Смирнов А.Н., Сафонов В.М. и др. Металлургические мини-заводы

Подождите немного. Документ загружается.

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 161

Рис. 2.10. Габаритные размеры современной дуговой стале-

плавильной печи (к табл. 2.9).

162 Металлургические мини-заводы

Таблица 2.9. Габаритные размеры дуговых сталепла-

вильных печей [192]

Масса плавки, т 50 80 100 120 150 180

Диаметр днища, мм 4900 5500 6100 6500 7000 7500

A, мм 18600 19650 21500 21500 22500 23700

В, мм 18300 19350 21100 21100 22100 23300

С, мм 6200 6800 7000 7000 7300 7300

D, мм 9300 10450 11300 11750 12200 12800

E, мм 4200 4700 5200 5200 5500 5800

F, мм 9500 10700 11700 11700 12700 13700

L, мм 5900 6500 7500 7500 7900 8400

Площадь водяного

охлаждения, м

28 35 45 49,5 57,5 61

неорганизованные выбросы приводит к увеличению локальных

скоростей газового потока по кратчайшему пути от рабочего окна

и неплотностей к сводовому отверстию, при этом возрастают по-

тери материалов в систему газоочистки и угар электродов в ре-

зультате подсоса воздуха.

Снижение выноса пыли в систему газоочистки может быть

обеспечено путем изменения конструкции дуговой

печи и в част-

ности свода. Изменение системы газоотсоса позволяет снизить

скорость печных газов, что должно способствовать уменьшению

выноса крупных частиц в систему газоочистки и подсоса воздуха

через неплотности печи. Так, в печи «Danieli» была опробована

конфигурация свода «циклонного» типа с тангенциальной систе-

мой отсоса печных газов, а на 100-т ДСП

ОАО «Донецкий метал-

лургический завод» проверена идея распределения газоотсоса по

всей поверхности свода [119]. Стоит отметить, что своды такой

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 163

конструкции имеют большую водоохлаждаемую поверхность, и в

процессе эксплуатации из-за образования гарнисажа их масса

существенно возрастает, что в свою очередь может вызывать до-

полнительный износ и поломки механизмов печи.

Водоохлаждаемый газоход. Для обеспечения надежной

работы тканевых фильтров газоочистки необходимо соблюдение

следующих условий:

• гарантированная температура дымовых газов перед рукав-

ным фильтром в момент пиковой нагрузки (ниже 100-

130°С);

• низкая точка росы дымовых газов и, как следствие,

исключение увлажнения фильтрующих элеме

нтов.

Соблюдение вышеприведенных условий обеспечивается за

счет применения водоохлаждаемого газохода, который

устанав-

ливают на участке между сводовым патрубком и неохлаждаемой

частью дымового тракта [200].

Водоохлаждаемый газоход предназначен для отвода печ-

ных газов, образующихся в рабочем пространстве дуговой стале-

плавильной печи, к системе фильтров газоочистки. Водоохлаж-

даемый газоход представляет собой канал круглого сечения, об-

разованный водоохлаждаемыми элементами (табл. 2.10). По мере

прохождения печных газов по

каналу газохода происходит их ох-

лаждение и грубая очистка (от крупных частиц пыли).

Основными водоохлаждаемыми элементами газохода яв-

ляются:

• скользящий патрубок газохода, оснащенный механизмом

оперативного регулирования подсоса воздуха в зазор между

сводовым патрубком;

• камера осаждения пыли, состоящая из крышки и собственно

камеры осаждения пыли, которая предназначена для улав-

164 Металлургические мини-заводы

ливания, накопления и удаления из рабочего пространства

газохода крупных частиц, содержащихся в дымовых газах;

• водоохлаждаемые участки газохода, размер и форма кото-

рых определяется теплонапряженностью и направлением

отвода печных газов.

Таблица 2.10. Технические данные водоохлаждаемого

газохода ДСП-50

№

п/п

Наименование

Пока-

затели

1 Конструкция водоохлаждаемого газохода

Трубча-

тая, сек-

ционная

2 Материал (марка стали)

Сталь

20К

Допустимая температура внутренней стенки, °С

350

Типоразмер трубы (диаметр×толщина стенки), мм 76×8

5 Давление воды в системе, МПа 0,5-0,6

6 Расход воды, общий, м

/ч 560

7 Скорость воды, минимальная, м/с 0,8

8 Температура воды на выходе, максимальная, °С 55

2.4. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАВКИ В

СОВРЕМЕННОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ

Минимизация расходов на сырье и энергоносители, доля

которых в производстве электростали превышает 70%, является

основным направлением развития техники и технологии плавки в

дуговой электропечи.

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 165

Стальной лом. На современном этапе развития электро-

металлургии, исходя из цены материалов, составляющих метал-

лическую часть шихты, можно отметить, что металлический лом

остается самым доступным шихтовым материалом. Так, по про-

гнозу Международного института черной металлургии к 2010 г.

мировой спрос на стальной лом должен возрасти до 435-440 про-

тив 379 млн.т/год

в 2000 г. [201].

Основные источники лома - это отходы, образующиеся,

во-первых, при производстве черных металлов, во-вторых, при

потреблении черных металлов в металлообработке и строитель-

стве, в-третьих, амортизационный лом, образующийся в процессе

ликвидации основных средств, проведении капитальных и теку-

щих ремонтов, а также так называемого выбытия сменного обо-

рудования, оснастки, приспособлений

и инструмента, и, в-

четвертых, бытовой лом и «прочие» источники его сбора - шла-

ковые отвалы, заводские свалки и т.п. Естественно, оценка ресур-

сов лома черных металлов определяется состоянием первых трех

сфер его образования. На долю стального лома, который образу-

ется в металлургическом производстве, приходится на сегодняш-

ний день около 40%

его общего потребления [202, 203]. Важно,

что это наиболее качественный лом, как правило, не требующий

существенной подготовки к использованию.

В настоящее время цена стального лома возрастает, при

этом из-за необходимости перевозки металлолом становится до-

рогим, а легковесный без переработки в местах сбора - нерента-

бельным.

Крупные специализированные компании по переработке

лома вкладывают деньги

в оборудование, которое позволяет пе-

рерабатывать и смешанный, и легковесный лом. Поэтому, при

сохранении объемов качественного крупногабаритного металло-

лома, растет доля переработанного лома. Прежде всего, пакети-

166 Металлургические мини-заводы

ерованного, полученного прессованием и резкой, а такж шредер-

ного.

Затраты на подготовку одной тонны лома определяются

энергоемкостью процесса и при переработке, например, на шре-

дерной установке, достигают 7-10$ США, в зависимости от полу-

чаемой фракции.

Качество углеродистого стального лома определяется сле-

дующими основными параметрами, которые обусловливают его

реальную стоимость:

• замусоренность лома

, характеризующаяся содержанием

железа в ломе и оказывающая влияние на технико-

экономические и экологические аспекты выплавки стали;

• величина содержания остаточных загрязняющих элемен-

тов (в первую очередь таких, как медь, хром, никель, оло-

во, молибден, цинк), которая определяет возможность вы-

полнения требований к химическому составу готовой ста-

ли;

• насыпная плотность (

разделение на легкий, средний и тя-

желый лом) и максимальные размеры кусков стального

лома (мелкий с длиной кусков до 100 мм, средний - от 100

до 400 и крупный - до 1000 мм) оказывает непосредствен-

ное влияние на количество подвалок шихты и другие тех-

нико-экономические показатели плавки.

Плотная завалка шихты обеспечивается оптимальным со-

отношением различных видов

лома. Как правило, в ДСП реко-

мендуется вводить 15-20 % мелкого лома, 40-50 крупного и 30-

45% среднего. Обычно насыпная плотность лома в бадье состав-

ляет 0,7-0,9 т/м

При оценке насыпной плотности стального лома в бадье

следует учитывать, что эта величина при каждой перегрузке

уменьшается примерно на 0,1 т/м

[121]. Форма и размер кусков

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 167

лома определяют скорость плавления и, соответственно, расход

энергии. Различие в размере "идеального" и "трудного" лома мо-

жет существенно повысить расход энергии (до 40 кВт×ч/т). При

наличии в ломе органических соединений, пластмасс, дерева, во-

ды, льда, бетона расход энергии может увеличиться на 30

кВт×ч/т.

Характеристика металлолома, поступающего в дуговые

печи

одного из заводов СНГ, его максимальные габариты и отно-

сительная доля каждого вида металлолома приведены в табл.2.11.

Таблица 2.11. Характеристика лома, поступающего в ЭСПЦ

Вид металлолома

В общем

объеме, %

Габаритный металлолом в кусках размером не более

800×500×500 мм и толщиной не менее 6 мм

Негабаритный металлолом в кусках толщиной не

менее 6 мм

Отходы собственного производства с габаритами не

более 3500×2500×1000 мм и толщиной не менее 6 мм

Стальные листовые, полосовые, сортовые промыш-

ленные и бытовые отходы габаритом не более

3500×2500×1000 мм и толщиной не менее 6 мм

На расход энергии влияет количество загружаемых бадей

шихты. Считается, что загрузка каждой бадьи требует дополни-

тельных затрат энергии около 10 кВт×ч/т, при этом работа печи с

жидким остатком способствует более стабильному горению дуг и

снижает расход энергии на 15 кВт×ч/т.

Ниже приведены средние значения примесей цветных ме-

168 Металлургические мини-заводы

таллов в ковшевых пробах плавок, выплавленных с применением

100% скрапа на одном из заводов СНГ: Сu - 0,20%; Ni - 0,16%; Сr

- 0,08%; Sn - 0,012%.

Стальной лом является возобновляемым сырьевым мате-

риалом, который в промышленно развитых странах имеется в

достаточном количестве. Поэтому необходимость его полнейше-

го использования весьма актуальна, поскольку позволяет полу-

чить экономию энергии и

уменьшить выброс парниковых газов

[83].

Металлизованное сырье. При необходимости, например,

снижения содержания цветных металлов в готовой стали, наряду

с металлическим ломом в шихту электропечей вводят альтерна-

тивные железосодержащие шихтовые материалы. Практика при-

менения этих материалов показывает, что в их общем количестве

доля металлизованного сырья составляет приблизительно 75%, а

чугуна – 25%. Как правило,

применение альтернативных мате-

риалов ограничено технологическими причинами и высокой це-

ной. Вместе с тем, по авторитетным прогнозам в 2010 г. спрос на

металлизованное сырье составит 100 млн. т, в сравнении с 52

млн.т в 2000 г. [201].

Железо прямого восстановления (DRI), к которому отно-

сятся металлизованные окатыши, характеризуется довольно вы-

соким содержанием углерода и чрезвычайно

низкой концентра-

цией вредных примесей (S, Р, Сu, Ni, Cr, Sn, и As), см. табл. 2.12.

Горячебрикетированное железо (НВІ) при равной с DRI

степени металлизации железа также отличается низкой концен-

трацией вредных примесей (Р, Сu, Ni, Cr, Sn, и As). Вместе с тем,

НВІ имеет пониженную концентрацию углерода (около 0,5%) и

повышенное содержание серы (примерно 0,025%).

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 169

Таблица 2.12. Примерный химический состав металли-

зированных окатышей (DRI)

Состав Содержа-

ние

Состав Содержание Состав Содержа-

ние

Fe общ. 90,5 %

MgO

0,3 %

0,002 %

Fe мет. 87,0 %

MnO

0,3 %

0,001%

1,7 %

0,004 %

Ті

0,020 %

Si0

3,9 %

0,011%

1x10

-3

CaO

2,0 %

Сu

0,006 %

1x10

-3

0,3 %

0,002 %

Ввод DRI и НВІ в рабочее пространство печи проводят, как

правило, непрерывно во время плавления [204]. Установлено, что

при степени металлизации окатышей (горячебрикетированного

железа) 92 - 93%, и содержании в них 4-5% пустой породы заме-

на 1% лома металлизованным сырьем требует ввода от 1 до 2

кВт×ч/т дополнительной энергии. В табл. 2.13 приведены основ-

ные технологические параметры

плавки DRI в ДППТ

вместимостью 200 т завода «Hylsa» (Мексика) [205].

Анализ производственных издержек различных процессов

прямого получения железа и его плавки показал, что наиболее

выгодные условия производства обеспечиваются в Венесуэле,

Тринидаде, Иране и Мексике [206].

Передельный чушковый чугун как шихтовый материал

для электросталеплавильных печей обладает значительным энер-

гетическим потенциалом, благодаря высокому содержанию угле

рода и кремния. Оценка показывает, что замена 1 % стального

лома твердым чугуном позволяет дополнительно ввести 1,1

кВт×ч/т. Кроме того, чушковый чугун в сравнении со стальным

170 Металлургические мини-заводы

ломом имеет следующие особенности: низкую концентрацию

примесей цветных металлов; высокое содержание серы и фосфо-

ра; большую насыпную плотность (около 3 - 4 т/м

Таблица 2.13. Технологические параметры плавки DRI в

ДППТ завода «Hylsa» (Мексика)

Технология плавки

Показатели

Скрап+DRI DRI

Масса скрапа в завалку, т

40 0

В завалку DRI (20-40°С), т

120 165 45

В завалку DRI (550°C), т

0 0 120

Масса плавки, т

135

Продолжительность плавки, мин

70-76 65 55

Под напряжением, мин

42-46 43 44

Расход электроэнергии, кВт×ч/т

485-504 521 495

Расход кислорода, м

/т

33 37 37

Температура перед выпуском, °С

1608-1611 1615 1610

Однако неоправданно большое количество чугуна в шихте

требует увеличения продолжительности плавки из-за необходи-

мости дополнительного обезуглероживания. Кроме того, увели-

чение расхода шлакообразующих при работе с применением пер-

вородной шихты и передельного чугуна с 26 до 45 кг/т эквива-

лентен дополнительному росту расхода энергии с 42 до 72

кВт×ч/т.

Применение в

завалку электропечи жидкого чугуна

энергетически выгодно не только из-за выделения дополнитель-