Использование кислорода для интенсификации мартеновской плавки
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Использование кислорода для интенсификации мартеновской плавки

При выплавке стали скрап-рудным мартеновским процессом суммарная продолжительность периодов завалки твердой шихты, прогрева шихты, слива жидкого чугуна и плавления составляет до 70% общей длительности плавки. При этом расходуется до 80% общего количества топлива.

Поэтому одним из способов интенсификации мартеновской плавки является повышение эффективности тепловой работы мартеновской печи, которое достигается подачей кислорода в факел (сжигание топлива с использованием обогащенного кислородом воздуха). При этом повышается температура факела, так как при замене части воздуха кислородом уменьшается количество продуктов горения. Одновременно при неизменной пропускной способности печи, которая ограничена ее тягодутьевыми ресурсами, можно увеличить тепловую нагрузку печи. При наличии в воздухе, например, 30% кислорода тепловую нагрузку печи можно увеличить на 43% по сравнению с работой без обогащения воздуха.

Подача кислорода в факел способствует также росту скорости окисления углерода в периоде плавления в 1,5 – 2 раза и на 20 – 50% в периоде доводки.

Вторым возможным направлением интенсификации мартеновской плавки является продувка ванны кислородом. Наиболее удобной является подача кислорода в ванну сверху с помощью водоохлаждаемых фурм, которые вводятся в рабочее пространство печи вертикально через водоохлаждаемые амбразуры в своде.

Обезуглероживание ванны присадками железной руды протекает с поглощением тепла, а при обезуглероживании ванны продувкой кислородом тепло выделяется в больших количествах. Поэтому продувка ванны кислородом позволяет существенно сократить расход топлива на плавку.

На печах, работающих скрап-рудным процессом, большой эффект возможен лишь при расходах чугуна свыше 650 кг/т стали и длительной продувке ванны в периодах плавления и доводки. Обычно расход кислорода на продувку ванны в периоде плавления колеблется в пределах 15 – 25 м3/т, а в периоде доводки – 5 – 10 м3/т. Удельная интенсивность продувки составляет 5 – 20 м3/(т•ч).

Практика показывает, что продувка с удельной интенсивность < 5 м3/(т•ч) не оправдывает затраты на кислород и его подачу в ванну, сооружение газоочистки и др. При высокой интенсивности продувки требуется существенное ускорение проведения непродувочных периодов плавки, особенно хорошая организация подачи и завалки шихты, обеспечения печи емкостями для своевременного приема шлака и готового металла для его разливки. Кроме того при высокой интенсивности продувки должна увеличиваться доля жидкого чугуна в шихте.

При удельной интенсивности продувки 20 м3/(т•ч) и четкой организации работ во всех звеньях производства производительность мартеновских печей можно увеличить в два раза и более. Так, типовая 250-т мартеновская печь Макеевского металлургического завода, работая с указанной высокой интенсивностью продувки, в течении ряда лет имела производительность 530 – 540 тыс. т в год и более, тогда как при работе печей такой же вместимости без продувки ванны кислородом годовая производительность 250 тыс. т считается высокой.

Однако полное использование возможностей интенсификации мартеновского процесса при продувке ванны кислородом достигается лишь на отдельных агрегатах, для производительной работы которых создаются необходимые условия. Обычно мартеновский цех не имеет значительных резервов по чугуну, шихтоподаче и разливке стали. Поэтому с продувкой ванны кислородом работает только часть мартеновских печей, имея удельную интенсивность продувки 6 – 8, редко 10 м3/(т•ч). При этом производительность печей увеличивается на 25 – 35%, а удельный расход кислорода для продувки составляет 15 – 25 м3/т.