Технико-экономические показатели процесса
Производительность конвертеров определяется длительностью плавки. Нормами института Гипромез она составляет от 30 до 38 мин для конвертера различной емкости.
Годовую производительность можно рассчитать по формуле
, (8.2‑10)
где Т– емкость конвертера по массе жидкой стали, т; 1440 – число минут в сутках; t– длительность плавки, мин;а– выход годного слитков по отношению к массе жидкой стали (> 90 % при непрерывной разливке);n– число рабочих суток в году.
Себестоимость конвертерной стали определяется расходом и стоимостью металлической шихты (чугун, лом, ферросплавы), дополнительных материалов (известь, плавиковый шпат и т.д.) и стоимостью передела, включающей расходы на огнеупорные материалы, кислород, электроэнергию, сменное оборудование, зарплату и т.д.
Соотношение между отдельными статьями себестоимости в % от общей стоимости, следующее:
стоимость металлической шихты – 80–86;
стоимость добавочных материалов – 1,3–3,5;
расходы на переделку – 10–19.
Поскольку стоимость металлической шихты является определяющей статьей в себестоимости, необходимо стремиться к снижению потерь металла при продувке и разливке, а также увеличивать долю более дешевого лома в металлозавалке. Существенное снижение расходов по переделу достигаются при сокращении длительности плавки, повышении стойкости футеровки конвертера и снижении непроизводительных затрат.
Кислородные конвертера с донной и комбинированной продувкой
Конвертера для донной кислородной продувки имеют отдельное днище. Их емкость изменяется от 30 до 250 т.
В днище в зависимости от емкости конвертера устанавливают от 7 до 22 фурм, каждая из которых состоит из двух концентрически расположенных труб. По одной трубе подают кислород, а по внешней подается защитная среда – газообразные или жидкие углеводороды или инертные газы. Через днище подают в струе кислорода порошкообразную известь с размером частиц менее 0,15 мм.
Технология плавки аналогична кислородно-конвертерному процессу с верхним дутьем. Сначала загружают в конвертер лом, потом заливают чугун, включают дутье и поворачивают конвертер в вертикальное положение.
За время продувки окисляется избыточный углерод, кремний, часть марганца; формируется шлак, в который переходит фосфор и сера, расплавляется лом и за счет тепла реакций окисления нагревается металл. Вместе с тем для процесса характерен ряд отличий, связанных с тем, что при подаче дутья через несколько фурм снизу обеспечивается резкое ускорение интенсивности перемешивания ванны. По этой причине возрастает скорость и полнота окисления углерода, окисленность металла с содержанием углерода 0,01 %. Из-за этого реакция между металлом и шлаком приближается к равновесию, поэтому обеспечивается более полное удаление в шлак фосфора и серы. После достижения заданного содержания в металле углерода вместо кислорода и углеводородов через фурмы в течение 20 и более минут вдувают инертный газ для удаления водорода (расход азота на плавку 15−70 м3/т).
Есть варианты в конвертерах с донной продувкой применяют вместо порошкообразной извести кусковую, которую вводят одновременно с подъемом конвертера в вертикальное положение. Однако в связи с низким содержанием в шлаке FeOизвесть растворяется медленно, поэтому процесс перехода фосфора и серы в шлак замедляется и возможен только при продувке металла до очень низких содержаний углерода. При донной продувке уменьшается уровень вспенивания ванны и вероятность выбросов. Существенно снижается окисленность шлака и металла по ходу плавки.
Значительно уменьшается вынос пыли с отходящими газами и повышается на 1 % выход годного. Уменьшается количество окисляющегося марганца, что обеспечивает экономию ферромарганца.
Более высокая степень дефосфорации и десульфурации наблюдается при использовании порошкообразной извести.
Уменьшается высота конвертерной установки, вследствие чего снижаются капитальные затраты на строительство цеха.
Донному варианту кислородной продувки присущ ряд недостатков, сдерживающих широкое внедрение в производство. К ним относятся:
Уменьшается на 2−4 % количество перерабатываемого лома, что повышает себестоимость стали.
Необходима продувка металла инертным газом для удаления водорода, а также продувка азотом в межпродувочные периоды для охлаждения фурм.
Усложняется конструкция днища, уменьшается его стойкость и увеличивается время на его замену (12-20 часов).
В момент наклона конвертера продукты дутья (в т.ч. капли металла) выбрасываются в атмосферу цеха, что требует принятия специальных мер.
Отводимые конвертерные газы содержат водород, концентрация которого может достигать до 30 %, что повышает взрывоопасность газоотводящего тракта.