» » Технико-экономические показатели кислородно-конвертерного процесса
15.01.2015

Эффективность работы сталеплавильного агрегата оценивается прежде всего его производительностью и себестоимостью выплавляемой стали.
Широкое развитие кислородно-конвертерного процесса обусловлено в первую очередь его высокой производительностью.
Производительность конвертера определяется его номинальной вместимостью, связанной с массой загружаемой на плавку металлошихты через коэффициент, называемый выходом жидкой стали, а также продолжительностью цикла плавки, простоями и выходом годных слитков или литых заготовок, зависящем от потерь металла при разливке.
Работу конвертеров характеризуют годовой, а также часовой производительностью.
Годовую производительность в слитках (литых заготовках) можно определить по формуле:
Технико-экономические показатели кислородно-конвертерного процесса

где А - годовая производительность, т/год; M - масса металлошихты, т; t - длительность плавки, мин; п - число рабочих суток в году; а - выход годных слитков (литых заготовок) из металлической шихты, %; 1440 - число минут в сутках.
Иногда под M подразумевают массу жидкой стали; в этом случае а - выход годных слитков по отношению к массе жидкой стали. При разливке в изложницы а равно 97,5 - 99,5%; при непрерывной разливке - около 95%.
Производительность цеха Пцех зависит от производительности конвертера и числа одновременно работающих агрегатов N:
Технико-экономические показатели кислородно-конвертерного процесса

Обычно планируется, что один из трех конвертеров, установленных в цехе, находится в ремонте или горячем резерве. Резервный конвертер может включаться в работу, однако производительность цеха при этом возрастает непропорционально увеличению числа работающих конвертеров из-за организационных трудностей в снабжении чугуном, металлоломом, кислородом, сталеразливочными ковшами и т.п. Ниже приведены данные о годовой производительности конвертерных цехов при разливке стали на MHЛЗ по проектам Гипромеза:
Технико-экономические показатели кислородно-конвертерного процесса

* - числитель - число установленных, знаменатель - число постоянно работающих конвертеров.
Длительность плавки складывается из длительности продувки, зависящей только от удельной интенсивности продувки, и из времени вспомогательных операций (табл. 3.5).
Работы последних лет показали возможность значительного повышения скорости подачи кислорода в конвертерную ванну. Если первые конвертерные цехи были рассчитаны на интенсивность продувки в пределах 2-3 м3/(т*мин), то в настоящее время освоена продувка с интенсивностью 4-5 м3/(т*мин) и более. На опытных промышленных плавках был успешно опробован ввод кислорода в количестве 10-15 м /(т*мин).
Перевод конвертеров на интенсивную продувку несколько усложняет сталеплавильный процесс. Кроме организационно-технических мероприятий (повышение мощности кислородных установок, увеличение пропускной способности газового тракта), необходимо принимать меры к обеспечению раннего шлакообразования. В настоящее время есть возможность строить новые конвертерные цехи со значительно более высокими скоростями продувки и реконструировать существующие.
Позитивные результаты достигаются при улучшении организации вспомогательных операций. В частности, при хорошей подготовке лома можно производить его завалку одним - двумя совками, что сокращает длительность этой операции.
Большая экономия времени возможна при организации текущего контроля состава и температуры ванны. Только за счет исключения додувок можно сократить цикл плавки на 4-6 мин.
Число рабочих суток в году зависит от организации работ в конвертерном цехе. Простои конвертера определяются стойкостью футеровки и продолжительностью ремонтов и составляют 9-13% к календарному времени.
Организационные простои имеют место в основном из-за отсутствия чугуна, скрапа и т.п. Практика работы показывает, что их количество составляет 3-4%.
Технологические простои связаны главным образом с торкретированием и подваркой футеровки, раздувом шлака и ремонтом летки (около 5% календарного времени).
Технические простои вызываются необходимостью ремонта оборудования и составляют 1,4-3,0% в зависимости от емкости конвертера.
С учетом того, что один из трех или двух установленных в цехе конвертеров находится в ремонте или резерве, количество простоев не должно превышать в первом случае 33%, а во втором 50% календарного времени.
При отсутствии резервного конвертера число рабочих суток определяют с учетом того, что в зависимости от стойкости футеровки через определенное число плавок конвертер останавливают на ремонт. Продолжительность ремонтов - от 3 до 5 суток.
Выход годного. Факторы, влияющие на выход жидкой (годной) стали, были рассмотрены выше. В дополнение необходимо отметить, что выход годного в значительной мере зависит от метода разливки (сифоном, сверху или на MHЛЗ) и по опыту работы многих заводов составляет 86 - 91% от массы металлошихты.
Часовая производительность крупнотоннажных конвертеров (250-400 т) достигает 500-700 т/ч, что в несколько раз выше часовой производительности мартеновской или электродуговой печи.
Себестоимость стали определяется расходом и стоимостью металлической шихты (чугун, скрап, ферросплавы), дополнительных материалов (известь, доломит, плавиковый шпат и т.п.) и стоимостью передела, включающей расходы на огнеупоры, кислород, электроэнергию, сменное оборудование и т.д.
Определяющей статьей в себестоимости стали является стоимость металлической шихты, которую можно существенно уменьшить, снизив потери металла при продувке и разливке. Существенное снижение расходов по переделу можно достигнуть при сокращении длительности плавки, повышении стойкости футеровки и увеличении масштабов производства.
При переработке передельного чугуна достигнуты следующие технико-экономические показатели: расход лома - 20-30% от массы металлошихты, извести - 50-65 кг/т стали, технического кислорода - 50-57 м3/т стали. Удельный выход шлака связан с расходом извести и его окисленностью. Он составляет 120-140 и 160-200 кг/т стали соответственно при обычном и фосфористом переделе. Расход плавикового шпата колеблется от 2 до 10 кг/т стали, возрастая с увеличением доли ответственных и углеродистых марок стали.
Удельный расход огнеупоров колеблется от 1,5 до 5 кг/т стали, причем наименьшее значение относится к случаям, когда используются варианты торкретирования футеровки и раздува шлака. Этот показатель в 3-4 раза меньше, чем в мартеновском процессе.
Производительность труда в конвертерном цехе на одного трудящегося составляет 4500-5000 т/год и более, что на 30 - 50% выше, чем в мартеновском.
Вместе с тем в кислородно-конвертерном производстве имеется ряд нерешенных проблем:
1. Повышенный расход металлошихты (1120-1135 кг/т при 1080-1100 кг/т в мартеновских печах), что объясняется более высоким расходом чугуна, значительными потерями металла в виде угара и выбросов.
2. Высокий расход чугуна и небольшое количество перерабатываемого лома.
3. He всегда достаточно успешное шлакообразование и в отдельных случаях неполное растворение извести в шлаке.
В то же время эти особенности скорее являются резервами процесса, чем его недостатками. Об этом свидетельствует постоянный рост единичной мощности конвертеров, повышение стойкости футеровки, возрастание интенсивности продувки, увеличение выхода годного и повышение качества металла. В ходе совершенствования процесса возникают новые модификации и технологии, имеющие более высокие технико-экономические показатели. К ним относятся различные способы передела фосфористых, природно-легированных чугунов, использование вариантов донной и комбинированной продувки кислородом.