CC BY
147
14/
/хггггг: кгггш г,тгт:п
1 (69), 2013-
It is shown that application of the alternating steel conducting technology in casting ladles at OAO "BMZ" has increased the degree of metal desulphurization by 5% as compared to the melting of standard technology.
А. С. ЗАЗЯН, С. В. ТЕРЛЕЦКИй, В. А. ШАТИЛО, ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК»
УДК 669.21
опыт освоения технологии альтернирующей продувки стали в сталеразливочных ковшах на оао «бмз»
В современных электросталеплавильных цехах, оснащенных высокомощными ДСП, установками печь-ковш, вакууматорами и МНЛЗ высокой производительности, узким местом в ряде случаев становится пропускная способность установки внепечной обработки стали (УВОС) . При этом проблема не всегда заключается в эффективности логистики или скорости нагрева металла и присадки материалов В ряде случаев определяющим фактором является скорость массо- и теплообмена Например, время усреднения температуры и химического состава стали (т. е . растворения ферросплавов и науглероживателя и гомогенизации расплава) зависит от энергии перемешивания металла в объеме сталеразливочного ковша . Кроме процессов массо- и теплообмена в объеме жидкой стали, в металлургии имеют большое значение физико-химические процессы, протекающие с участием нескольких фаз . При этом лимитирующей стадией данных процессов, определяющей время обработки металла, является массоперенос на границах фаз . В случае внепечной обработки к таким процессам можно отнести десульфурацию стали и ассимиляцию неметаллических включений шлаком . Рост расхода инертного газа для повышения энергии перемешивания жидкого металла ограничен из-за сливания отдельных газовых пузырей в «колодцы» и нарушения газлифтинга, а также разбрызгивания жидкого металла и шлака Для повышения пропускной способности УВОС ЭСПЦ-2 на ОАО «БМЗ» в 2009-2011 гг. осуществлен ряд мероприятий, одно из которых -внедрение технологии альтернирующей продувки металла в сталеразливочном ковше (APS) . Технология APS является научно-технической разработкой, запатентованной фирмой Techcom GmbH, (Германия) и направленной на совершенствование
технологии обработки стали продувкой инертными газами Она предполагает попеременную подачу нейтрального газа через два продувочных элемента, установленных в днище сталеразливочного ковша, с определенным заданным интервалом переключения Продувка осуществляется в противо-фазе, т е плавное снижение расхода нейтрального газа по одной линии до минимального значения сопровождается его плавным повышением по второй линии до максимального значения Таким образом, создаются восходящие и нисходящие потоки расплава различной интенсивности, не пересекающиеся друг с другом, что и обеспечивает более эффективное перемешивание металла по всему объему сталеразливочного ковша . Технология APS внедрена на ряде металлургических предприятий СНГ и Европы (ММЗ, ВМЗ, Истил и др . ) .
Освоение технологии APS начато в 2010 г. в электросталеплавильном цехе № 2 . Для обеспечения требуемых технологией APS параметров была смонтирована газорегулирующая станция (ГРС) с набором управляющих регуляторов и клапанов, которая способна обеспечивать продувку в автоматическом или ручном режиме как аргоном, так и азотом
Освоение технологии осуществляли в несколько этапов На начальном этапе сотрудниками Techcom GmbH совместно со специалистами предприятия были проведены пусконаладочные работы и введена в эксплуатацию ГРС, установлено прикладное программное обеспечение с алгоритмом работы системы APS и проведен «холодный» запуск системы
На втором этапе проведено обучение производственного персонала, проверены работоспособность и надежность оборудования, подготовлен к эксплуатации парк сталеразливочных ковшей
под продувку через два продувочных элемента . Часть ковшей эксплуатировалась с одной пробкой для оценки эффективности технологии APS в сравнении со штатным способом обработки . Велась работа по определению оптимальных режимов продувки по технологии APS и внедрению автоматических режимов работы системы .
На последнем этапе внедрения осуществляли набор и обработку статистических данных на сервере системы управления сталеплавильного производства ГЕФЕСТ с целью оценки эффективности применения технологии APS, проводили адаптацию технологических режимов продувки применительно к специфическим требованиям технологии внепечной обработки стали различного марочного сортамента
Анализ эффективности технологии APS проводили в сравнении со штатной обработкой металла при продувке через один дутьевой элемент. При анализе опытные и сравнительные плавки были разделены на три группы марок стали: углеродистые качественные, легированные и кордовые Не учитывали плавки с явными отклонениями от типовой технологической схемы внепечной обработки стали в ЭСПЦ-2 (с обработкой без вакуумиро-вания, при разливке с накоплением, переливах,
/;г:гг:гг: Г^Ш'ЛТГП /1С
-1(69),2013 / IU
простоях МНЛЗ и т. п. ), а также плавки, длительность обработки которых превышала 180 мин на УВОС или 60 мин на установке печь-ковш . Кроме того, при формировании базы данных опытных плавок учитывали только те плавки, у которых доля продувки в режиме APS составляла не менее 60% от общего времени внепечной обработки на агрегате печь-ковш ЭСПЦ-2 или не менее 80% от длительности активной фазы обработки (до вакуумирования)
Средние технико-экономические показатели внепечной обработки опытных и сравнительных плавок за апрель-декабрь 2011 г. приведены в табл . 1 .
Из таблицы следует, что накопленные массивы данных сопоставимы по объему: 637 опытных плавок против 698 штатных; средняя продолжительность обработки металла на ПК на опытных и сравнительных плавках сопоставима .
Таким образом, опытные плавки не имели преимуществ из-за разницы в длительности обработки и массе стали При этом было зафиксировано некоторое снижение расхода электроэнергии на опытных плавках по отношению к сравнительным -в среднем на 180 кВтч на плавку (3,5%) .
Следует отметить, что в большинстве случаев длительность нахождения металла в ковше, опре-
Т а б л и ц а 1. Средние технико-экономические показатели внепечной обработки опытных и сравнительных плавок
Группа марок стали Количество плавок, шт. Средняя масса плавок, т Продолжительность обработки плавки, мин Расход электроэнергии, кВтч на плавку
УВОС ПК RH УВОС
Плавки с продувкой двумя фурмами в режиме альтернирования
Углеродистые 297 107,2 82,0 43,3 19,2 4709,8
Легированные 173 106,3 85,7 44,4 20,9 5053,2
Кордовые 167 110,1 87,4 44,1 22,0 5326,9
Среднее 637 107,7 84,4 43,8 20,4 4964,8
Плавки с продувкой через одну фурму
Углеродистые 384 105,6 79,7 42,9 18,5 4869,2
Легированные 179 107,8 87,2 45,5 21,0 5482,8
Кордовые 135 109,1 88,0 44,0 22,3 5480,6
Среднее 698 106,8 83,2 43,8 19,9 5144,8
Показатель Масса годной заготовки, т Расход электроэнергии, кВтч Расход электроэнергии удельный, кВт-ч/т Изменение удельного расхода электроэнергии, кВт-ч/т
APS штатная APS штатная APS штатная
Порядок расчета MAPS -^штат. 6APS бштат. <7aps _ ,, MAPS _ _ бштат. "штат. д^ штат. Л^УВОС = qAPS - ?штат.
Стали:
углеродистые 31842,2 40540,2 1398800 1869760 43,93 46,12 -2,19
легированные 18385,0 19292,5 874200 981413 47,55 50,87 -3,32
кордовые 18391,0 14727,2 889600 739880 48,37 50,24 -1,87
ИТОГО 68618,2 74559,9 3162600 3591053 46,09 48,16 -2,41
Т а б л и ц а 2 . Удельный расход электроэнергии по группам марок стали, обработанных по штатной технологии
и технологии АРЗ
■ и/ 1 (69), 2013-
деляющая при прочих равных величину теплопо-терь (через футеровку, через поверхность металла и на аккумуляцию тепла кладкой) и расход электроэнергии на их компенсацию, зависит от времени разливки плавки и накопления плавок на УВОС для обеспечения требуемой серийности . При работе в таком режиме сокращение времени технологических операций на УВОС не приводит напрямую к сокращению времени внепечной обработки .
Расчет изменения удельного расхода электроэнергии на УВОС с учетом доли марочного состава за период проведения испытаний технологии APS в ЭСПЦ-2 ОАО «БМЗ» приведен в табл . 2 . Экономия составила 2,41 кВт-ч на 1 т годной стали, или примерно 250 кВт-ч на плавку (расход электроэнергии на УВОС снизился « на 5%) . Полученные данные коррелируют с данными испытаний технологии APS на других металлургических заводах [1-3] . С учетом средней активной мощности, вводимой на агрегате печь-ковш (порядка 10 МВт), и электрического к. п . д . агрегата (« 0,85) длительность внепечной обработки может быть сокращена примерно на 2 мин только за счет времени работы под током
Оценка влияния технологии APS на рафинировочные процессы в ковше производилась по показателю степени десульфурации стали Результаты оценки приведены в табл 3
Т а б л и ц а 3 . Показатели десульфурации стали
Показатель С использованием APS Штатная технология
Начальное содержание серы, % 0,0387 0,0389
Конечное содержание серы, % 0,0156 0,0168
Степень десульфурации, % 59,7 56,8
Увеличение степени десульфурации при использовании APS, % 5
В ходе отработки технологии APS выявлен ряд технологических трудностей, вызванных за-металливанием второго продувочного элемента сталеразливочных ковшей Установлено, что основными причинами заметалливания дутьевых устройств являются: отсутствие подачи нейтрального газа на второй дутьевой элемент во время выпуска металла из ДСП в ковш; неудовлетворительная «промывка» второго дутьевого элемента в период межплавочного обслуживания сталеразливочных ковшей; передача плавок в стальковшах, оборудованных дополнительным дутьевым элементом, в другой цех (ЭСПЦ-1), где продувка осуществляется только через одну фурму
Выявленные недостатки были частично устранены собственными силами, что позволило сократить количество плавок, на которых наблюдалась неудовлетворительная работа одного из дутьевых элементов
Выводы
1. ОАО «БМЗ» совместно с фирмой ТЕСНСОМ испытана и внедрена на УВОС ЭСПЦ-2 технология импульсной продувки металла нейтральным газом через две пробки, установленные в днище сталеразливочного ковша (APS) .
2 . Реализация технологии APS в условиях ЭСПЦ-2 ОАО «БМЗ» позволила достичь снижения удельного расхода электроэнергии при обработке металла на установке печь-ковш на 2,41 кВт-ч/т.
3 . Применение технологии APS позволило увеличить степень десульфурации металла на 5% в сравнении с плавками штатной технологии
Литература
1. Технология альтернирующей продувки жидкой стали в разливочном ковше/ Э . Шумахер, К . Дорн, И . В . Деревянченко и др . // Труды восьмого конгресса сталеплавильщиков . 2005 . С . 397-398 .
2 . Повышение интенсивности процессов внепечной обработки после внедрения донного перемешивания расплава аргоном с расходом до 1000 л/мин на одну пробку / А . В . Кодак, Г И. Касьян, П. М. Явтушенко и др . // Металл и литье Украины.2009. № 1-2 . С . 51-54 .
3 . Технология АРS продувки металла в сталеразливочном ковше / Э . Э . Шумахер, В . В . Смоктий, В . Г Порохнявый и др . // Металлургическая и горнорудная промышленность . 2010 . № 7 . С . 211-212 .
