Проект реконструкции кислородно-конвертерного цеха №1 ОАО "Евраз ЗСМК"

Таблица 6 - Тепловой баланс плавки

Приход тепла	ккал	%	Расход тепла	ккал	%
Физическое тепло чугуна	22852,80	50,13	Физическое тепло жидкой стали	31034,371	68,04
Тепло окисления металлозавалки	Физическое тепло шлака	6886,830	15,11
[C]>{CO}	6883,86	15,10	Физическое тепло отходящих газов	4328,344	9,49
[C]>{CO2}	364,39	0,80	Тепло, уносимое выбросами	304,000	0,67
Тепло окисления угля	Тепло, уносимое пылью	429,522	0,94
[C]>{CO}	2493,50	5,47	Тепло разложения извести	39,805	0,09
[C]>{CO2}	1781,90	3,91	Тепло диссоциации окислов железа	191,839	0,42
Тепло окисления	Тепло, уносимое корольками металла	97,800	0,21
[Si]>(SiO2)	4131,68	9,06
[Mn]>(MnO)	764,05	1,68
[P]>(P2O5)	834,38	1,83
[Fe]>(FeO)	1561,01	3,42
[Fe]>(Fe2O3)	796,30	1,75	Потери тепла конвертером	2279,359	5,00
[Fe]>(Fe2O3)пыль	1232,00	2,70
Теплота шлакообразования	1672,98	3,67
Тепло миксерного шлака	218,31	0,48
Итого	45587,18	100	Итого	45591,871	100



2. Проект агрегата

2.1 Основные положения кислородного конвертера

В кислородно-конвертерном цехе №1 в настоящее время установлено 3 конвертера емкостью 160 т каждый.

Привод конвертера состоит из редуктора специального и навесных редукторов с электродвигателями. Корпус конвертера цельносварной из листовой стали 09Г2С, имеет отъемное днище. Опорное кольцо сварное из листовой стали 09Г2С, собранное вместе с цапфовыми плитами из стали 35Л.

Футеровка конвертера выполняется в два слоя: арматурный и рабочий. Кладка арматурного слоя. Футеровка арматурного слоя центральной части днища выполняется в два слоя периклазовым кирпичом. Первый ряд к броне толщиной 65 мм, второй толщиной 115 мм развернуть на 450 относительно первого ряда.

По перефирии днища футеровка выкладывается в два ряда периклазовым кирпичом на ребро, толщиной по 115 мм каждый, не допуская совпадения швов.

Кладка арматурного слоя днища выполняется насухо без прокладок. Швы между периклазовым кирпичом просыпаются периклазовым порошком фракции 0-1 мм. Совпадения вертикальных швов в кладке днища не допускаются.

Арматурный слой цилиндрической части конвертера выполняется периклазовым кирпичом, уложенным на ребро торцом к броне, толщиной 230 мм, швы между кирпичом заполняются периклазовым порошком 0-1 мм.

Арматурный слой горловины выполняется периклазовым кирпичом, уложенным на ребро торцом к броне конвертера, толщиной 230 мм.

Кладка арматурного слоя горловины выполняется на сухо, швы между кирпичом заполняются периклазовым порошком фракции 0-1 мм.

Кладка арматурного слоя конуса ведется с опережением кладки рабочего слоя на 2-3 ряда.

Кладка рабочего слоя днища конвертера футеруется кирпичом толщиной 550 мм на торец к броне без прокладок. По перефирии в местах сопряжения рабочих

Таблица 7 - Основные размеры конвертера

Параметры	Условные обозначения	Ед. изм.	величина
Удельный объем конвертера	Vуд	м/т	0,862
Глубина металлической ванны в спокойном состоянии	Н0	м	1,69
Внутренний диаметр конвертера	Dв	м	5,329
Слой шлака	hш	м	0,316
Общая глубина ванны в спокойном состоянии	Нi	м	2,006
Объем металлической ванны	Vм	м3	22,857
Внутренний диаметр днища конвертера	Dдн	м	2,846
Диаметр горловины конвертера	d	м	2,513
Рабочий объем конвертера	V	м3	137,931
Высота горловины	Нг	м	2,439
Высота цилиндрической части конвертера	Нц	м	4
Внутренняя (полезная) высота конвертера	Нв	м	8,444
Отношение внутренней высоты к внутреннему диаметру	Нв/Dв		1,584
Толщина футеровки в цилиндрической части Р конвертора	tц	м	0,771
Толщина футеровки в конической части конвертора	tк	м	0,621
Толщина футеровки днища конвертора	tдн	м	0,896
Толщина металлического кожуха конвертера в цилиндрической части	дц	м	0,081
конической части конвертера	ддн =дк	м	0,041
Наружный диаметр конвертера	Dн	м	7,034
Полная высота конвертера	Нн	м	9,382
Отношение полной высоты к наружному диаметру конвертера	Нн/Dн		1,334
Диаметр выпускного отверстия	dотв	м	0,153

слоев днища и цилиндрической части производится разбутовка периклазоуглеродистым кирпичом с подсыпкой массой фракции 0-1 мм. Швы заполняются периклазовым порошком фракции 0-1 мм.

Кладка первых семи колец рабочего слоя цилиндрической части конвертера выполняется огнеупорами толщиной 1100 мм в два оката (550+550). До 48 кольца включительно кладка выполняется огнеупорами толщиной 930 мм в два оката (550+330). Кладка ведется кольцами, в перевязку, замковые кирпичи устанавливаются в районе завалки, швы заполняются периклазовым порошком фракции 0-1 мм.

Футеровка рабочего слоя горловины начиная с 48 кольца выполняется огнеупорами толщиной 1050 мм в два оката (525+525мм).

Верхнее кольцо кладки рабочего слоя горловины пробивается; огнеупорной массой на основе периклазового порошка.

Отъемное днище снимается домкратным устройством, устанавливаемом на пути сталевоза. Кладка футеровки конвертера осуществляется с уровня пола цеха с использованием телескопического подъемника.

Основные размеры конвертера приведены в таблице 7.

2.2 Расчет параметров кислородной фурмы

Задача проектирования сверхзвукового дутьевого сопла состоит в удовлетворении следующим требованиям:

- сопло должно обеспечить строго определенный расход и максимально возможную скорость истечения кислорода при заданном давлении перед ним;

- сохранение постоянства заданных аэродинамических характеристик кислородных струй на возможно длительное время;

- конструкция и технология изготовления сопла должны быть возможно простыми.

Для получения скорости истечения газа большей, чем скорость звука нужно применить сопло определенной конфигурации - сопло Лаваля [5]. Расчет сопла Лаваля сводится к определению длины сопла и размеров его критического, входного и выходного сечений. Исходными данными для этого являются расход кислорода (V0), давление (P1) и температура (t1) его перед соплом в фурме. Основные размеры и эксплуатационные данные фурмы представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Основные размеры и эксплуатационные данные фурмы

Наименование	Условное обозначение	Единица измерения	величина
Удельный расход технического кислорода		м3/т	59,22
Удельная интенсивность продувки		м3/т	2,50
Давление перед соплом	Р1	атм	150
Температура перед соплом	Т1	К	298
Количество сопел в фурме		шт	5
Плотность кислорода в критическом сечении сопла	Ркр	кг/м3	11,42
Критическая температура	Ткр	К	244,17
Скорость в критическом сечении	Wкр	м/с	297,83
Площадь критического сечения сопла	Fкр	м2	0,00056
Диаметр сопла в критическом сечении	dкр	м	0,035
Площадь сечения сопла на выходе	Fвых	м	0,0013
Скорость кислорода на срезе сопла	W2	м3	508,79
Длина закритической части сопла	lзакр	м	0,08
Длина докритической части сопла	lдокр	м	13,40
Диаметр критического сечения	dкр	м	0,035
Общая длина сопла	l0	м	0,93
Расположение фурмы при продувке	Нф	м	0,92

Толщину стенки сопла берем равной 10 мм (обычно она равна 8-12 мм). Принимаем угол наклона сопел к вертикальной оси равным 15° при размещении сопел на торцевой части головки в один ряд.

По полученным данным о размерах сопел, а также угла наклона их к оси фурмы путем графических построений определяем размеры и проектируем конструкцию коллектора и торцевой части головки фурмы.

На основании данных о расстоянии от уровня спокойного металла в конвертере до фурменного окна в камине, а также крайнего верхнего положения каретки закрепления фурмы определяем длину последней в 16м.

С учетом удаления патрубков фурмы от стационарных точек подвода кислорода и воды к агрегату выбираем длину гибкого металлического рукава в 15 м.

2.3 Футеровка сталеразливочного ковша

Выход жидкой стали после раскисления составляет 94,06 кг/100кг металлозавалки.

Масса металла в ковше:

т,

следовательно, выбираем ковш ёмкостью 160т. Основные размеры сталеразливочного ковша приведены на рисунке 1.



Рисунок 1 - Основные размеры кожуха 160-т сталеразливочного ковша

Назначение огнеупорной футеровки:

- защита металлоконструкций ковша от воздействия жидкого металла

- снижение потерь температуры металла через днище и стены стальковша

Способы изготовления футеровки сталеразливочных ковшей:

1) футеровка штучным огнеупорным кирпичом вручную (ККЦ-1)

2) монолитная футеровка

- метод мокрого торкретирования

- набивная с использованием шаблонов

Арматурный слой футеровки стальковша выполняется из шамотного кирпича. Рабочий слой футеровки - периклазоуглеродистый.

После наполнения ковша металлом агрессивное химическое воздействие испытывает кольцо шлакового пояса, поэтому заменяем футеровку шлакового пояса МКРКП-45 №16 (муллито-кремнеземистый кирпич плотный) на МКТП-85 №87 (муллито-корундовый термостойкий плотный). На рисунке 2 представлены кирпичи описываемых огнеупоров.



Рисунок 2 - Огнеупорные кирпичи МКТП - 85 №87 и МКРКП - 45 №16

Проблемные зоны футеровки стальковша представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Проблемные зоны футеровки стальковша

Преимущества замены огнеупоров для футеровки стальковша:

- получение максимально возможной стойкости футеровки шлакового пояса;

- исключение промежуточных ремонтов ковшей;

- высокая химическая стойкость к действиям расплавленного металла и шлака;

- повышенная стойкость к абразивному изнашиванию.

Сравнивая стойкость футеровки до и после замены получаем, что шлаковый пояс, футерованный МКРКП-45 №16 до промежуточного ремонта выстоял 16 плавок, общая стойкость ковша - 35 плавок; а шлаковый пояс, футерованный МКТП-85 №87 без промежуточных ремонтов выстоял 42 плавки, до промежуточного ремонта - 30 плавок, общая стойкость - 46 плавок.

Сравнительная стойкость футеровки сталеразливочного ковша до промежуточного ремонта и по общей стойкости за компанию представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Сравнительная стойкость футеровки сталеразливочного ковша

Дополнительные преимущества замены футеровки шлакового пояса стальковша:

- уменьшение воздействий вредных производственных факторов (снижение времени работы с виброинструментом, запыленности);

- снижение объема ж/д и автомобильных перевозок огнеупорного кирпича и боя кирпича после ремонтов;

- снижение парка ковшей, находящихся в эксплуатации;

- высвобождение одной газовой горелки, используемой для нагрева футеровки ковшей после ремонта.



2.4 Аппарат для подачи порошковой проволоки

Для подачи ферросплавов в виде порошковой проволоки на УВОС установлены три трайб - аппарата.

Трайб - аппарат является устройством для введении порошковой проволоки в расплав черных металлов при внепечной обработке с целью придания им необходимых свойств. Имеет две дорожки и позволяет работать по любой из них или по двум одновременно.

Трайб - аппарат позволяет:

- подать заранее запрограммированное количество проволоки;

- производить ступенчатое регулирование скорости подачи;

- подачу проволоки вперед и назад.

Техническая характеристика установки типа 30-024-2 представлена в ниже приведенной таблице 5.

Принцип работы трайб - аппарата основан на протягивании проволоки через направляющие вследствие прижима ее прижимными роликами к при-водным роликам.

При помощи трайб-аппаратов порошковую проволоку с заданными скоростью и расходом материала вводят в металл при доводке металла на установках внепечной обработки стали. Такой способ ввода ограничивает тепловой поток на реагент в начале обработки, предотвращает его взаимодействие с расплавом в верхних слоях металла, способствуя плавлению реагента в нижних горизонтах жидкого металла, что увеличивает время контакта и позволяет более эффективно использовать элементы, имеющие низкие температуры плавления, кипения и малую растворимость в металле.

Современные трайб-аппараты имеют возможность подавать порошковую проволоку со скоростью 0,1-10 м/с, обеспечивая в случае необходимости, плавную регулировку ее скорости в процессе ввода в расплав.

Оборудование компактное и может быть размещено на существующих площадях действующих цехов, при этом значительно упрощается хранение материалов и подготовка к работе.

Таблица 9 - Техническая характеристика установки

Техническая характеристика	Размерность	Величина
Мощность привода	кВт	15
Скорость (ступенчатая) введения проволоки	м /мин	0 - 300
Электрическое питание: напряжение частота потребляемая мощность	В Гц кВт	380 50 не более 16
Пневматическое питание: давление расход	МПа л/мин	0,4 - 0,6 не более 30
Диаметр проволоки	мм	8 - 18
Программируемая длина проволоки	м	9999
Количество дорожек		2
Габаритные размеры	мм	1670*740*2100
Масса трайб-аппарата	кг	не более 2000
Условия эксплуатации: температура окружающей среды относительная влажность	°C %	+1 - +40 80

Трайб - аппарат состоит из каркаса 17, конструктивно разделенного платами на три части (рисунок 5).

В нижней части размещен блок пневматический 20 и два электродвигателя 18 на подставках 19, позволяющие производить натяжение цепей 2, передающих вращение со звездочек 1 на звездочки 5, закрепленные на входных валах блока роликов приводных 4, размещенного в средней части каркаса 17.

По три приводных ролика 7 с каждой стороны блока роликов приводных 4, с прижимными роликами 10 и направляющими образуют две дорожки, по которым подается проволока.

На крышке блока роликов приводных закреплены оси роликов прижимных 10, каждая из которых имеет два пневмоцилиндра.

Средняя часть трайб - аппарата закрыта с обеих сторон ограждениями 15, имеющими окна с сеткой. При открывании срабатывает блокировка.

В передней части трайб - аппарата имеется кронштейн с зажимами 6 для закрепления направляющей, в качестве которой может быть использована труба с наружным диаметром до 60 мм с радиусом загиба не менее 1 метра.

Трайб - аппарат закрыт крышками и дверцами 3, 14, 16. В верхней части трайб - аппарата с каждой стороны размещены пульты заправочные 11.

Передняя панель заправочного пульта представлена на рисунке 6.

Имеется ручка переключателя режима работы - «Работа», «Заправка», кнопки - «Вперед», «Назад», «Прижим», кнопка «Аварийный стоп», индикация - "Напряжение", "Давление". Рабо-та кнопок и ручек не требует пояснений.

Установка трайб-аппаратов на УДМ ККЦ-1 позволит производить модифицирование неметаллических включений силикокальциевой проволокой в процессе обработки на УДМ, что положительно скажется на качестве слитков.

Рисунок 5 - Устройство для подачи проволоки 30-024-2

Рисунок 6 - Передняя панель заправочного пульта

Установка трайб-аппаратов на УДМ ККЦ-1 позволит производить модифицирование неметаллических включений силикокальциевой проволокой в процессе обработки на УДМ, что положительно скажется на качестве слитков.

Схема подачи порошковой проволоки представлена на рисунке 32 приложение В.

2.5 Система отсечки шлака типа «Монокон»

В металлургии одной из проблем на пути повышения качества производимого продукта, является проблема обнаружения шлака в струе металла, переливаемого из конвертора в сталь-ковш.

Влияние шлака, попадающего из конвертера в сталь ковш на основные показатели качества процесса:

Толстый слой шлака на поверхности металла вызывает образование твердой корки, которая мешает проведению дополнительных операций по обработке (разогреву) металла в стальковше;

Высокий уровень FeO и MnO в шлаке приводит к высокому общему содержанию кислорода в стали. Неустойчивые оксиды в шлаке реагируют с алюминиевыми и другими добавками, что приводит к обеднению сплава;

Большое количество алюминия, требующееся из-за наличия оксидов, приводит к образованию включений оксида алюминия (Al2O3), которые засоряют выходной канал и шиберный затвор стальковша;

Фосфор, находящийся в шлаке, попадает в сталь во время подготовки (разогрева) стальковша и ухудшает свойства стали;

Находящийся в шлаке оксид железа (FeO) реагирует с огнеупорными материалами и разрушает их.

Для снижения количества шлака, попадающего в сталеразливочный ковш на выпуске металла, необходимо оборудование конвертеров №1, 2, 3 системой отсечки шлака типа «Монокон».

Манипулятор «Монокон» позволит повысить эффективность производства за счет уменьшения угара ферросплавов, раскислителей и увеличения срока службы футеровки сталеразливочных ковшей. Также следует отметить, что машины-манипуляторы уверенно работают на повышение качества.

Рисунок 7 ? Манипулятор «Монокон» для отсечки шлака при сливе стали из конвертера

Для эффективной отсечки окисленного шлака в конвертер на заключительном этапе выпуска вводят отсечной элемент поплавкового типа рисунок 8. Для эффективного разделения металла и шлака отсечной элемент должен находиться на границе раздела двух фаз. При полном выпуске жидкой стали поплавок должен закрывать лётку и отделять шлак, оставляя его в конвертере.

Рисунок 8 ? ввод отсечного элемента поплавкового типа (конус)

Исследования поведения поплавка проводили на физической модели кислородного конвертера. Из полученных результатов видно, что соблюдение выше изложенных требований приводит к перекрытию сталевыпускного отверстия без попадания в него шлака (рисунок 9,а). В противном случае наблюдается затягивание шлака с различной степенью в лётку конвертера (рисунок 9 б,в).

Рисунок 9 - Поведение поплавков во время моделирования процесса: а - без попадания шлака; б, в - с различной степенью затягиванием шлака

Для выполнения этой функции поплавок должен иметь среднюю кажущуюся плотность между плотностями жидкой стали и жидкого шлака. Также его геометрические размеры должны обеспечивать полное закрытие выпускного отверстия и предотвращение затягивания шлака в образующуюся воронку.

При использовании автоматических систем раннего обнаружения шлака на конвертере отсечка шлака может происходить простым поворотом конвертера в исходное, вертикальное положение или с помощью специальных устройств - "затычек".

Рисунок 10 ? Отсечка шлака из конвертера с помощью конуса

Раннее обнаружение шлака и его своевременная отсечка позволяют добиться следующего:

? уменьшение затрат алюминия, как было сказано выше, при попадании шлака в сталь-ковш приходится увеличивать добавку алюминия. По некоторым оценкам при своевременном обнаружении шлака удается экономить около 20 кг алюминия за плавку.

? увеличение срока службы футеровки ковша и шиберного механизма. Сроки службы футеровки ковшей и шиберных механизмов увеличиваются при уменьшении количества "пропущенного" шлака

? уменьшение затрат на шлакоотсекающие устройства. При автоматическом определении проникновения шлака пропадает необходимость использовать специальные шлакоотсекающие приспособления.

? улучшение качества металла. Уменьшение количества "пропущенного" шлака сокращает объем вредных примесей, таких как фосфор.



3. Проект цеха

3.1 Определение годовой производительности цеха

В задании предлагается работа конвертора с удельным расходом чугуна 788 кг/т годной стали. Расход металошихты в кислородно-конвертерном процессе составляет 1120-1160 кг/т. Принимаем в проекте 1104 кг/т, в том числе расход ферросплавов 10 кг/т. Тогда расход металлолома в металлошихте составит:

1104-(788+10)=306 кг/т годного.

В этом случае расход металлолома и чугуна металлозавалке соответственно составят

и

Известно, что замкнутый тепловой баланс кислородно-конверторной плавки можно получить при доле лома в шихте в пределах 22-25%. В нашем случае доля лома в шихте составляет 28%. В данном проекте применяем технологию кислородно-топливного процесса с вводом твёрдого топлива (антрацита) в процессе завалки лома. Выход годных слитков из металлической завалки определяется потерями металла в процессе плавки, т.е. выходом жидкой стали, потерями металла в процесса разливки.

Выход жидкой стали колеблется в сравнительно узких пределах и обычно равен 0,90 - 0,93 от массы металлической завалки, вклю-чающей массы чугуна, скрапа и раскислителей.

Продолжительность плавки зависит от большого количества факторов и в целом определяется продолжительностью продувки и продолжительностью вспомогательных операций.

где - продолжительность продувки, мин;

- продолжительность вспомогательных операций, мин.

В целом продолжительность вспомогательных операций составляет от 10 до 30 мин.

Затраты времени по периодам плавки и в целом на процесс следующие, мин:

1. Завалка лома 3

2. Подогрев лома 6

3. Заливка чугуна 4

4. Продувка 18

5. Отбор проб на химанализ и замер температуры металла 4

6. Слив металла 6

7. Наводка гарнисажа и слив остатков шлака 6

8. Подготовка конвертера и неучтенные задержки 3

Итого: 50 мин (0,85 ч)

Цех работает по схеме: три конвертера в работе, и тогда годовая производительность кислородно-конвертерного цеха определяется по формуле:

,(4)

где N - количество постоянно работающих конвертеров;

- садка конвертера, т;

- выход годного;

- общая продолжительность плавки, ч (50 мин. или 0,85 ч);

- доля простоев конвертера (принимаем 0,25%).

При выходе жидкой стали = 0,94 и потерь металла при разливке в изложницы выход годного составит:

(или 86% от массы садки)

Производительность цеха при трех работающих конвертерах составит:

т/год

Масса плавки по жидкой стали составляет:

т

Масса плавки по годным слиткам составит:

т

Максимальное количество плавок в сутки по цеху при работе трех конвертеров и продолжительности плавки = 0,85 ч составит:

плавки.



Тогда максимальная суточная производительность цеха по годным слиткам составит:

т.

3.2 Выбор типа и определение количества необходимого оборудования в цехе

В своем составе кислородно-конвертерный цех №1 имеет следующие отделения:

1) Главное здание:

- энергетический пролет;

- загрузочный пролет;

- конвертерный пролет с отделением прокаливания ферросплавов;

- ковшевой пролет;

2) Миксерное отделение;

3) Отделение шихтовых и магнитных материалов соединено с главным зданием эстакадой на уровне рабочей площадки загрузочного пролета:

- приемное устройство и тракт подачи сыпучих материалов;

- отделение магнитных материалов;

4) Внепечная обработка и разливка металла производится в 2х разливочных пролетах;

5) Дымососное отделение;

6) Шлаковый двор;

7) Административно-бытовой корпус;

3.2.1 Главное здание цеха

Загрузочный пролет

Заливка чугуна и завалка лома в конвертер осуществляется мостовыми кранами [10].

Количество заливочных кранов определяем по формуле:

, (5)

где 1,13 - коэффициент неравномерности;

А - суточный расход чугуна, тыс. тонн;

- суммарная задолженность заливочного крана на 1т чугуна.

Суточный расход чугуна составит:

тыс т,

где 11508 - максимальная суточная производительность цеха по годным слиткам, тыс т;

0,788 - коэффициент расхода чугуна на тонну годных слитков, т/т.

Принимая = 0,18 мин/т, количество заливочных кранов составит:

крана.

Принимаем в проекте два мостовых крана. Тогда загруженность кранов составит:

Таким образом, загрузочный пролет конвертерного отделения имеет 2 мостовых крана грузоподъемностью 180/63/20, железнодорожные пути для подачи жидкого чугуна и металлолома. Литейные краны предназначены для завалки металлолома в конвертер и заливки чугуна, а также для обслуживания конвертеров и перемещения технологических грузов.

Принимаем насыпную плотность лома в совках равной т/м3. Тогда, при загрузке лома одним совком его объем составит:



, (6)

где Т - садка конвертера по металлозавалке, т;

- масса металлолома в металлозавалке, %.

м3.

Принимаем объем совка 40 м3 и, следовательно, загрузка лома производится двумя совками.

Следовательно, при числе плавок в течение суток, равном , в конвертеры потребуется загрузить совков с ломом. Если принять продолжительность цикла оборота совка равным 3,6 часа, то потребное количество совков составит:

,

где - коэффициент запаса (1,3);

- длительность цикла оборота совка, ч;

24 - число часов в сутках.

Принимаем 16 совков.

В цикл оборота совка входят: транспортировка от загрузочного пролета к шихтовому отделению, загрузка лома в совки, ожидание загрузки лома в конвертер в загрузочном пролете, загрузка лома в конвертер.

Конвертерный пролет

В конвертерном пролете находится отделение прокаливания ферросплавов. В конвертерном пролете, размещены 3 конвертера емкостью по 160 тонн каждый. Для обслуживания конвертеров, пролет перекрыт рабочей площадкой, на отметке + 8,18 м. На рабочей площадке рядом с конвертерами располагаются: вспомогательный пульт управления конвертером и сталевозом, из которого производится слив металла из конвертера, а также размещены передвижные площадки для обслуживания и проведения горячих ремонтов конвертеров.

Каждый конвертер оснащен машиной подачи кислорода, оборудованной двумя фурмами, установленными в каретках перемещающихся с помощью индивидуального привода в своих направляющих.

Основными элементами машины для подачи кислорода в конвертер являются: 2 продувочные фурмы диаметром 219 мм, имеющие автономное подключение кислорода и воды металлоруковами, направляющая, по которой движется каретка с закрепленной в ней фурмой в вертикальном направлении; механизмом подъема и опускания фурм.

Рабочий проем конвертеров огражден металлическим ограждением (шлаковая защита), предохраняющим приводы конвертера и рабочую площадку от попадания выбросов шлака и брызг металла.

На отметке + 0,0 на рельсах под конвертером передвигается самоходный шлаковоз, который предназначен для уборки шлака из колеи под конвертером и транспортировки сливаемого шлака из конвертера. Сталевоз предназначен для транспортировки слитого металла в разливочное отделение.

В торце конвертерного пролета расположен участок ферросплавов на уровне рабочей площадки отметка + 8,18 м. Участок ферросплавов имеет восемь расходных бункеров по 40 тонн, восемь печей прокаливания, оборудованных вибропитателями, и весами для каждой пары бункеров, пульт управления печами прокаливания, бункерной эстакады. Под эстакадой имеется самоходная тележка транспортировки ферросплавов.

Раскислители из бункера - весов пересыпаются в специальный бункер, установленный на самоходной передаточной тележке. С самоходной тележки бункер с ферросплавами снимается автопогрузчиком и подается к конвертеру на устройство, с которого по специальной течке в виде трубы раскислители подаются в ковш при сливе плавки. Прокаливание ферросплавов осуществляется в специальных печах, оборудованных газовоздушными горелками до температуры 800°С, с целью удаления гидрантной влаги и снижению охлаждающего эффекта при раскислении металла во время выпуска.

Над конвертером размещен газоотводящий тракт, который включает в себя комплекс сооружений, обеспечивающих улавливание, отвод, охлаждение и очистку конвертерных газов от пыли, выработку насыщенного пара давлением 35 кг/см2 в количестве 260 т/час.

В осях 15 - 19 располагается отделение по ремонту стальковшей. В отделении имеется следующее оборудование:

- мостовой кран (грузоподъемность 75/15 т);

- ямы для ремонта ковшей (3 шт.);

- растворный узел;

- механизированный стенд для ломки футеровки ковшей;

- машина для ломки футеровки ковшей;

- шиберная мастерская для сборки затворов;

- стенды для сушки ковшей;

- площадки для хранения огнеупоров.

Общее количество сталеразливочных ковшей будет складываться из условий: количество ковшей, находящихся в работе; количество ковшей одновременно находящихся в ремонте; 10%-ный запас ковшей на непредвиденные задержки; необходимое дополнительное количество ковшей при разливке методом «плавка на плавку». Принимаем 3 ковша. Количество сталеразливочных ковшей, находящихся в работе:



ковшей

Принимаем 18 ковшей.

где - количество плавок по цеху в сутки, пл./сут.;

- время оборота одного ковша (обычно 3 - 6 ч.), принимаем 5 ч (300 мин.).

Количество сталеразливочных ковшей, одновременно находящихся в ремонте, зависит от стойкости ковша (обычно 10 - 15 плавок) и продолжительности ремонта (обычно 6 - 10 часов). принимаем соответственно 42 плавок и 6 часов. В этом случае в ремонте за сутки находится: ковша.

Одновременно в ремонте будет: (1 ковш).

Тогда общее количество сталеразливочных ковшей в проектируемом цехе составит: 18 + 2 + 1 =21 ковш.

3.2.2 Миксерное отделение

Здание миксерного отделения представляет собой отдельно стоящее однопролетное здание с размерами в плане: ширина 30 м, длина 72 м и высота до головки подкранового рельса 30 м. Отделение оснащено следующим оборудованием: два миксера емкостью 1300 тонн каждый; заливочные мостовые краны грузоподъемностью 180+50/16 тонн - 2 шт.; железнодорожные весы для взвешивания жидкого чугуна, грузоподъемностью 250 тонн - 2 шт.; чугуновозный ковш емкостью 140 тонн - 3 шт.; стенды под чугуновозный ковш - 2 шт.; ковш для жидкого доменного шлака емкостью 16м3 - 1 шт.; стенд переносной для шлакового ковша - 1 шт.; техника для шлакового ковша - 1 шт.; траверса для шлакового ковша - 1 шт.; стенд под траверсу шлакового ковша - 1 шт.; таль электрическая ТЭ - 10Н, Н - 36 м.

Подача чугуна из доменного цеха в миксерное отделение осуществляется в чугуновозных ковшах емкостью 140 тонн на специальных лафетах тепловозом.

Перед поставкой чугуна в миксерное отделение чугун взвешивается на железнодорожных весах. Поступивший чугун в миксерное отделение переливается в миксер. Чугун из миксера наливается в чугуновозный ковш и подается тепловозом в конвертерное отделение.

3.2.3 Отделение магнитных материалов

Металлолом в конвертерный цех №1 поступает в отделение магнитных материалов, представляющее собой однопролетное отдельно стоящее здание с шириной 30м, длиной 84,0 м. Для приема и создания запаса металлолома предусмотрена яма для скрапа площадью 864,2 м2, объемом 2400 м3, что обеспечивает 5-ти - 6-ти суточный запас металлолома для работы конвертеров. Яма находится в центре между железнодорожными путями №1 и №2.

Для разгрузки металлолома и его погрузки, отделение магнитных материалов оборудовано 4-мя магнитными кранами грузоподъемностью 15 т. Металлолом в отделение поступает в железнодорожных вагонах или платформах, кранами разгружается в яму или сразу грузится в совки емкостью 40 м3, установленные на лафеты с поворотным устройством. Погрузка металлолома в совки осуществляется на железнодорожных путях №2 и №3. Кроме этого уже подготовленные совки с ломом поступают из копрового цеха

Емкость бункеров зависит от суточного расхода материалов и принятых норм их запаса. Количество материалов на одну плавку годных слитков:



, (8)

где - расход материалов на 100 кг металлической завалки, кг;

- коэффициент выхода жидкой стали (0,91);

- коэффициент выхода годных слитков.

т/т годного.

3.2.4 Приемное устройство и тракт подачи сыпучих материалов в конвертерное отделение

Тракт подачи сыпучих материалов предназначен для приема, хранения, транспортировки, дозирования шлакообразующих материалов в конвертер

(таких как известь, доломит, окатыши, антрацит, агломерат, разжижители шлака и др.).

Тракт подачи сыпучих материалов включает в себя:

приемное устройство с двумя механизированными разгрузочными подъемными площадками и тремя приемными бункерами, оснащенными вибропитателями;

ленточный конвейер №1;

ленточный конвейер №2; передвижной реверсивный конвейер РЛК;

расходные бункера по 5 над каждым конвертером; перегрузочное устройство для каждого конвертера включающий в себя весовой бункер и поперечный конвейер;

промежуточные бункера по одному на конвертер; желоб для подачи материалов в конвертер из промежуточного бункера; вентиляционные и аспирационные системы.

Приемное устройство представляет собой здание длиной 20 м, шириной 10,5 м, высотой 22 м. здание имеет подземную и наземную части. Приемное устройство оборудовано автоматическими распашными воротами, подъемными площадками с гидросистемой, системами вентиляции и аспирации, тремя приемными бункерами.

3.2.5 Дымососное отделение

Дымососное отделение представляет собой отдельно стоящее отапливаемое здание длиной - 48 м, шириной - 18 м и высотой 19,8 м. Помещение имеет стальной каркас и керамзитобетонное стеновое ограждение. В дымососном отделении установлено: задвижка газовая диаметром 200 мм - 3 шт.; нагнетатель площадью 4200 нм2/мин - 3 шт.; электродвигатель - 3 шт.; дроссельная задвижка диаметром 2000 мм - 4 шт.; воздухоотделитель ВПУ - 16Ч16Ч500 - 4 - 6 шт.; электромостовой кран грузоподъемностью 15 тонн для ремонтных нужд.

В дымососное отделение включается: здание дымососной, газопроводы диаметром 2620 мм, дымовая труба высотой 80 м, дымоотводящий боров, свечи частичного дожигания газов. Нагнетатели типа 6500 - 12 - 1 используются в качестве дымососов для отсоса продуктов горения из конвертера во время ведения плавки.

3.2.6 Шлаковой двор

Здание шлакового отделения имеет длину - 150 м, ширину - 30 м и высоту - 19,35 м. Для приема шлака отделение имеет следующее оборудование: шлаковоз самоходный ШС - 215 - 3600 - 3 шт.; шлаковые чаши емкостью 16 м3 - 12 шт.; переносной стенд для шлаковых чаш - 12 шт.; кран мостовой общего назначения грузоподъемностью 100/20 тонн - 2 шт.; кран мостовой магнитогрейферный грузоподъемностью 15 + 15 тонн - 2 шт.; экскаватор ЭКГ - 46 Б - 2 шт.; пульт управления самоходными шлаковозами; пульт управления кантующимися шлаковозами.

Самоходный шлаковоз предназначен для транспортировки жидкого шлака из под конвертера на шлаковый двор. Шлаковоз используется для очистки путей под конвертером, установленным на нем скребком. Электроснабжение шлаковоза производится с надземных троллей.

3.3 Схема технологических потоков

Металлолом поступает из скрапоразделочного цеха в отделение шихтовых и магнитных материалов в вагонах МПС и вагонах парка завода (чугуновозки) где складируется магнитными кранами в яму разделяя тяжеловесный и легковесный металлолом. Здесь же происходит подготовка лома к завалке - загрузка металлолома в совки грузоподъемностью 15 т установленные на тележки. Дозирование совков на плавку осуществляется по заявке сменного мастера конвертеров. Металлическая шихта на тележках подается из отделения шихтовых и магнитных материалов в конвертерное отделение и, при помощи реечного толкателя, загружается в конвертер.

Чугун из доменного цеха транспортируется тепловозами по железной дороге в чугуновозных ковшах установленных на лафеты. При поступлении состава с чугуном в миксерное отделение чугун из ковшей сливается в два стационарных миксера емкостью 1300 т поочередно. По заявке сменного мастера конвертеров чугун на плавку из миксера наливается в чугуновозный ковш установленный на лафет. Чугун из миксерного отделения в ковшах емкостью 140т тепловозом подается к конвертерам и заливался краном. После заливки чугуна конвертер устанавливается в вертикальное положение.

Сыпучие материалы: плавиковый шпат, известь, агломерат, руда автотранспортом завозятся на ПТС (приемное тракта сыпучих) и далее по транспортерам поступает в приемные бункера конвертеров (по 4 бункера на каждом конвертере).

Загружается первая порция сыпучих материалов и опускается фурма для продувки плавки кислородом чистотой 99,5%, давлением 15 кг/см2. Время продувки плавки 22-24 мин. По окончании продувки отбирается проба на экспресс-анализ стали и замеряется температура.

При достижении необходимой температуры 1605-1630 С и необходимого химического анализа, металл выпускается в сталеразливочный ковш емкостью 130 т, где осуществляется его раскисление и доводка металла до заданного параметра по химическому составу. Сталеразливчный ковш установлен на самоходной тележке - сталевозе. После выпуска металла из конвертера сливается шлак в шлаковую чашу емкостью 16 м3. Сталеразливочный ковш с металлом подается в один из разливочных пролетов, где поднимается разливочным краном и транспортируется на разливочную площадку. Вдоль разливочной площадки установлен состав с изложницами в которые металл разливается разливщиками. Для перекрытия струи металла при переезде с одной изложницы на другую используется стопорное устройство. По окончании разливки стали и отстоя состава для кристализации слитков, состав тепловозом транспортируется в отделение раздевания слитков. Далее слитки транспортируются на блюминг, либо на склад слитков, а изложницы в отделение очистки и смазки.

В период строительства и «имитации производства» выявились слабые стороны в проекте цеха, узкие места в организации работ на технологических участках. Конвертерщиков не устраивала предусмотренная проектом завалка лома совками грузоподъемностью 15 т. На эту операцию предусматривалось 5 минут. Практически же в зимних условиях эту работу приходилось выполнять гораздо большее время.

В настоящее время металлолом подается в конвертерное отделение в совках емкостью 40 м3, что позволяет производить погрузку металлолома на плавку как в отделении шихтовых и магнитных материалов конвертерного цеха, так и в копровом цехе комбината.

Интенсивность продувки увеличилась до 400 м3/мин. Претерпел изменения и участок подготовки ферросплавов на плавку.

Схема технологических потоков представлена на рисунке 11.



Рисунок 11 - Принципиальная схема технологических потоков производства стали в слитках



4. Специальная часть

4.1 Исследование особенностей технологии производства стали в конвертерах с пониженным расходом чугуна

В основных направлениях экономического и социального развития в черной металлургии предусмотрено обеспечение прироста производства стального проката без роста выплавки чугуна при снижении его расхода, а также дальнейшее расширение производства конвертерной стали. Планируемое улучшение структуры сталеплавильного производства, наращивание мощностей конвертерного производства, характеризующегося более высоким удельным расходом жидкого чугуна на получение стали, делает особенно актуальными проблемы экономии чугуна и снижения его расхода путем улучшения тепловой работы конвертеров, замены его в шихте металлоломом.

Обычным соотношением доли лома к чугуну составляет, чугуна в ходе плавки расходуется 75% , а лома 25%. С понижением расхода чугуна увеличивается расход лома. Освоение таких процессов наряду с повышением степени использования ежегодно образующихся ресурсов лома позволит улучшить структуру отрасли и увеличить объем производства стали без дополнительной выплавки чугуна. Считается, что по экономическим показателям такая технология сможет конкурировать с выплавкой стали в дуговых электропечах.

Комплексное применение методов понижения доли чугуна и увеличения доли металлического лома в шихте конвертеров основан на предварительном подогреве лома перед заливкой чугуна.

Металлолом является дешевым сырьем для производства стали. Использование металлолома обеспечивает значительную экономию основных материалов, топлива и энергоресурсов, а также снижает затраты труда. Увеличение расхода лома в конвертерном производстве стали приобретает все большее значение как в нашей стране, так и во многих индустриально развитых странах, в связи с ростом металлофонда, выводом из эксплуатации мартеновских печей и возможностью использования амортизационного лома.

4.2 Энергоемкость основных сырьевых материалов металлургического производства и энергоносителей

В последние годы в нашей стране и за рубежом благодаря возросшему вниманию специалистов к вопросам энергетики металлургического производства, частично вскрыты и использованы резервы снижения энергоемкости чугуна, стали, проката. Большая же часть имеющихся резервов нуждается в поиске новых эффективных путей их реализации.

К настоящему времени в качестве энергоемкости какого-либо продукта производства, в том числе и стали, принимают затраты первичной энергии в виде потенциальной тепловой энергии в данном производстве и на всех предшествующих этапах получения материалов, использованных на плавку, включая энергоносители (топливо, электроэнергию, тепловую энергию) [2]. Иными словами энергоемкость стали представляет собой сумму энергоемкостей, затраченных на ее получение материалов и энергоносителей. Для отдельного материала в его энергоемкости учитываются затраты энергии на добычу сырья, его транспортировку, подготовку к производству (с учетом всех компонентов шихты). Энергоемкость топлива прежде всего включает его теплотворную способность, а также затраты первичной энергии на добычу, переработку и транспортировку. Определяя энергоемкость участвующих в производстве материалов, вычитают потенциальную тепловую энергию побочных продуктов производства, обладающих теплотворной способностью или значительным теплосодержанием и поддающихся утилизации для дальнейшего полезного применения в качестве тепло- или энергоносителей (например, при получении кокса - газа, смолы, бензола; при производстве чугуна - доменного газа и т.д.).

Ниже, приведена таблица энергоемкостей основных сырьевых материалов металлургического, в том числе сталеплавильного производства; стали, полученной по различным технологическим схемам [5]. Следует заметить, что для определения как энергоемкости сырьевых материалов, так и непосредственно стали, достаточно учитывать затраты только наиболее энергоемких материалов и энергоносителей.

В таблице 10 приведены данные энергоемкости основных шихтовых материалов, топлива и огнеупоров, технологических газов, использующихся в сталеплавильном производстве.

Таблица 10 - Удельная энергоемкость основных материалов сталеплавильного производства

Материалы	Энергоемкость		Материалы	Энергоемкость
Агломерат, МДж/кг Кокс, МДж/кг Уголь, антроцит, МДж/кг Природный газ, МДж/м3 Мазут, МДж/ кг Чугун, МДж/кг Металлолом, МДж/ кг Металлезированные окатыши , МДж/кг Ферросплавы, МДж/кг: ФМН75 ФС45		2,2 40,4 31,0 37,6 41,0 23,8 0,2 17,0 55,02	Известь, МДж/кг Огнеупоры, МДж/ кг Электроды графи- тированные, МДж/кг Кислород, МДж/ м3 Азот, МДж/м3 Аргон, МДж/м3 Компрессорный воздух, МДж/ м3 Электроэнергия МДж/кВт * ч	5,4 16,5 186,0 5,8 2,5 35,6 1,15 11,25
	70,34

Как видно из таблицы 10 , максимальный уровень энергозатрат характерен для процессов с высокой долей чугуна в шихте. Поэтому важнейшими резервами снижения энергоемкости является экономия топлива и энергии при получении чугуна и снижение его расхода в производстве стали. Снижение расхода чугуна необходимо добиваться совершенствованием тепловой работы современных сталеплавильных агрегатов и создание новых высокоэффективных энергосберегающих технологий выплавки стали , за счет увеличения доли металлического лома в шихте до 30 - 50%. При таком содержании металлического лома в шихте, энергоемкость металла, полученного в кислородном конвертере , существенно снижается, что в целом определяет перспективность указанных процессов с позиции энергетики переработки в стали с указанной долей металлического лома в металлошихте в таблице 29 и рисунке 31 (Приложение А) приведены энергомкости выплавки стали при различной доле лома в шихте [2].

Все комбинированные процессы, позволяющие увеличить долю лома в металозавалке, приводят к снижению удельных энергозатрат на выплавку стали. Прежде всего это связано с различной энергоемкостью чугуна и стали. При определении энергозатрат в килограмма условного топлива, энергоемкость одной тонны лома составляет 252 кг у.т., в то же время энергоемкость одной тонны чугуна составляет более 811 кг у.т. Поэтому соответствующая замена в металлозавалке одной тонны чугуна на одну тонну металлического лома, позволяет сэкономить не менее 559 кг.у.т.

Высокая энергоемкость чугуна приводит к тому, что при получении стали только из из чугуна, общие энергозатраты в 3-4 раза больше, чем при выплавке ее из стального. Снижения расхода чугуна необходимо добиваться совершенствованием тепловой работы современных сталеплавильных агрегатов и созданием новых высокоэффективных энергосберегающих, высокопроизводительных технологий выплавки стали,

Таким образом, повышение доли металлолома в шихте сталеплавильных агрегатов, всемерное увеличение степени использования образующихся ресурсов лома черных металлов резко снижают расходы первичной энергии в отрасли и энергоемкость стали. При современной структуре металлошихты в стране и ожидаемом в будущем повышении доли лома в ней до 50 % наиболее энергетически выгодна структура сталеплавильного производства, с максимальной степенью участия кислородно-топливного процесса с расходом лома 40-50 %.

4.3 Тепловой баланс кислородно-конвертерной плавки

Уровень и структура материальных и энергетических затрат характеризуют состояние технологии и техники процесса, их анализ позволяет вскрыть резервы, наметить пути их реализации. Материальный и тепловой балансы конвертерного производства стали взаимно обусловлены.

В таблице 11 приведены средние данные о тепловом балансе конвертерных плавок при использовании в качестве охладителя стального лома.

Таблица 11 - Средние данные о тепловом балансе конвертерных плавок при использовании в качестве охладителя стального лома

Приход тепла	%	Расход тепла	%
1. Физическое тепло чугуна	49 - 53	1. Физическое тепло стали в том числе на нагрев и расплавление	68 - 72 15 - 21
2. Тепло реакций окисления в том числе: углерода до СО углерода до СО2 кремния марганца железа фосфора	45 - 49 17 - 22 6 - 7,5 6,5 - 10,5 0,6 - 2,5 5 - 8 0,5 - 1,5	2. Физическое тепло шлака	12 - 17
		3. Физическое тепло газов	6,5 - 9,5
		4. Тепло, уносимое плавильной пылью	1,5 - 2,0
3. Тепло реакций шлакообразования	2,5 - 5	5. Потери тепла в том числе: через корпус с водой фурмы через горловину излучением и конвекцией	1,8 - 3,0 0,3 - 0,7 0,4 - 0,7 1,1 - 2,0
Всего	100,0	Всего	100,0
Примечание. Общий приход (расход) тепла составляет 180 - 200 МДж/100 кг металлозавалки

Кислородно-конвертерные процессы производства развивались как процессы, не требующие использования дополнительного топлива. Количество жидкого чугуна, его состав и температура определяют, как правило, расходы кислорода не процесс и охладителей для поглощения избыточного тепла. В большинстве случаев охладителем служит стальной лом.

Как видно из таблицы 11 основным источником тепла в конвертере является физическое тепло чугуна, составляет ~50 % приходной части теплового баланса, остальные ~50 % тепла вносят экзотермические реакции окисления примесей металлозавалки просуммированные с теплотой шлакообразования. Большую долю составляет тепло от окисления углерода (50 - 65 % всего тепла, выделяемого в ванну протекающими химическими реакциями). Если бы весь углерод окислялся до СО2, приход тепла от его окисления увеличился в 2,5 - 2,6 раза. В последние годы отношение СО2/(СО + СО2) в газах на срезе горловины конвертера снизилось в связи с повышением удельной интенсивности продувки до 3 - 4 м3/(т*мин) и динамического напора истекающего из фурмы кислорода. Величина этого отношения определяется, главным образом, конструкцией применяемых кислородных фурм и конструкцией наконечников последних. Увеличение числа сопел и угла наклона их к вертикали при одних и тех же расходах дутья и положения фурмы вызывает увеличение общей боковой поверхности струй, следовательно, и объема зоны свободной струи со скоростью ниже критической, что уменьшает жесткость дутья. Это сопровождается некоторым увеличением приходной части теплового баланса плавок при возрастании удельного расхода кислорода (для дожигания СО).

Теплота реакции окисления кремния достигает 13 - 20 % от общего количества теплоты химических реакций при переработке обычных передельных чугунов. Содержание Mn в металлическом расплаве при использовании обычных передельных чугунов играет менее значительную роль. Следует отметить, что мировая конвертерная практика характеризуется тенденцией снижения содержания марганца в чугуне. Эта величина уменьшилась от 1,0 - 1,3 до 0,4 - 0,6 % и ниже, чему способствует экономии марганца.

Теплота от окисления фосфора при продувке передельных чугунов почти не влияет на тепловой баланс плавки.

Основной расход тепла составляют (таблица 11):

- физическое тепло стали (68 - 72 %);

- физическое тепло шлака (12 - 17 %);

- физическое тепло газов (6,5 - 9,5 %).

Следующей, наиболее значимой величиной расходной части теплового баланса является:

- тепловые потери конвертером (2 - 3 % и более), в том числе:

- тепловые потери теплопроводностью через футеровку (потери через корпус конвертера, средняя величина которых составляет 0,3 - 0,4 %, возрастая к концу кампании конвертера до 0,7 - 0,9 % от приходной части);

- потери тепла футеровкой конвертера в межпродувочный период (тепло, аккумулируемое «активным» слоем футеровки в процессе продувки ванны кислородом и теряемое в межпродувочный период);

- потери тепла излучением через горловину конвертера;

- потери тепла на охлаждение кислородной фурмы;

- потери тепла на нагрев кислорода продувки.

Остальные статьи расходной части теплового баланса плавки составляют от 3,0 до 5,0 % приходной части, в том числе:

- тепло, уносимое выбросами 0,5 - 0,7 %

- тепло, уносимое плавильной пылью 0,5 - 0,8 %

- тепло диссоциации карбоната кальция шихты 0,5 - 0,8 %

- тепло диссоциации оксидов железа шихты 0,8 - 1,3 %

- тепло, уносимое железом корольков шлака 0,3 - 0,7 %

- тепло, уносимое железом выбросов 0,4 - 0,6 %

Итого 3,0 - 4,9 %

Таким образом , для улучшения теплового баланса кислородно-конвертерного процесса необходимо, увеличение вносимого физического тепла и снижение теплопотерь по ходу плавки. Выполнение этих условий позволит выгодно изменить соотношение чугун-металлолом в сторону увеличения доли металлического лома в шихте.

4.3.1 Основные способы улучшения теплового баланса кислородно-конвертерного процесса

Улучшить тепловой баланс возможно либо путем увеличения вносимого физического тепла и снижение теплопотерь [4]. Практическое применение нашли следующие приемы:

- повышение температуры заливаемого чугуна;

- применение ковшей миксерного типа большой емкости (600 т);

- подогрев сталеразливочных ковшей перед выпуском металла из конвертера;

- дополнительный нагрев чугуна в миксере;

- предварительный нагрев лома в конвертере и вне его;

- повышение использования энергии углерода путем увеличения доли его окисления до СО2 в полости конвертера;

- увеличение химически связанного тепла углерода путем ввода в конвертер кускового или порошкообразного углеродсодержащего материала, других специальных добавок, при окислении которых выделяется большое количество тепла;

- улучшение организации производства, направленное на снижение всех видов потерь тепла конвертером;

- использование вспомогательной фурмы-зонда не только с целью управления и контроля технологического процесса, но и для уменьшения послепродувочного периода (до слива металла) и снижения соответствующих теплопотерь;

- повышение качества материалов, используемых в процессе выплавки, для уменьшения затрат энергии на их усвоение и исключения отклонений от оптимальной технологии.

Необходимо отметить, что выпуск более горячего чугуна из доменных печей - путь нерентабелен, поскольку связан, с повышенным расходом кокса в доменном производстве, в доменном процессе высокая температура чугуна на выпуске всегда сопровождается высоким содержанием кремния в чугуне, что существенно влияет на дальнейший передел чугуна в сталь в сталеплавильных процессах, в том числе и в кислородно-конвертерном. Хотя, при этом, содержание серы в чугуне уменьшится.

Наиболее рациональным способом является уменьшение потерь теплоты на пути движения чугуна от доменного к кислородно-конвертерному цеху. Это возможно осуществить либо, используя большие ковши для транспортировки чугуна от доменных печей, либо использовать положительно зарекомендовавшие ковши миксерного типа емкостью 420 и 600 т, в которых в процессе выдержки и транспортировки температура чугуна снижается на 10єС/ч, что в 8 - 10 раз меньше, чем в обычных 140-тонных ковшах. Надежным и реальным способом снижения теплопотерь является применение чугуновозных ковшей с крышками, хотя в этом случае добавляются новые операции на снятие крышек и закрывание ими ковшей, что может вызвать организационные трудности. При этом почти полностью устраняются теплопотери излучением через горловину ковша, которые обычно составляют 16,3 - 18,5 кВт/т и приводят к снижению температуры чугуна за 1 с на ~0,019 К. Возможен и другой наиболее простой способ - засыпка на поверхность чугуна теплоизолирующих смесей (опилки с коксиком и др.).