50 лет МНЛЗ

Влияние технологических факторов на показатели процесса десульфурации стали в условиях ККЦ ОАО "Алчевский металлургический комбинат"

Ильяшенко Б.Ф., Ильченко А.А., Сотников Е.Н., Бурховецкий В.В., Донниичермет, Писмарев К.Е., Акулов В.В., ОАО «Алчевский металлургический комбинат»

Существующая технология производства стали в ККЦ ОАО "Алчевский металлургический комбинат" характеризуется следующими особенностями.

Сталь выплавляется в конвертере емкостью по 300 т. Конструкция конвертера фирмы Vestalpine позволяет проводить продувку расплава кислородом сверху с расходом до 1200 м3/мин и донную продувку азотом или аргоном с расходом 6…24 м3/мин. Металлическая часть шихты состоит из жидкого чугуна – 250…270 т и лома – 60…70 т. В случае легковесного лома его загрузку осуществляют двумя совками, что увеличивает время завалки на 5…7 мин. (на 9…13%). Кроме этого, как в завалку, так и по ходу продувки в конвертер через систему бункеров отдают такие материалы, как известь 14…30 т, плавиковый шпат до 1,0 т, брикеты до 5,0 т. На некоторых плавках присаживают окатыши, известняк и уголь.

На выпуске из конвертера в ковш, как правило, присаживают раскислители и определенное количество шлакообразующих материалов. Продувку металла в сталеразливочном ковше аргоном с расходом 0,15…0,20 м3/мин начинают с началом выпуска. После выпуска ковш поступает на установку внепечной обработки стали (УВОС), где производятся следующие операции:

После УВОС ковш поступает на установку ковш-печь (УКП), а при необходимости (зависит от требований к марке стали по содержанию газов) - на вакууматор. После обработки на УКП (либо УКП и вакууматоре) ковш с металлом поступает на разливку на МНЛЗ.

Для анализа существующей технологии с точки зрения условий десульфурации были выбраны плавки стали марки S355J2, выплавленной в цехе в августе 2008 г., в период ритмичной работы цеха с полной загрузкой.

Технологические параметры плавок текущего производства приведены в таблице 1. Объем выборки массива плавок составил 59 плавок, что достаточно для достоверного статистического (однофакторного) исследования.

Таблица 1. Технологические параметры плавок стали марки S355, выплавленной в ККЦ в августе 2008г.

Как следует из приведенных данных, среднее содержание серы (% масс.) в пробах металла (Таблица 1) составило:
в чугуне 0,015
на выпуске из конвертера 0,023
проба с УВОС 0,019
перед обработкой на УКП 0,017
после обработки на УКП 0,014
готовая сталь 0,014

Почти на 70% плавок в заливаемом чугуне содержание серы было не более 0,020% мас. На остальных же 30% плавок ее содержание превышает этого значения. На рисунке 1 приведены фактические частотные распределения содержания серы в стали (с нарастающим итогом) по различным пробам (на выпуске (1), на УВОС (2), по приходу на УКП (3) и по отдаче с УКП (4)).

Рис. 1. Гистограмма (с накоплением) содержания серы в стали S355 на различных стадиях ее изготовления: 1 - содержание серы на выпуске; 2 проба на УВОС; 3 - по приходу на УКП; 4 - после обработки на УКП

Как видно из рисунка, содержание серы от операции к операции неуклонно снижается. При этом необходимо отметить, что на повалке содержание серы не более 0,015% мас. отмечено на менее 10% плавок, по отдаче с УВОС – на 20%, по приходу на УКП – на 40% и по отдаче с УКП – на 60% плавок.

Степень десульфурации стали (по усредненным данным) составила, % отн.:
От выпуска до УПК 22,6
От УПК до МНЛЗ 18,7
Общая десульфурация стали 35,8

Приведенные данные свидетельствуют о более высокой степени десульфурации стали за время выпуска (22,6%) по сравнению с десульфурацией при последующей обработке стали на УКП (18,7%). По данным других заводов [1, 2] показатели степени десульфурации до УКП соизмеримы (27,5%), однако, на УКП этот показатель значительно превышает (48%) полученный в ККЦ. При этом и общая степень десульфурации составляет 63%, в отличие от 35,8%, полученных на ОАО "АМК".

Степень десульфурации существенно зависит от начального содержания серы (рисунок 2). Из рассмотрения были исключены плавки с отрицательной десульфурацией, т.е. плавки на которых конечное содержание серы выше начального.

Рис. 2. Зависимость степени десульфурации (от содержания серы в пробе на выпуске стали до содержания серы в пробе готового металла) от содержания серы в стали на выпуске из конвертера.

Длительность отдельных технологических по данным таблицы 1 составляет в среднем (мин):

  • длительность плавки в конвертере - 47
  • продолжительность транспортировки ковша от выпуска до постановки на УКП, мин. - 8
  • обработка на установке печь-ковш - 42
  • продолжительность транспортировки ковша от УКП до МНЛЗ, мин. - 9
  • разливка на МНЛЗ - 53

Приведенные выше данные свидетельствуют, что при такой скорости разливки работы одного конвертера и одной позиции печи-ковша (без пауз и задержек) вполне достаточно для бесперебойной работы МНЛЗ при производстве стали S355. Однако, как только появляются простои (отсутствие чугуна, завалка лома двумя совками, сбои при транспортировке) разливка "длинной" серии становится весьма проблематичной.

Исходя из опыта работы ККЦ, новую серию плавок (с учетом возможных простоев) начинают при наличии выпущенных из конвертера двух плавок (в ковшах) и в момент выпуска третьей плавки. Таким образом, перед агрегатом ковш-печь (в стадии обработки) находятся как минимум один - два ковша.

По данным таблицы 1 средняя температура стали на выпуске из конвертера составляет 1671oС (1617…1734)oС. На установку ковш-печь металл поступает с температурой 1579oС (1537…1613)oС, а уходит на разливку с температурой 1571oС (1564…1578oС). На УКП удельный расход электроэнергии составляет в среднем 12,6 кВт-ч/т (2,7…31,3 кВт-ч/т).

В общем, в ковш (средние значения) присаживают для стали S355 – 4,5 кг/т шлакообразующих материалов, из них на УКП – 2,2 кг/т, а на выпуске и УВОС – 2,4 кг/т. При этом разброс в присадке шлакообразующих (в общем) составляет 0…14,8 кг/т.

Зависимость общей степени десульфурации от суммарного расхода шлакообразующих материалов представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Зависимость десульфурации стали от суммарного расхода шлакообразующих материалов.

Из рисунка 3 следует, что при увеличении расхода шлакообразующих материалов с 4,0 кг/т до 12,0 кг/т степень десульфурации возрастает с 20 % до 70%.

Взаимосвязь параметров технологии, определяющих ход процесса и степень десульфурации, изучали методом парной корреляции на массиве 59 плавок. Достоверность связи оценивали по теоретическому коэффициенту парной корреляции для данного объема выборки с вероятностью 95%. Для упрощения расчет и последующие построения проводили, исходя из линейной функции зависимости степени десульфурации от параметров.

Результаты анализа приведены в таблице 2.

Таблица 2. Влияние параметров технологии на степень десульфурации при производстве стали марки S355 (теоретический коэффициент парной корреляции – 0,28)

Таким образом, для стали марки S355 значительное влияние оказывают:

  • на общую степень десульфурации:
    • суммарный удельный расход шлакообразующих материалов;
    • содержание серы на выпуске из конвертера;
  • на степень десульфурации от выпуска до УКП:
    • удельный расход шлакообразующих на выпуске;
    • относительное падение температуры от выпуска до прихода на УКП;
  • на степень десульфурации на УКП:
    • удельный расход шлакообразующих на УКП;
    • начальное содержание серы на УКП;
    • удельный расход э/энергии на УКП и соответственно время работы под током на УКП при обработке металла.

Библиографический список:

  1. Д.А.Дюдкин, С.Ю.Бать, С.Е.Гринберг, С.Н.Маринцев. Производство стали на агрегате печь-ковш / Донецк: Юго-Восток. 2003, 305с.
  2. Н.А.Смирнов. О рациональной технологии внепечной десульфурации стали твердыми шлаковыми смесями. Электрометаллургия, 2003, №5, с.35-41.

© Ильяшенко Б.Ф., Ильченко А.А., Писмарев К.Е., Акулов В.В., Сотников Е.Н., Бурховецкий В.В., 2010



СТАТЬИ

ПОПУЛЯРНОЕ

КОНФЕРЕНЦИИ

КНИГИ