79

Глава 7 конвертерные цехи

За короткий срок со времени возникновения (1952—1953 гг.) кис­лородно-конвертерный процесс благодаря высоким технико-эконо­мическим показателям стал ведущим сталеплавильным процессом, . на долю которого приходится большая часть мировой выплавки стали. Наиболее распространен процесс с верхней продувкой; в конвертерах с донным дутьем выплавляют около 10% кислород­но-конвертерной стали. Первые кислородно-конвертерные цехи, (в дальнейшем для краткости будем называть их конвертерными) строились с конвертерами емкостью от 30 до 100 т, в настоящее время их емкость достигает 350—400 т; подобные цехи являются наиболее высокопроизводительными сталеплавильными цехами.

Основными линиями системы грузопотоков конвертерного цеха являются: доставка и заливка жидкого чугуна, доставка и загруз­ка лома; доставка и загрузка в конвертер сыпучих материалов; доставка и загрузка в ковш ферросплавов зачастую с их нагревом или расплавлением; транспортирование ковшей с жидкой сталью; разливка и уборка слитков или литых заготовок; уборка шлака; доставке Материалов для ремонта конвертеров и другого оборудо­вания и уборка мусора. Компоновка основных линий грузопотоков взаимное расположение и число отделений цеха, планировка главного здания в существующих цехах отличаются большим разнообразием. Во многом это объясняется тем, что опыт эксплуата­ции конвертерных цехов непродолжителен и по мере его накопле­ния планировочные решения продолжают совершенствоваться; объясняется это и тем, что во многих зарубежных конвертерных цехах применены вынужденные проектные решения, поскольку они строились в условиях стесненной площади, сложившихся гру­зопотоков и с использованием зданий существовавших ранее цехов.

Ниже даны описание и оценка основных проектных решений для цехов с конвертерами верхнего дутья и коротко рассмотрены особенности цехов с конвертерами донного дутья.

1. Проектные решения по работе конвертеров

Производительность кислородного конвертера (П_к, т/год) можно подсчитать по формуле

П_к = (Т1440ап)/100t,

где Т — емкость конвертера (по массе жидкой стали), т; t — дли­тельность плавки, мин; 1440 — число минут в сутках, мин/сут; п — число рабочих суток в году, сут/год; а — выход годных слитков по отношению к массе жидкой стали, %.

Продолжительность, мин, плавки выбирают в соответствии с нормативными данными, близкими к приведенным ниже:

Емкость конвертера, т 160 200 300 400

Продолжительность, мин:

загрузки лом 2 2 2 2

заливки чугуна 2 2 2 2

продувки 12 12 12 12

отбора проб и анализа, за мера температуры 4 4 4 4

слива металла 4 5 6 7

слива шлака 2 2 2 3

подготовки конвертера 6 6 6 6

Выход годных слитков (а) при разливке в изложницы состав­ляет 97,5—99,4%; при непрерывной разливке 96—98%. Число рабочих суток (п) в году зависит от организации работы конвер­теров в цехе. При установке в цехе 3—4 конвертеров, один из ко­торых постоянно находится в ремонте или резерве, число рабочих суток работающих конвертеров принимают равным 365. При от­сутствии резервного конвертера величина п для каждого из рабо­тающих конвертеров уменьшается в связи с простоями на ремон­тах футеровки и газоотводящего тракта и горячими простоями, В частности, при работе без торкретирования ремонт футеровки делают через 700—900 плавок, причем его длительность для 50-т конвертера составляет 50 для 100-т 70 ч, для 350-т около 100 ч (величина прочих простоев для большегрузных конвертеров при­ведена ниже на стр. 74).

Выбор числа и емкости конвертеров производится на основа­нии заданной годовой производительности проектируемого цеха (П_ц т/год). Так, задаваясь числом конвертеров п, можно опреде­лить их емкость из соотношения п = П_ц/П_к, где П_к — годовая производительность одного конвертера. Выбранная емкость конвертеров должна соответствовать установленному в СССР в соот­ветствии с ГОСТ типовому ряду емкостей (по массе жидкой ста­ли): 50, 100, 130, 160, 200, 250, 300, 350 и 400 т.

При выборе емкости конвертера учитывают, что качество вы­плавляемой в кислородных конвертерах стали практически не за­висит от их емкости, и в то же время при росте емкости суще­ственно улучшаются технико-экономические показатели работы конвертерного цеха. По расчетам Гипромеза, эффективность по­вышения емкости конвертеров характеризуется следующими дан­ными:

Емкость конвертера, т 200 400

Капиталовложения, % 90 75

Производительность труда, % 125  190

Себестоимость стали, % 99 98

Расходы по переделу, % 96 87

С учетом этих данных для проектируемых цехов рекомен­дуются конвертеры емкостью 300—400 т. Сооружение цехов с ма­лыми (50—100 т) конвертерами возможно в отдельных случаях, например при реконструкции малых заводов, где объем выплавки чугуна недостаточен для обеспечения работы большегрузных кон­вертеров.

Вопрос о выборе оптимального числа устанавливаемых в цехе конвертеров долгое время был дискуссионным. В первые годы освоения кислородно-конвертерного процесса разрабатывались . проекты цехов с числом конвертеров, достигавшем шести. Однако опыт показал, что в связи с большой производительностью кон­вертеров даже при сравнительно малом их числе в цехе объем выплавки стали столь велик, что могут возникать трудности & организации подачи шихтовых материалов и разливке стали. Так, при двух непрерывно работающих конвертерах емкостью 350 и 400 т годовой объем выплавки стали в цехе составит около 9 и 11,5 млн. т жидкой стали соответственно. С учетом этого и в связи с отсутствием опыта эксплуатации цехов более высокой произво­дительности в проектируемых цехах обычно устанавливают 2—3 большегрузных конвертера.

Многократно обсуждался вопрос о том, какой из вариантов строительства более целесообразен — цеха с двумя установленными и постоянно находящимися в эксплуатации конвертерами или цеха с тремя установленными конвертерами, два из которых постоянно работают, а один находится в ремонте или резерве. В цехе с тремя конвертерами обычно у двух работающих конвер­теров рабочее время составляет 365 суток в году, что обеспечи­вает постоянство производительности цеха, полное использование рабочей силы и всех обслуживающих участков и оборудования цеха. При двух установленных конвертерах уменьшаются капи­тальные затраты на главное здание цеха. Однако во время про­стоев каждого из постоянно эксплуатируемых конвертеров произ­водительность цеха снижается вдвое и не полностью используется оборудование и рабочая ₍сила, что ведет к снижению основных технико-экономических показателей.

В Гипромезе недавно выполнен анализ технико-экономических показателей работы схожих по планировке и используемому обо­рудованию цехов с тремя и двумя установленными 300-т конвер­терами и обслуживающими участками и оборудованием, рассчи­танными на обеспечение одновременной работы двух конвертеров. В цехе с двумя конвертерами их годовой фонд рабочего времени оказался меньшим в связи с простоями (горячие простои 2% календарного времени, ремонт газоотводящего тракта одного конвертера — 26 сут, ремонт нагнетателя — 8 ч через каждые 1000 плавок, ремонт футеровки — 4,25 сут через 5000 плавок, простои при торкретировании начиная с 400-й плавки). Соответ­ственно годовая производительность цехов составила 8,7 и 7,7 млн. литых заготовок и удельные капитальные затраты для цеха с тремя конвертерами на 10,3%, себестоимость стали на 0,4% ниже, а производительность труда на 3,3% выше. Эти данные позво­ляют считать более рациональным строительство цехов с тремя конвертерами, один из которых является «подменным», т. е. на­ходится в ремонте или в резерве.

Конвертеры и параметры технологии. В новых цехах, как отме­чалось, рекомендуется установка большегрузных (300—400 т) конвертеров. Их удельный объем должен составлять 0,85—1,0 м³/т; кислородные фурмы должны иметь 5—7 сопел и более, что обес­печивало бы интенсивность подачи кислорода 5—8 м³/(т-мин) и длительность продувки не более 12 мин. Целесообразно применять конвертеры с независимым опорным кольцом, двусторонним на­весным многодвигательным механизмом поворота, отъемным дни­щем, что облегчает ремонт конвертеров.

Технология производства должна предусматривать десульфурацию чугуна в ковшах; полное скачивание шлака из заливочного ковша перед сливом чугуна в конвертер; применение непрерывной разливки; применение внепечной обработки стали и, в частности, продувку в ковше перед разливкой аргоном с одновременной кор­ректировкой состава и температуры, а для высококачественных сталей — обработку вакуумом, шлаками и другие способы внепечного рафинирования. Технология выплавки должна базироваться на применении автоматизированных систем управления ходом плавки, что позволяет исключить додувки и другие корректиро­вочные операции.