» » Технико-экономические показатели применения лигатуры при выплавке конвертерной стали марок 38ХНМ и 09ХМ
17.01.2015

Следующим этапом ресурсо- и энергосбережения в металлургии лигатур молибдена, хрома и других элементов и использование их в сталеплавильном производстве специальных сталей является внедрение некоторых технологических параметров подготовки отходов и введение их в конвертерную сталь.
При алюмотермическом производстве лигатур на основе хрома, молибдена, вольфрама, кобальта, ванадия и других тугоплавких металлов образуются промышленно значимые некондиционные по химическому и гранулометрическому составу объемы, которые методом рециркуляции ведущих тугоплавких и редких элементов используются в собственном производстве лигатур. В качестве исходных шихтовых компонентов алюмотермии этих соединений используются по действующему технологическому регламенту высшие оксидные соединения MoO3, WO3, V2O5, Cr2O3, CoO, которые поставляются в виде гидроксидов или химических соединений технической чистоты. В качестве восстановителя используют порошки алюминия, кремния, циркония, силикокальция и другие.
К числу недостатков такого производства следует отнести высокую стоимость исходных ингредиентов шихты, технологический процесс практически неуправляемый, низкая производительность Печного оборудования. Производство лигатур характеризуется низким выходом годного из-за непроплавов шихты, неполного разделения металлической и шлаковых составляющих, значительными потерями ведущих элементов в газовую фазу в виде сублимации их высших оксидных соединений.
В настоящей работе при проведении промышленных испытаний использовались отходы производства алюминий-хроммолибденсодержащих (АХМ), алюминий-цирконий-молибденовых (АЦМ), алюминий-молибден-титановых (AMT-1) лигатур, которые не соответствовали требованиям ТУ 48-4-365-75, ТУ 48-4-306-74 и ТУ 48-4-353-75 по химическому составу и содержанию фракций. Повторное их использование в качестве возвратных отходов в собственном производстве лигатур повышает и без того высокую материало- и энергоемкость технологического процесса. Дополнительно, при переработке этих отходов, при подготовке их в качестве легирующих материалов молибдена и хрома в конвертерное производство стали марок 38ХНМ и 09ХМ использовали оксидные и частично окисленные мелкодисперсные отходы производства безвольфрамовых быстрорежущих сталей типа Р0М5. Для регулирования концентрации ведущего элемента в новом легирующем материале использовали обожженный и гидрометаллургический молибденовые концентраты, а в качестве раскислителей дополнительно вводили порошки кремния, алюминия и ферросплавы кремния, а в отсутствие жестких ограничений по углероду в стали (38ХНМ) для снижения окислительного потенциала расплава стали циклонную пыль углеграфитного производства для карбидизации тугоплавких элементов.
С целью снижения угара молибдена и других, присутствующих в расплаве стали, легирующих элементов предложены составы лигатур на основе вторичного сырья с содержанием молибдена от 5,0 до 49,5 % мае. при относительно стандартных составов лигатур пониженной концентрацией раскислителей.
Молибденхромсодержащие лигатуры разработанных составов испытаны в конвертерном производстве сталей 38ХНМ и 09ХМ в цехе №1 комбината «Криворожсталь». Наилучшие результаты достигнуты при использовании лигатуры с содержанием молибдена 48,5-49,5, хрома 2,4-2,6 % мае. и относительно пониженной концентрацией раскислителей. Выплавка стали осуществлялась по действующей на комбинате технологической инструкции без каких-либо значимых отклонений. Испытаны варианты легирования стали в конвертере, в ковше и частично «конвертер-ковш». Выплавка осуществлялась без каких-либо технологических затруднений.
С использованием лигатуры выплавлено более 4000 т. металла, из которого изготовлена товарная продукция и направлена потребителю в соответствии с требованиями ГОСТов и «Заказчика». За счет высокого восстановительного потенциала лигатуры достигнутая степень усвоения молибдена расплавом стали на этих марках составила около 1. По результатам промышленного внедрения лигатуры, полученной из вторичного сырья, составлено и утверждено на комбинате «Криворожсталь» дополнение к технологической инструкции.
Общий объем выплавленной стали с использованием брикетов на основе некондиционной молибденсодержащей лигатуры, принятой в действительных расчетах, составил 4000 т, из них марки 38ХНМ -1600 т, марки 09ХМ - 2400т.
Основные положения и направленность расчета, принятые из методики определения экономической эффективности относительно использования молибденсодержащих материалов для легирования стали.
Наиболее лучшие результаты выплавки стали с использованием брикетированной лигатуры достигнуты при содержании молибдена 48,5...49,5% мас. по хрому 2,4...2,6% мас. В расчете принимаем среднее значение: молибдена 49 и хрома 2,5 % мае. соответственно. Тогда снижение затрат хрома из стандартного феррохрома составляет:
Технико-экономические показатели применения лигатуры при выплавке конвертерной стали марок 38ХНМ и 09ХМ

где 12160 кг - общие затраты хрома из ферросплавов хрома при выплавке стали по действующей технологии.
1) Экономия средств за счет снижения затрат легирующих элементов на 1т стали марки 38ХНМ:
Технико-экономические показатели применения лигатуры при выплавке конвертерной стали марок 38ХНМ и 09ХМ

где n1 и n2 - затраты хрома при выплавке стали с использованием стандартного ферросплава и брикетированной лигатуры соответственно, кг/т стали; η1 - усвоение хрома расплавом по возможном варианте технологии с использованием лигатуры, части ед.; Ц1 - цена хрома из ферросплавов и лигатуры, руб/кг. m1, m2, η2 и Ц2 - аналогично соответствующие показатели по молибдену.
2) Экономия средств за счет снижения затрат легирующих элементов на 1т стали марки 09ХМ:
Технико-экономические показатели применения лигатуры при выплавке конвертерной стали марок 38ХНМ и 09ХМ

где n3, n4, η1, Ц1, m3, m4, η2 и Ц2 - соответствующие показатели аналогично Э138ХНМ-
3) Затраты на операции по дополнительной подготовке брикетированной некондиционной молибденсодержащей лигатуры на весь объем (9360 кг лигатуры) составили 56864,81 руб. Тогда на 1 кг брикетов - 56864,81: 9360=6,075 руб/кг.
На 1 т 6075,3 руб/т. Из них:
- размол углеродистого восстановителя - 0,11x6075,3=668.28 руб.
- стоимость углеродистого восстановителя - 0,17x6075,3=1032,8 руб.
- классификация и усреднение некондиционной по химическому и гранулометрическому соединениям - 0,24*6075,3=1458,07 руб.
- смешивание и усреднение соединения в подогретом смесителе - 0,16x6075,3=972,05 руб.
- стоимость связующего - 0,7x6075,3=425,27 руб.
- брикетирование исходных компонентов шихты и сушение брикетов - 0,25x6075,3=1518,81 руб.
4) Общая экономия на весь объем выплавленной стали с использованием брикетированной лигатуры составит:
Технико-экономические показатели применения лигатуры при выплавке конвертерной стали марок 38ХНМ и 09ХМ

где A1 и A2 - объемы выплавки стали с использованием брикетированной молибденсодержащей лигатуры марок 38ХНМ и 09ХМ соответственно.
С учетом частичного участия автора 60 %, экономия от использования лигатуры составляет:
Технико-экономические показатели применения лигатуры при выплавке конвертерной стали марок 38ХНМ и 09ХМ

Округлено 4,2 млн. руб.