив стали и шлака; подготовка конвертера к следующей плавке (табл.2). Как правило, при кислородноконвертерной плавке, длящейся 35…45 мин., содержание углерода уменьшают от уровня, примерно, в 4 % почти до 0,1 % и ниже, повышая при этом температуру расплава до 1635…1650 °С. В практике металлургического производства успешно применяются три схемы вдувания кислорода в жидкую ванну – сверху через погружаемую фурму, через расположенные в днище продувочные блоки и комбинированную, у каждой из них свои преимуществаи недостатки. Наибольшее распространение в металлургии получила схема, при которой кислород с расходом 2…3,5 м3 в минуту подается через погружаемую сверху водоохлаждаемую фурму. В наконечнике такой фурмы предусмотрены три или пять специальных отверстий, через которые кислород вдувается в расплав со сверхзвуковой скоростью, создавая тем самым благоприятные условия для интенсивного перемешивания металла с вводимыми флюсами и максимально ускоряя протекание химических реакций окисления и рафинирования вследствие эмульгирования металла со шлаком. В результате окисления образуются оксиды CO, CO2, SiO2, MnO и оксиды железа. Газообразные оксиды всплывают в жидкой ванне, способствуя ее вспениванию, а затем поднимаются к горловине конвертера. Остальные оксиды перемешиваются с флюсом, состоящим, в основном, из обожженной извести, способствуя образованию жидкого шлака, который обеспечивает рафинирование расплава (удаление серы и фосфора). Успешная промышленная эксплуатация конвертеров с донным дутьем началась в конце 60-х годов в Германии (ОВМ-процесс) и Канаде (Q-BOP-процесс). Собственно, реализация этого процесса связывается с успешным решением технической задачи предотвращения быстрого износа днища и продувочных фурм. Каждая из таких фурм состоит из двух концентрически установленных труб. Кислород подается через центральную трубу, а охлаждающий ее углеводород (природный газ) – в пространство между трубами. Характерно, что при донной продувке весь кислород вдувается через фурмы, расположенные в днище конвертера, что обеспечивает его всплытие через жидкую ванну металла и шлака, создавая максимально интенсивное перемешивание и эмульгирование шлака и металла. Порошкообразные флюсы вводятся в жидкую ванну через специальные фурмы, расположенные в днище конвертера. Примерно, в это же время в практике металлургического производства начали применять конвертеры с донным кислородно-аргонным дутьем (AOD-процесс). В конструкционном плане безусловным преимуществом конвертеров с донной продувкой оказалось радикальное уменьшение высоты цеха и возможность переработки крупногабаритного металлолома. При этом, судя по промышленным данным, при донной продувке снижается содержание железа в шлаке, улучшается удельный расход извести и кислорода на тонну стали, повышается стойкость футеровки конвертера и т.д. В дальнейшем, с середины 70-х годов, многие ведущие металлургические компании приступили к разработке своих модификаций кислородно-конвертерного процесса, сводя все, по сути, к организации комбинированной (верхней и донной) продувки с учетом специфики каждого конкретного сталеплавильного производства. На практике различают следующие схемы комбинированной продувки с вдуванием:к

  • кислорода сверху и инертного (Ar) или нейтрального (N2) газа через пористые элементы, установленные в днище;
  • кислорода сверху и смеси "кислород – природный газ" через донные фурмы;
  • кислорода сверху и инертного (Ar) или нейтрального (N2) газа через неохлаждаемые фурмы, установленные в днище.

Табл. 2. Основные операции и их длительность при кислородно-конвертерном процессе (для большегрузных конвертеров).

Наименование операции Длительность, мин Примечание
Загрузка металлолома и заливка жидкого чугуна 5…10 Количество металлолома в шихте 15…25 %, чугуна 75…85 % при температуре 1300…1350 °С
Продувка жидкой ванны кислородом 14…23 Протекание реакций окисления кремния, углерода, железа, марганца и фосфора; добавка флюсов для формирования шлака
Отбор проб для определения химического состава стали с его корректировкой при необходимости 4…15 Температура стали  около 1650 °С
Слив стали из конвертера в разливочный ковш 4…8 Операция слива стали предполагает отсечку шлака
Слив шлака из конвертера в шлаковоз 3…9 Большая часть шлака сливается в шлаковоз, а часть остается в конвертере и используется для покрытия футеровки стен
Подготовка конвертера к следующей плавке 3…5 Торкретирование наиболее поврежденных участков футеровки и раздувание шлака

Выбор вариантов комбинированного процесса зависит от многих факторов и определяется, прежде всего, сортаментом выплавляемой стали, наличием достаточного количества чугуна и требованиями экономического и конъюнктурного характера. Так, например, весомо влияют на долю жидкого чугуна и лома в шихте соотношение цен на эти материалы и, в конечном счете, экономика процесса

Вместе с тем, наибольшее распространение в мире получила комбинированная продувка кислородом сверху и ней тральным газом снизу. По такой технологии в мире работает около 80 % от общего числа конвертеров. Через донные фурмы могут вдуваться не только аргон или азот, но и CO2 с интенсивностью до 0,1 м3/(тмин) и даже СО. Все шире в мировой практике применяют вдувание снизу нейтрального газа после завершения кислородной продувки сверху. В целом же комбинированная продувка обеспечивает: снижение окисленности конечного шлака на 10…20 % и повышение выхода годного на 0,2…0,3 %; высокую гомогенизацию металла в конвертере по составу и температуре; повышение точности попадания в анализ на выпуске (сокращается средняя продолжительность продувки на 0,5…1,5 мин.); уменьшение содержания углерода в конце продувки; сокращение расхода раскислителей и пр.

Оперативный контроль по ходу кислородно-конвертерной плавки представляется весьма важным элементом, обеспечивающим контроль химического состава металла и его температуры, а также веса плавки, металлолома, железной руды (или окалины), обожженной извести и доломита. Такая стратегия, в конечном счете, минимизирует количество додувок и добавок охладителя. Используемые системы автоматического контроля и управления процессом конвертерной плавки базируются либо на статистических, либо на динамических моделях. В первом случае применяются компьютерные аналоги с накопленным в данных производственных условиях статистическим материалом. Однако такие модели требуют достаточно точной информации о химическом составе, весе и температуре заливаемого металла и заваливаемого скрапа, а также о химическом составе и размерах кусков извести, доломита и прочих флюсов. На практике это не всегда возможно обеспечить, так что точность таких моделей, как правило, не удовлетворяет производственников. Поэтому прямым развитием процесса моделирования стало введение в них вспомогательных параметров, контролируемых по ходу плавки. Например, для корректировки статистической модели может быть использована информация о химическом составе отходящих газов либо температура металла и активность кислорода, определяемая по ходу плавки. На нескольких заводах в Северной Америке, например, для оценки уровня содержания углерода в низкоуглеродистых сталях применяются световые сенсоры. Эта система определяет интенсивность свечения в горловине конвертера в период продувки. Безусловно, динамические модели автоматического контроля более эффективны, поэтому следует ожидать их дальнейшего усовершенствования, особенно в части создания новых приемов измерения (контроля) используемых в модели корректирующих параметров.

Отсечка печного шлака при выпуске из конвертера

Одной из важных технологических операций, обеспечивающих повышение качества производимой металлопродукции, является обнаружение и отсечка шлака в ходе технологического перелива металла из конвертера в ковш. По оценкам разных исследователей количество попадающего в ковш шлака во время выпуска стали из конвертера распределяется следующим образом: 15…20 % – в начале выпуска, 65…70 % – в конце, 15…20 % – во время возврата конвертера в рабочее положение. При сливе металла из конвертера в ковш оператор наблюдает за вытекающей струей металла и по изменению ее цвета, а также по характерному шумовому эффекту, создаваемому падающей струей, судит о проникновении в нее шлака и поворачивает конвертер в исходное – вертикальное – положение при обнаружении признаков устойчивого появления шлака в струе. Вместе с тем, результат в таком случае сильно зависит от квалификации оператора. Зачастую условия процесса (состав шлака и пр.) не позволяют точно идентифицировать момент проникновения шлака даже опытному оператору. На практике для фиксирования шлака в струе вытекающего металла наиболее широко применяется электромагнитный метод, имеющий высокую точность и быстродействие измерений при их независимости от акустических и визуальных помех и т.п. Вместе с тем, этот метод не лишен определенных недостатков, заключающихся, прежде всего, в сравнительно низкой чувствительности индуктора, что предполагает отдачу контрольного сигнала на ранней стадии появления шлака и дополнительные потери металла при сливе. При использовании автоматических систем раннего обнаружения шлака при сливе металла из конвертера отсечка может происходить простым поворотом конвертера в исходное положение или с помощью специальных устройств – "заглушек". Примером такого устройства может служить "газодинамическая" система отсечки шлака. При обнаружении шлака в струе металла в выпускное отверстие снизу под большим давлением подается газ, очищающий выпускной канал и размазывающий шлак по внутренней поверхности отверстия конвертера. Недостатком системы является уязвимость сопла, через которое подается газ. Оно забивается шлаком и подлежит частой очистке. Другой пример устройства для отсечки шлака – система типа "шиберный затвор", которая перекрывает сливное отверстие конвертера в соответствии с командой оператора. В целом она представляется достаточно громоздкой и дорого стоящей, а ее успешное применение во многом определяется условиями работы шибера. Следует иметь в виду, что для большинства работающих конвертеров расстояние между выходным торцом летки и зеркалом металла в ковше достаточно небольшое (менее 1 м). Соответственно на шиберный механизм действует мощный тепловой поток, что может привести к преждевременному разрушению механизма. Кроме того, использование такой системы требует наличия шиберных плит специального формата, что существенно ограничивает круг производителей этих изделий.

Альтернативой для автоматических методов определения проникновения шлака в струю металла, предполагающих соответствующее оборудование для прекращения процесса истечения, стали так называемые "пассивные" методы отсечки шлака. Их действие основано на определенных физических эффектах в критических условиях: система керамического стопора ("тампона") для отсечки первичного шлака, который устанавливается в сливном отверстии, и система типа "поплавок" (шар или конус) для отсечки шлака в конце слива металла. На практике для отсечки первичного шлака используются различного рода заглушки одно- и многоразового использования. Применение многоразовых заглушек, устанавливаемых в стенке конвертера и изготовленных из жаропрочных материалов, имеет серьезные недостатки, связанные со сложностью управления процессом из-за большого веса заглушки и высоких затрат воды на охлаждение. Одноразовый "тампон" устанавливается перед завалкой лома. Благодаря высоким температурам в процессе плавки "тампон" подплавляется и спекается с огнеупорным материалом выпускного отверстия, образуя прочную герметичную "пробку", способную противостоять давлению газа, вибрациям и толчкам в процессе плавки. Причем, образовавшаяся "пробка" настолько прочная, что выдерживает ферростатическое давление первые 20…30 с после опрокидывания конвертера и предотвращает истечение первичного шлака в ковш. Применение данной системы отсечки шлака наряду с известными эффектами, связанными с предотвращением попадания шлака в ковш, также обеспечивает повышение стойкости леточных огнеупоров, в среднем, на 15…20 %. Для отсечки шлака, попадающего в ковш вместе с последними порциями металла, наиболее целесообразно использовать систему заглушки поплавкового типа, устанавливаемой в зоне слива металла. Следует иметь в виду, что слив металла из конвертера сопровождается образованием в жидкой ванне воронки, которая, вращаясь, затягивает в струю вытекающей стали шлак. Наиболее эффективной системой отсечки представляется поплавковая система типа "конус". При этом, для отсечки шлака используется керамический поплавок, снабженный цилиндрической направляющей, которая при его установке в конвертер проникает в сливное отверстие, предотвращая тем самым возможность смещения поплавка относительно отверстия при сливе металла, как это может происходить при использовании поплавка в виде шара. Максимальная эффективность по степени отсечки шлака достигается за счет выбора рациональной плотности керамического материала, что обеспечивает расположение конуса на границе "шлак-металл". Варьирование геометрических размеров конуса позволяет учесть вязкость и толщину слоя шлака, а также внутренний диаметр отверстия. По данным компании Corus, на металлургическом заводе B.S. Scunthorpe (Великобритания) система отсечки типа "конус" в 1999…2000 годах успешно выполнила свои функции в 99,4 % случаев (всего около 15 тыс. плавок). При этом в ковш попадало не более 300…500 кг шлака. Экономический эффект от использования такой системы отсечки шлака составил $ 1,0…1,4 на т стали, в том числе от уменьшения угара алюминия и ферросплавов соответственно $ 0,12 и 0,14 на т, а от снижения удельного расхода огнеупоров $ 0,16 на т.

Футеровка конвертера

Важнейшей целью стратегии развития конструкции футеровки конвертеров определяется достижение ее высокой стойкости, обеспечивающей такую эффективность работы конвертера, которая соответствует минимальным удельных затратам на огнеупоры. Последнее десятилетие характеризуется радикальным повышением стойкости футеровки конвертера за счет применения комбинированной сбалансированной схемы с учетом особенностей износа отдельных зон, в том числе подверженных повышенной эрозии. Так, в различных зонах футеровки конвертера используются разные по качеству и толщине изделия, что, в конечном счете, приводит к сбалансированному износу футеровки в целом (табл.4). Повышению стойкости футеровки способствует сокращение времени ее прямого контакта со струей кислорода. Для этого в начале процесса продувки принудительно ускоряется шлакообразование по средством добавки доломитизированной извести для вспенивания шлака. Конечно, повышению стойкости футеровки способствует и автоматизация конвертерного процесса, уменьшающая количество повалок конвертера и предотвращающая перегрев стали в конце плавки. Для повышения стойкости футеровки американскими компаниями Practer и Grate Lakes Division была предложена технология раздува шлака в кислородном конвертере, предполагающая вдувание азота высокого давления через верхнюю кислородную или вспомогательную фурму с целью разбрызгивания шлака по футеровке. При этом, шлак покрывает футеровку, охлаждается и затвердевает, создавая прочную защитную корку, препятствующую износу огнеупоров. Технология раздува шлака включает качание конвертера для нанесения покрытия на участки футеровки, подвергаемые повышенному износу при завалке металлолома и сливе металла. Дополнительный положительный эффект от шлакового гарнисажа достигается также за счет того, что при заливке в конвертер чугуна шлак частично оплавляется, что приводит к созданию некоторого слоя жидкого шлака еще до начала продувки.Существенную роль в повышении стойкости футеровки конвертеров играют современные приемы контроля ее состояния с измерением профиля футеровки и степени ее износа. Примером такого оборудования может служить лазерная система установления профиля футеровки. Полное сканирование конвертера занимает 25…30 мин. Обнаруженные участки с малой толщиной футеровки ремонтируют с торкретированием и раздувом шлака. Мониторинг футеровки выполняется 7…10 раз в процессе ее эксплуатации. В целом уже сегодня нормальной стойкостью футеровки конвертера принято считать 2,5…3,5 тыс. плавок. Рекордные же показатели, базирующиеся на системном мониторинге и дополнительном ремонте футеровки, достигают даже 10…15 тыс. плавок и более.

Повышение эффективности доводки металла в ковше

 Роль и задачи доводки металла в ковше в системе конвертерного производства стали в последние годы существенно возрастают и расширяются. Прежде всего, это связано с повышением требований к качеству стали и ее химическому составу, а также стремлением обеспечить максимально высокую степень совмещения дискретного процесса выплавки стали (в нескольких конвертерах) с квазинепрерывным процессом ее разливки (на нескольких МНЛЗ). На практике все большее распространение получает доводка чугуна в ковше перед заливкой в конвертер с целью его десульфурации, дефосфорации и десиликонизации. Развитие тенденции производства стали с низким и особонизким (< 0,005 %) содержанием серы обусловливает потребность конвертерного производства в жидком чугуне с низким (< 0,006 %) и сверхнизким (< 0,001…0,002 %) содержанием серы. Эта задача может быть реализована только при использовании процессов внедоменной десульфурации, которые должны быть адаптированы к массовому производству (10…20 тыс. т чугуна в сутки), большим объемам чугуновозных ковшей и малым циклам между обрабатываемыми ковшами. Поэтому многие со временные конвертерные цеха имеют в своем составе участки внедоменной десульфурации чугуна. Они различаются местом проведения десульфурации, типом применяемых десульфураторов, способами удаления образующегося шлака и его последующей утилизацией. Как показывает практика, десульфурация осуществима и в транспортных ковшах типа "торпедо", и в обычных заливочных. Наибольшее распространение в качестве десульфураторов получили магний содержащие материалы и карбид кальция в смеси с известью. Применяются и комбинированные методы десульфурации, например, вдувание смесей и введение проволоки с десульфурирующим наполнителем. Естественно, десульфурация чугуна будет наиболее эффективна только при удалении шлака, получаемого после окончания процесса десульфурации. Внедоменная десиликонизация и дефосфорация чугуна обеспечивают получение сталей с низким содержанием фосфора (< 0,01 %Р), а также создают условия для реализации малошлаковой технологии ведения конвертерной плавки: низкое содержание кремния и фосфора в чугуне сокращает расход извести и уменьшает количество шлака до 2…4 % от массы металла. Малошлаковая технология обеспечивает повышение выхода годного на 1…2 % за счет снижения потерь железа со шлаком в виде корольков и оксидов. Недостаток малошлаковой технологии заключается в ухудшении теплового баланса и, как следствие, снижении доли металлолома в шихте конвертерной плавки. В последнее десятилетие все большее распространение в практике конвертерного производства получают агрегаты комплексной внепечной обработки стали типа печь-ковш, которые включают комплекс операций по подогреву металла, продувке стали аргоном, ее рафинированию, доводке по химическому составу, выдержке по времени в соответствии с режимом разливки на МНЛЗ и т.п. В мире накоплен большой опыт эксплуатации агрегатов такого типа, что позволило разработчикам оптимизировать основные конструктивные и технологические параметры. Вместе с тем, следует отметить, что применение агрегатов печь-ковш в конвертерном цехе имеет свои особенности, суть которых сводится к более интенсивному ритму работы оборудования вследствие меньшего цикла выдачи плавки (в сравнении с электродуговыми печами). Фактически эта технологическая особенность обусловливает сокращение длительности цикла обработки стали непосредственно на установке печь-ковш. При этом, емкость сталевозного ковша (масса плавки) в кислородно-конвертерных цехах, как правило, больше, чем на мини-заводах. Более того, совершенно по-новому представляется задача эффективного функционирования агрегата печь-ковш при обработке стали в ковшах вместимостью 250 т и более, что объясняется существенным увеличением инерционности процессов нагревания металла, его перемешивания и рафинирования. В последние два десятилетия наблюдается устойчивое расширение объемов выпуска конвертерной стали, подвергаемой вакуумной обработке. Прежде всего, это связывается с широким распространением новых групп низкоуглеродистых сталей с верхним пределом содержания углерода менее 30 ppm, которое может быть достигнуто только при проведении вакуумной обработки. В западной терминологии такие стали обозначают аббревиатурами ULC (ultra-low-carbon) и IF (inter stitial free). В практике вакуумирования стали используются различные вакуумные установки, которые условно можно подразделить на две группы – циркуляционные (RH, RH-OB и их модификации) и камерные (VD, VOD и их модификации). В обоих случаях процесс вакуумирования осуществляется совместно с вдуванием аргона в сталь. Как показывает практика, у циркуляционных вакууматоров более высокая производительность, они используются преимущественно в крупных конвертерных цехах при обработке большего количества плавок. Между тем, область использования камерных вакууматоров, создание которых требует меньших капитальных затрат, несколько ограничивается большей длительностью цикла обработки из-за специфики конструкционных решений для такого типа агрегатов (установка ковша и крышки, скорость создания разрежения и пр.). Помимо этого, вакуумирование в агрегатах VD/VOD при обработке больших масс металла требует дополнительного времени для перемешивания расплава. В целом же оба типа вакууматоров дают практически адекватные конечные результаты, а выбор схемы вакуумирования для конкретного конвертерного цеха осуществляется исходя из капитальных и эксплуатационных затрат. Таким образом, современный кислородно-конвертерный процесс следует рассматривать как систему совмещенных высокоэффективных технологий, включающих подготовку чугуна после выпуска из доменной печи, процесс выплавки в конвертере и ковшовой доводки стали, которая затем разливается на МНЛЗ. Учитывая достигнутые технико-экономические показатели, можно с уверенностью утверждать, что кислородно-конвертерный процесс будет продолжать занимать главенствующее положение в системе сталеплавильных технологий, а его развитие пойдет в направлении создания экологически безопасных энерго- и ресурсосберегающих технологий, в частности, для производства новых групп сталей.

Наши партнёры

Спец-предложение

Предлагаем услуги по оптимизации геометрии разливочной оснастки с целью обеспечения повышения коэффициента использования металла и снижения осевой пористости слитков

подробнее

О компанииСтатьиНапишите намНаш адресСправочникРегистрация
© 2009
Создание сайтов в студии Мегагруп

При копировании материалов сайта размещение активной ссылки на steelcast.ru обязательно | статьи партнеров

Rambler's Top100
Выплавка стали в кислородном конвертере