CC BY
238
Раздел 1
ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА И СТАЛИ
УДК 669.168
В.А. Бигеев, Ю.А. Колесников
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова»
КОНВЕРТЕРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ В НАЧАЛЕ ВТОРОГО ДЕСЯТИЛЕТИЯ 21 ВЕКА
Конвертерные процессы производства стали появились в 50-е годы 19 века и существенно изменили технологию и эффективность черной металлургии. Простота конструкции сталеплавильного агрегата и низкая энергоемкость технологического процесса совершили революционные преобразования в теории и практике металлургии железа. Через 100 лет, в 50-х годах 20 века, произошел новый качественный скачок в развитии конвертерного способа производства стали: появился кислородно-конвертерный процесс, экономичность которого значительно превосходила существовавшие мартеновский и электросталеплавильный способы. Началась эпоха бурного развития нового производства черной металлургии. К началу 21 века в мире существовало уже более 600 конвертеров вместимостью от 50 до 400 т, на долю которых приходилось более 65% общего производства стали. Конвертерные процессы получения стали хорошо сочетаются с доменным процессом производства чугуна. Конвертерные технологии относительно просто адаптируются к переработке обычного передельного, низкомарганцовистого, фосфористого и ванадиевого чугунов.
В 21 веке двухстадийный способ производства железосодержащих сплавов - чугуна и стали остается доминирующим вариантом технологии по объемам промышленного производства черной металлургии. Период интенсивного развития перешел в стадию совершенствования отдельных элементов технологии и оборудования. Этому способствовали как изменения конъюнктуры на мировых рынках производителей стали, так и возросшие требования к качеству металлопродукции потребителей в автомобиле- и судостроении, в трубной промышленности и машиностроении. Начало 21 века охарактеризовалось значительным ростом цен на
энергоресурсы - газ, нефть, кокс и обострением экологических проблем, связанных с промышленным производством. Главными системными факторами, определяющими индустриальное развитие в 21 веке, становятся энергетический и экологический факторы. Конкурентоспособность производителей металлопродукции достигается за счет снижения материальных затрат на производство, повышения качества продукции и производительности труда.
В этих условиях сложилась базовая технология кислородно-конвертерного способа производства стали. Она включает три составные части: выплавка стали в конвертере из предварительно подготовленных шихтовых материалов, основным из которых является жидкий чугун; ковшевая обработка жидкого металла газообразными, твердыми материалами и вакуумом; непрерывная разливка на машинах непрерывного литья заготовок. Если появление революционных технологий в черной металлургии один раз в столетие является закономерностью и произойдет это в 50-е годы 21 века, то до этого времени можно ожидать относительно спокойного развития базовой технологии и оборудования.
В настоящее время выплавка стали в конвертерах сохранила свою основу - окислительное рафинирование железоуглеродистого расплава технически чистым кислородом. Во время продувки в конвертерной ванне активно взаимодействуют кислородное дутье, находящиеся там металлические шихтовые материалы, футеровка и дополнительные реагенты в виде кусковых, порошковых, газообразных, а иногда и жидких материалов. В промышленных масштабах освоены различные варианты подачи кислородного дутья в конвертерную ванну: сверху, снизу, сбоку, комбинированно в различных сочетаниях с другими реагентами. Продувка, как правило, ведется через водоохлаждаемую фурму сверху с удельной интенсивностью 2,5-4,0 м3/(т-мин).
ОАО «Черметинформация» в журнале «Новости черной металлургии за рубежом» (№ 3. 2011. C.2l-23) представило данные о состоянии кислородно-конвертерного производства в Северной Америке (включая Мексику) в 2010 г. По этим данным кислородно-конвертерное производство на металлургических заводах Америки состоит, как правило, из одного, реже из двух или из трех (единственный завод США «Indiana Harbor», Ист-Чикаго, Индиана) конвертерных цехов, оборудованных обычно 2-3 агрегатами. Основной тип конвертеров - LD (с верхней продувкой). На двух заводах работают конвертеры с донной подачей дутья и на двух - с комбинированной продувкой. Особенностью используемых агрегатов является их относительно небольшой удельный объем и невысокая удельная интенсивность продувки (2-3 м3/т мин). Доля жидкого
чугуна в составе металлошихты составляет в среднем 70-80%. При этом состав шихты практически не зависит от типа конвертера: с верхней, донной или комбинированной подачей дутья. Для обеспечения низкого содержания серы в готовом металле в конвертерных цехах всех предприятий применяют внедоменную де-сульфурацию чугуна, которую проводят как в чугуновозных, так и в заливочных ковшах.
Накопленный опыт мировых производителей конвертерной стали позволяет уточнять и развивать знания о механизме процессов окислительного рафинирования.
В обычных условиях конвертерная ванна (нижняя часть рабочего пространства конвертера, где находятся шихтовые материалы и конечные продукты плавки: металл и шлак) перед продувкой заполнена шихтовыми материалами, прогретыми до температур более 1000 °С. При этом внизу на поверхности рабочего слоя футеровки ванны располагаются куски металлического лома, пространство между которыми заполнено жидким чугуном. На поверхности чугуна плавают острова кусковых шлакообразующих материалов: извести, доломита и других, загруженных в конвертер перед заливкой чугуна, а также полужидкие продукты сопутствующих металлошихте материалов: мусора и окалины лома, миксерного шлака; шлакового гарнисажа и оксидов элементов чугуна, окисляющихся во время его заливки.
Неоднородность конвертерной ванны перед продувкой и степень ее нагретости зависят от соотношения между шихтовыми материалами, их температур, температуры поверхности футеровки и времени проведения технологических операций. В отдельных случаях над поверхностью ванны могут торчать части кусков металлического лома.
С момента подачи кислородного дутья начинается активное взаимодействие высокоскоростных газовых струй с ванной в локальных участках. В жидкой ванне каждая струя дутья образует реакционную зону, состоящую, по крайней мере, из двух частей: первичной и вторичной реакционных зон.
Первичная реакционная зона - это область непосредственного взаимодействия струи дутья с металлом. В эту струю вовлекается окружающая среда. При продувке сверху на поверхности струи до ее внедрения в ванну развиваются процессы окисления (горения) компонентов газошлакометаллической эмульсии. В конвертерной ванне в газовую струю вовлекается жидкий металл и дробится на капли. Крупные капли деформируются, разрываются на более мелкие, образуя огромные реакционные поверхности газожидкостной системы, движущейся по направлению струи дутья.
По мере движения кислород дутья практически полностью расходуется на окислительные процессы. Элементы металлического расплава (железо, кремний, марганец, углерод и др.) превращаются в оксиды. В отдельных случаях в периферийных участках могут отрываться газовые пузырьки.
В первичной реакционной зоне наблюдаются самые высокие температуры (2500-2600°С), близкие к температуре кипения металлического расплава. Это способствует растворению в металле значительных количеств газов, в том числе и кислорода. При этих температурах происходит интенсивное испарение веществ.
Эжектированные частицы шлака и продукты окисления элементов расплава, образующиеся в первичной реакционной зоне и состоящие преимущественно из оксидов железа, выталкиваются на периферию, всплывают на поверхность ванны и формируют вторичную реакционную зону. В этой зоне оксиды железа в основном расходуются на окислительные процессы и частично всплывают в шлак с различной глубины. Здесь преимущественно окисляется углерод в соответствии с термодинамическими и кинетическими условиями этой части металлической ванны.
По уровню температур вторичная реакционная зона - это переходная область между основной массой металла и первичной реакционной зоной. Поэтому здесь наряду с оксидами железа в окислительных процессах участвует и кислород, выделяющийся из переокисленного металла при более низких температурах.
Поступление газов из первичной реакционной зоны и образование их во вторичной вызывает направленное движение газо-шлакометаллической системы во вторичной зоне снизу вверх. Периодически образуются крупные газовые объемы, приводящие к пульсациям реакционной зоны. Выход газов на поверхность ванны сопровождается разбрызгиванием металла и всплесками. Брызги и капли металла в большей массе попадают в шлак и задерживаются в нем в виде корольков, а также частично вместе с другими конденсированными из паров веществами выносятся из конвертера газами в виде пыли.
За пределами вторичной реакционной зоны в объеме конвертерной ванны формируется циркуляционное движение жидкого расплава (зона циркуляции), где происходит массо- и теплообмен между движущимися потоками реакционной зоны и остальным объемом конвертерной ванны. Здесь избыточный кислород реакционной зоны участвует в окислительных процессах там, где имеются благоприятные физико-химические условия.
Корольки металла в слое шлака подвергаются окислитель -ному воздействию оксидов железа. Энергичная циркуляция ме-
талла и шлака в пределах реакционной зоны, газовыделение в ней и на поверхности корольков, высокие градиенты температур и связанные с ними изменения плотности и вязкости жидких фаз образуют газошлакометаллическую эмульсию. Эта эмульсия заполняет большую часть рабочего пространства и в моменты интенсивного окисления углерода поднимается до уровня горловины конвертера.
В этих условиях при подаче дутья сверху нижняя часть фурмы находится в слое эмульсии (продувка ведется закрытой струей). Струи дутья эжектируют окружающую их среду, дожигая часть СО до С02, и превращаются в высокотемпературные факелы (более 3000°С). В зависимости от уровня газошлакометаллической эмульсии и положения фурмы изменяются степень дожигания СО и теплопередача от факелов к ванне конвертера. В моменты сворачивания или оседания шлака тепло преимущественно передается футеровке.
Интенсивность газовыделения во время продувки зависит от скорости окисления углерода и изменяется по ходу продувки. Любые изменения в распределении кислорода между взаимодействующими фазами и элементами металла приводят к изменениям скорости окисления углерода. Однако в конце продувки определяющим фактором становится концентрация углерода в металле.
При концентрации углерода ниже критической скорость его окисления и интенсивность газовыделения уменьшаются и зависят от концентрации углерода. В соответствии с этим уровень шлако-металлической эмульсии понижается. Кроме того, в конце продувки изменяются и физико-химические свойства шлака. В этих условиях продувка ведется открытой струей.
Присадки неметаллических материалов по ходу продувки изменяют структуру конвертерной ванны. Их влияние сказывается на тепловом режиме продувки и на процессах шлакообразования. Вид материала, величина порции и время подачи определяют развитие этих процессов в течение продувки.
Оксиды железа, образующиеся в реакционной зоне, служат посредником в передаче кислорода от дутья кэлементам металла, а в шлаке - активным растворителем извести. В шлак поступает та часть оксидов железа, которая не прореагировала с элементами металла в пределах вторичной реакционной зоны и зоны циркуляции. Расположение реакционной зоны в объеме конвертерной ванны и изменение ее геометрических параметров позволяют в определенной степени управлять процессами окислительного рафинирования. В этом случае подача кислородного дутья сверху имеет ряд преимуществ.
При постоянной интенсивности подачи дутья и неизменном его составе накопление оксидов железа в шлаке зависит от положения наконечника продувочной фурмы над поверхностью металла. Подъем фурмы приводит к увеличению массы железа в шлаке, а уровень концентрации оксидов железа в шлаке будет определяться и массой образовавшегося в этот момент шлака.
Существенное влияние на характер этих процессов оказывает конструкция фурмы: число сопел, диаметр критического сечения сопла и параметры закритической его части, расположение сопел и угол наклона их оси к оси фурмы. От этих параметров зависит величина импульса струи и ее структура, определяющие глубину проникновения в металлическую ванну и формирование реакционных зон.
В перераспределении кислорода между металлом и шлаком большую роль играет тепловое состояние конвертерной ванны. «Холодное» начало продувки (не соответствие доли лома в шихте тепловым возможностям процесса, чрезмерная масса загруженных шлакообразующих материалов и др.) способствует накоплению оксидов железа в шлаке. Это может привести к выбросам ме-таллошлаковой эмульсии из конвертера при разогреве конвертерной ванны, когда интенсивное взрывообразное окисление углерода с одновременным поступлением кислорода из дутья и оксидов железа шлака сопровождается единовременным выделением больших объемов газа. В другие моменты продувки такое же явление может наблюдаться при переохлаждении конвертерной ванны присадками сыпучих материалов, особенно содержащих оксиды железа.
Недостаток оксидов железа в шлаке приводит к затягиванию шлакообразования в начале продувки или к образованию гетерогенного шлака в моменты интенсивного окисления углерода, когда из шлака выкристаллизовываются тугоплавкие составляющие, находившиеся в растворенном виде в присутствии оксидов железа. В эти периоды продувки наблюдаются усиленные выносы макрочастиц твердых материалов и капель металла и интенсивное пылевыделение.
Скорости и полнота протекания массообменных процессов, условия перемешивания ванны, состав образующихся газов и характер пылевыделения заметно изменяются при подаче кислородного дутья снизу или сбоку. Увеличение количества реакционных зон и интенсификация зон циркуляции повышают эффективность процессов окислительного рафинирования: продолжительность продувки и выход жидкой стали. Одновременно возрастают трудности со стойкостью футеровки и с управлением параметрами пе-
риода продувки. Опыт эксплуатации конвертеров с донной продувкой конвертерной ванны кислородом в конце 60-х и в начале 70-х годов 20 века позволил уточнить и расширить знания о возможностях процессов окислительного рафинирования и разработать технологические приемы и конструкции устройств конвертерных процессов с комбинированной продувкой.
Известно, что варианты технологий выплавки стали в конвертерах с комбинированной продувкой начали широко распространяться в 1977-1978 гг. При разработке технологии комбинированной продувки стремятся использовать преимущества верхней и донной продувки и ограничить или исключить их недостатки в условиях конкретного производства. Технико-экономические показатели комбинированных процессов находятся в интервале их значений между показателями выплавки стали в конвертерах с подачей кислорода или только сверху или только снизу. В комбинированных процессах кислород дутья полностью или в большей его части подают сверху, а газообразные, твердые, жидкие реагенты или их смеси в различных сочетаниях - снизу. При этом сохраняется возможность управления процессом распределения кислорода между металлической, шлаковой и газовой фазами в рабочем пространстве конвертера, меняя режим подачи кислородного дутья, и дополнительно интенсифицировать процессы в объеме конвертерной ванны различными реагентами. В результате комбинированной продувки обеспечивается:
- активное перемешивание ванны и выравнивание ее состава и температуры;
- приближение к равновесию физико-химических процессов между металлом и шлаком;
- ускорение шлакообразования и уменьшение расхода извести;
- уменьшение окисленности металла и шлака;
- уменьшение потерь металла с выносами, выбросами, пылью и оксидами железа;
- уменьшение содержания газов в металле;
- расширение сортамента выплавляемых сталей;
- уменьшение расхода раскислителей.
Применение комбинированной продувки связано с повышением технического уровня и культуры производства, включая вопросы управления процессом. В настоящее время мировая и отечественная черная металлургия находятся в стадии восстановительного роста после мирового финансового кризиса 2008-2009 гг. Последствия кризиса в меньшей степени отразились на предприятиях высокого технического уровня, где постоянно повышают эф-
фективность использования материальных, энергетических и трудовых ресурсов.
С точки зрения конструкции конвертеров и их технического состояния, можно отметить переход на использование периклазо-углеродистых огнеупорных изделий в кладке рабочего слоя футеровки с учетом зонного характера его износа и широкое использование нанесения шлакового гарнисажа после каждой плавки. Качество огнеупорных изделий, организация и выполнение ремонтных работ, лазерная технология для оценки состояния огнеупорной футеровки, ритмичная работа и рациональная загрузка оборудования заметно увеличили продолжительность кампании конвертеров по стойкости футеровки до 6000 плавок на предприятиях отечественной металлургии.
Лазерная технология для оценки состояния огнеупорной футеровки сталеплавильных агрегатов применяется с 90-х годов прошлого века. На заводе фирмы «Severstal Sparrows Point» (США, Иллинойс) на смену технологии первого поколения с ручным управлением, точечным измерением и большими затратами времени пришла новая автоматическая аппаратура с использованием стационарного лазера, которая выполняет сканирование всей поверхности агрегата. При сканировании центральной зоны оно занимает 2,5 мин, а при полном сканировании - 4 мин. Между тем, полное сканирование мобильным лазерным измерителем занимает 20 мин. На заводе этой фирмы работают два 295-тонных кислородных конвертера с верхней продувкой. В конвертерах проводят около 40 плавок в сутки, а стойкость футеровки регулярно превышает 30 тыс. плавок. Оба конвертера оборудованы системой раздува шлака азотом. Стационарная автоматическая лазерная система Ferrotron предоставляет оператору результаты топографического анализа футеровки. Оба конвертера обслуживаются машинами для ввода вбрасываемых шлаковых стопоров и системами контроля выпуска с инфракрасными телекамерами, которые используются для отсечки шлака при выпуске.
Задачей первой части базовой технологии производства стали (выплавки стали в конвертере) остается получение жидкого расплава с заданной температурой, необходимым уровнем концентраций фосфора и углерода.
Техническое состояние конвертера, надежность его систем обслуживания, квалификация персонала во многом определяют конечные результаты плавки. Однако до сих пор нет надежных средств для непрерывного измерения температуры и состава металла и шлака в конвертерной ванне. По ходу продувки состояние конвертерной ванны и характер протекающих в ней процес-
сов можно оценить по косвенным показателям: внешний вид, поведение и состав газа над горловиной конвертера, уровень шума дутья, вибрации корпуса конвертера и кислородной фурмы, интенсивность образования и форма искр, уровень подъема шла-кометаллической эмульсии, электросопротивление в рабочем пространстве и др. Обычно газоотводящий тракт конвертеров оборудуется средствами контроля состава газа, информация о котором непрерывно передается на пост управления. Однако эта полезная информация поступает с запаздыванием и отражает процессы, одновременно протекающие в конвертере и в газоот-водящем тракте.
Особенности динамики конвертерных процессов определяют совокупность условий, которые необходимо учитывать при физическом или математическом моделировании с целью получения количественных показателей. В существующих условиях формализация процессов возможна с использованием различных методов, но отсутствие объективной информации о параметрах процессов затрудняет адаптацию моделей к реальным условиям. Тем не менее, современные знания о механизмах процессов позволяют создавать имитационные модели, правильно отражающие поведение системы при изменении возмущающих и управляющих воздействий. Такие модели весьма полезны для обучения технологического персонала конвертерных цехов действиям в обычных и аварийных ситуациях.
Так, на Магнитогорском металлургическом комбинате разработан и используется имитатор - тренажер «Машинист дистрибутора». Имитатор-тренажер включает в себя четыре части обучения: устройство оборудования, пульт управления, технологический процесс, аварийные ситуации. Для каждой из этих частей есть два стандартных режима работы («Демонстрация» и «Тестирование»), для отдельных блоков существуют дополнительные режимы работы. Система включает в себя полный набор документации, необходимый для подготовки специалистов: описание оборудования, технические характеристики агрегата, технологические инструкции и инструкцию по работе с АСУ ТП, справочник марок сталей, план ликвидации аварий и другую документацию, которую должен знать обучаемый.
При изучении оборудования объекта в режиме «Демонстрация» пользователь в свободной форме самостоятельно работает с моделью агрегата и его механизмов. Обучение проводится с максимальной наглядностью и удобством. Каждый элемент модели снабжен кратким описанием, что позволяет узнать назначение различных частей установки. Дополнительные справочные мате-
риалы дают возможность при необходимости получить более детальную информацию об объекте, а также просмотреть видеоматериалы в целом по агрегату и по наиболее важным его элементам. В режиме «Тестирование» обучаемому предлагается ряд заданий, которые необходимо выполнить. Эти задания и ответы сохраняются в развернутом виде. После прохождения тестирования можно ознакомиться с его результатами и выявить слабые места в своих знаниях.
Аналогично построены другие части обучающей системы с максимальным приближением к реальным системам. Так, изучение пульта управления агрегата в режимах «Демонстрация» и «Тестирование» производится на основе его виртуальной модели, которая полностью отображает реальную автоматизированную систему управления технологическим процессом (включая блокировки, логику работы оборудования, основные технические характеристики, индикацию). Базовым элементом при изучении технологического процесса продувки является математическая модель, которая позволяет отслеживать изменения различных параметров (изменение температуры, химического состава металла и шлака) в зависимости от различных действий обучаемого. Модель составлена на основе физико-химических процессов, протекающих в конвертерной ванне. Ее выходные параметры пересчитываются с интервалов в одну секунду.
В последнее время при выплавке стали расширяется практика промежуточного удаления шлака из конвертера во время продувки. Это связано с необходимостью улучшения процессов шлакообразования (количества и состава шлака) с целью повышения качества и выхода годного металла, экономии материальных ресурсов. С этой же целью продолжаются поиски альтернативных шлакообразующих и железосодержащих материалов. Так, в условиях высоких цен на металлический лом представляет интерес применение сырого сидерита. В этом материале основной рудный минерал представлен в виде карбоната железа РеС03. Кроме этого, в сырой руде содержатся карбонаты магния, кальция и марганца. Так, в кусковой руде фракции 13-60 мм Ба-кальского месторождения, поступающей на обогащение, в среднем содержится 29,73% Ре, 11,0% Мд0, 4,8% СаО, 1,5% Мп0, 8,4% БЮ2, 33,9% п.п.п. Такую руду можно использовать как шла-кообразующий материал и охладитель при выплавке стали в конвертере в качестве заменителя известняка, сырого доломита, металлического лома (при его дефиците и высокой стоимости) и ожелезненного доломита.
Что касается других частей базовой технологии конвертерного производства стали - ковшевая обработка и непрерывная разливка, то активно проводятся исследования и внедряются технологии, направленные на экономию материальных и энергетических ресурсов, повышение производительности существующих агрегатов. Ковшевая обработка стали развивается в направлении использования агрегатов комплексной обработки металла инертным газом (аргоном), кусковыми и порошкообразными раскислите-лями и легирующими добавками, практически повсеместным использованием агрегатов «печь-ковш» и вакуумных установок. Непрерывная разливка развивается с внедрением вертикальных кристаллизаторов на МНЛЗ криволинейного типа, электромагнитного перемешивания и мягкого обжатия заготовок, а также проведением рафинировочных процессов в промежуточном ковше.
В ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») в начале второго десятилетия 21 века активно продолжаются работы по вводу новых мощностей по производству стали и совершенствованию технологических процессов.
Кислородно-конвертерный цех ОАО «ММК» (ККЦ) является одним из основных звеньев в структуре производства готовой металлопродукции акционерного общества. В 2010 г. в конвертерном цехе установлены одноручьевая криволинейная МНЛЗ №6 с вертикальным участком и мягким обжатием заготовки и комплекс ковшевой обработки стали, состоящий из двухпозиционного агрегата «печь-ковш» (УПК №2), двухпозиционного вакууматора циркуляционного типа (УВС №2) и двух установок мягкой продувки в ковше аргоном (УМП). Это оборудование определило основные направления развития технологии и освоения сортамента трубных, судовых и автомобильных марок стали для новых прокатных станов «5000» горячей и «2000» холодной прокатки, построенных в 20092012 гг.
В 2011 г. в ККЦ разработана и освоена технология производства стали класса прочности К65 для электросварных прямошов-ных труб на рабочее давление 11,8 МПа. Такая сталь должна обладать требуемыми механическими свойствами, которые обеспечиваются, в том числе, низкими содержаниями серы, фосфора, азота и водорода, а также регламентированными значениями концентраций молибдена, титана, ниобия и ванадия. Технология включает в себя следующие основные элементы:
- получение содержания серы в готовом металле до 0,002% за счет десульфурации чугуна гранулированным магнием, обработки в сталеразливочном ковше металла твердой шлакообразу-
ющей смесью (известь, плавиковый шпат и чушковый алюминий) и инжекцией флюидизированной извести;
- совместное раскисление и легирование металла металлическим марганцем и силикомарганцем во время выпуска из конвертера;
- микролегирование металла ниобием, ванадием и титаном порошковыми проволоками;
- получение содержания водорода и азота в металле менее 2,0 ррт и 0,006% соответственно вакуумированием продолжительностью не менее 30 мин;
- получение содержания кальция в готовом металле 0,0010,002% обработкой жидкого металла порошковой проволокой с силикокальцием;
- «мягкая» продувка аргоном в ковше после обработки металла кальцием продолжительностью 8-12 мин.
Для получения стали с содержанием серы не более 0,001% необходима инжекция флюидизированной извести в количестве 2,8-4,2 кг/т с интенсивностью 100-150 кг/мин.
С целью выполнения заказов на производство металла для трубопровода «Южный поток» освоена выплавка стали марок 450БР0и и 485БРОи с содержанием серы в готовом металле не более 0,0009%.
Совершенствование технологии мягкого обжатия заготовки позволило улучшить качество толстого грячекатанного листа на стане «5000»: количество дефектов «Несоответствие класса сплошности» в листах толщиной 14-25,8 мм снизилось более чем в два раза.
В 2010-2011 гг. совместно со специалистами ФГУП ЦНИИКМ «Прометей» производилась разработка и освоение технологии производства стали нормальной, повышенной и высокой прочности для судостроения марок А, В, й, Е по ГОСТ Р 52927-2008, ГОСТ 5521-93, включая марки с индексом 725 и 735.
При разработке технологии производства особонизкоуглеро-дистых сталей для автолиста (содержание углерода не более 0,003%) установлены режимы кислородной продувки на УВС №2. Продувку металла кислородом начинали при достижении остаточного давления в вакуум-камере 100 мбар с расходом 10001500 м3/ч. Во время продувки фурму опускали на минимально возможную высоту над уровнем металла. Продувка продолжается в течение 15 мин при начальной концентрации углерода в стали 0,05% и менее, при концентрации углерода 0.06% и более -18 мин. После окончания продувки металла кислородом вакууми-рование продолжается под давлением не менее 1,2 мбар в тече-
ние не менее 3 мин. Температура металла перед вакуумировани-ем устанавливается на 35-45°С выше заказанной для разливки на МНЛЗ. Время от окончания вакуумной обработки до передачи стали на МНЛЗ должно быть не более 45 мин.
УДК 669.162.261.3
С.К. Сибагатуллин, Е.О. Теплых, A.C. Харченко, Р.Ф. Махмутов
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» М.А. Семенюк, В.А. Бегинюк
ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»
ЗАВИСИМОСТЬ РАВНОМЕРНОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ АГЛОМЕРАТА И ОКАТЫШЕЙ В КОЛОШНИКОВОЕ
ПРОСТРАНСТВО ПЕЧИ ОТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ИХ В БУНКЕРЕ БЗУ
Равномерное распределение компонентов шихты по окружности колошника доменной печи и оптимальное по радиусу обеспечивает снижение градиента температур по периферии, повышение степени использования газового потока, вследствие чего уменьшение температур в газоотводах. Это может позволять вести плавку с повышенным перепадом давления газов [1]. Его рост на каждые 10 кПа в условиях ровного схода шихтовых материалов обеспечивает снижение удельного расхода кокса на 8 кг/т чугуна и повышение производительности печи более чем на 2% [2]. Однако на печах, оснащенных компактным бесконусным загрузочным устройством (БЗУ) лоткового типа, возникают сложности в обеспечении равномерного окружного распределения материалов [3,4]. Это связано с многокомпонентностью используемой шихты.
На равномерность поступления материалов в колошниковое пространство печи в значительной степени влияет расположение компонентов шихты в бункере БЗУ относительно друг друга. Для выявления рационального режима загрузки шихты в доменную печь провели серию опытов на физической модели однотрактового компактного загрузочного устройства лоткового типа, изготовленной в масштабе 1:5 по отношению к линейным размерам БЗУ доменных печей № 2, 4, 6 ОАО «ММК» [5, 6].
