CC BY
117
/хтггг г: ггтшлгггг /ic
-3(71),2013 / IU
УДК 669.21 Поступила 10.06.2013
О. М. ГРУДНИЦКИЙ, А. В. ФЕКЛИСТОВ, А. В. ДЕМИН, А. И. РОЖКОВ, В. В. НИКОЛАЕВ, ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК»
РАЗРАБОТКА И ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ОКАТЫШЕЙ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ФОСФОРА В УСЛОВИЯХ ОАО «БМЗ» -УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ ХОЛДИНГА «БМК»
Показано, что экономически целесообразно использование металлизованных окатышей с повышенным содержанием фосфора в условиях ОАО «БМЗ», произведенных в Боливарианской Республике Венесуэла.
It is shown that it is economically reasonable to use metallized pellets with a high content of phosphorus in the environment of "BMP", produced in the Bolivarian Republic of Venezuela.
В конце 20-го века получила распространение бескоксовая металлургия. С помощью углеводородного топлива из железной руды получают новые виды полуфабрикатов: горячебрикетирован-ное железо (ГБЖ) и восстановленные (металлизированные) окатыши, которые можно использовать вместо металлолома в электрометаллургии. Сейчас эта технология бурно развивается.
Основными производителями металлизован-ных окатышей и ГБЖ являются страны, имеющие богатые запасы углеводородов: Венесуэла, Россия, страны Персидского залива. Пущенный в 1984 г. Белорусский металлургический завод был построен для переработки металлолома, образующегося в БССР и соседних с ней областях России и Прибалтики. Для изготовления высококачественного металлокорда стали применять металлизованные окатыши производства Оскольского электрометаллургического комбината. Оскольский электрометаллургический комбинат, являясь монополистом по производству окатышей в нашем регионе, удерживает высокие цены на свою продукцию. Горяче-брикетированное железо ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» также получает из одного источника - ОАО «Лебединский ГОК». Освоение собственных, белорусских месторождений железорудного сырья экономически нецелесообразно, так как, помимо глубокого залегания и низкого содержания железа в руде, цена на природный газ будет всегда намного выше, чем в Рос-
сии, Венесуэле и странах Персидского залива. В связи с этим для ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» остро стоит задача поиска альтернативных производителей/поставщиков металлизованных окатышей и ГБЖ.
В октябре 2010 г. на ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» была доставлена опытная партия ГБЖ из Венесуэлы, имеющего высокое содержание фосфора. Опытные плавки показали техническую возможность его использования на заводе для производства всего сортамента металлопродукции, но с ограничением - не более 20 т на плавку.
В апреле 2012 г. на ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» поступила опытная партия металлизованных окатышей, произведенных компанией «SIDOR С. А.» в Боливарианской Республике Венесуэла, содержание фосфора в которых в 5,3 раза превысило содержание фосфора в окатышах производства ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат».
Требования к химическому составу материала по контракту, данные сертификата качества и входного контроля приведены в табл. 1. Для сравнения также представлены средние значения данных входного контроля по 26 пробам металлизованных окатышей производства ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат».
Необходимо отметить следующее. Материал поступал железнодорожным транспортом в откры-
1С//хгг:г г: ктмжш_
■ и/ 3(71), 2013-
Т а б л и ц а 1. Химический и фракционный составы металлизованных окатышей
Металлизованные окатыши Химический состав, % Фракционный состав, %
^еобщ гсмет степень металлизации С р S < 6,35 мм > 6,35 мм
Требования контракта > 88 — > 90 > 1,5 < 0,16 < 0,0034 < 5,0 > 95,0
Сертификат качества 90,37 — 91,39 2,18 0,10 0,0009 1,58 98,42
Средние значения входного контроля 88,6 84,7 95,6 2,2 0,058 0,003 4,7 95,3
ОАО «ОЭМК» данные входного контроля 90,8 86,7 95,5 1,9 0,011* 0,004 < 3 мм 0,7
тых полувагонах. Выгрузка окатышей из полувагонов производилась на площадки у повышенных железнодорожных путей. На указанных площадках ковшевыми автопогрузчиками окатыши перегружали в грузовой автомобильный транспорт (самосвалы «БелАЗ»), который осуществлял их транспортировку до участка подготовки, переработки, подачи сырья и материалов ЭСПЦ-2. На УППСиМ осуществляли выгрузку окатышей из грузового транспорта в систему приема и транспортирования металлизованных окатышей, с помощью которой они подавались в силоса для хранения. При проведении таких операций происходило загрязнение окатышей остатками других материалов и мусором. Из-за просыпей часть окатышей была потеряна.
Недоработки в логистике привели к описанным выше дополнительным транспортным операциям, повлекшим за собой излишние материальные затраты. Это связано с отсутствием возможности выгрузки материалов из открытых полувагонов в систему приема и транспортирования металлизован-ных окатышей на УППСиМ (аналогичный материал (оскольские окатыши) поступает в вагонах-«ока-тышевозах», которые выгружаются непосредственно в систему приема и транспортирования метал-лизованных окатышей на УППСиМ).
В апреле - июне 2012 г. было отмечено повышение частоты замены контейнеров для сбора пыли при аспирации во время подачи металлизо-ванных окатышей в силоса хранения и при подаче окатышей в бункер ДСП-3.
Потери материала при транспортировке внутри предприятия, выгрузке и аспирации составили 575,009 т или 5,28 %, что превышает нормативы потерь (3,70 %) для металлизованных окатышей.
Испытания опытной партии металлизованных окатышей фактически разделились на два этапа. На первом этапе определяли возможность и способ использования опытного материала.
Испытания опытной партии металлизованных окатышей, произведенных в Боливарианской Республике Венесуэла, начались на основном марочном сортаменте. Первоначально подача окатышей в ДСП-3 осуществлялась из высотного бункера,
после расплавления металлошихты завалки (подвалки) - по существующей технологии выплавки кордовой стали. Это привело к значительному росту содержания фосфора.
Таким образом, было определено, что при существующей на ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» стандартной технологии выплавки стали кордового назначения отсутствует возможность удаления (в необходимых количествах) из расплава фосфора, поступающего в него из присаживаемого опытного материала в окислительный период.
Здесь необходимо сделать поясняющее отступление. В период плавления металлошихты в ДСП происходит окисление ее составляющих, формируется шлак, происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы. Окислительный период начинается с того, что из печи сливают 65 - 75 % шлака, образовавшегося в период плавления. Слив шлака производят для того, чтобы удалить из печи перешедший в шлак фосфор. Удалив шлак, в печь присаживают новую порцию шлакообразующих материалов.
В течение окислительного периода идет дефос-форация металла по реакции: 2[Р] + 5^еО) + 3(СаО) = (3Са0Р205)+ 5Fe. Для успешного протекания реакции необходимы высокие основность шлака и концентрация оксидов железа в нем, а также сравнительно низкая температура. Полнота дефос-форации повышается в результате перемешивания шлака и металла при кипении и вследствие непрерывного обновления шлака (слив шлака и периодические добавки новых порций шлакообразующих). Коэффициент распределения фосфора между шлаком и металлом (Р205)/[Р] изменяется в пределах 50-100, обычно возрастая при росте основности и окисленности шлака.
В практике сталеплавильного производства ОАО «БМЗ» основная доля удаляемого фосфора уходит из расплава со скачиваемым шлаком после периода плавления. Далее происходит быстрый набор температуры расплавом, что не удовлетворяет условиям дефосфорации. Также ввиду высокого содержания в шлаке оксидов кремния (уже окис-
ленного и продолжающего окисляться в ходе всего периода) не выполняется первое условие.
С целью улучшения условий для протекания процесса дефосфорации было принято решение о присадке окатышей в процессе расплавления завалки (основная часть) и подвалки (оставшаяся часть). Отдача окатышей на жидкую ванну была сведена к минимуму. До выпуска расплава из ДСП-3 производилось скачивание максимального количества шлака. Все это позволило минимизировать прирост содержания фосфора к моменту выпуска стали из печи. При попадании печного шлака в стальковш его скачивание производилось в обязательном порядке. После отработки данной технологии было принято решение об испытаниях опытного материала при производстве сталей кордового назначения.
Испытания продолжились на двух плавках стали марки 70Б, на которые было отдано по 20 т опытных окатышей, и после получения положительного результата по содержанию фосфора было принято решение о продолжении испытаний при производстве стали марки 70 К. В ходе испытаний расход окатышей постепенно увеличивали с 20 до 30 т на плавку, при этом содержание фосфора в металле по 82-й пробе не превышало 0,010 %, что удовлетворяло требованиям. По результатам этих испытаний было принято решение об использова-
/;ГГГ:С Г Г^ШТГГТ: /17
-3(71), 2013 /II
нии опытных окатышей при производстве всех марок стали кордового назначения.
В ходе первого этапа испытаний окатыши, произведенные в Боливарианской Республике Венесуэле, были использованы на 209 плавках стали кордового назначения. Их расход находился в пределах 11-53 т на плавку и в среднем составил 29 т на плавку. Для сравнительной оценки была использована выборка из 526 плавок стали кордового назначения, которые выплавлялись (в ходе тех же либо соседствующих кордовых кампаний) согласно действующей технологии с использованием металли-зованных окатышей производства ОАО «ОЭМК». С целью подбора оптимальных условий использования опытные и сравнительные плавки группировали по количеству использованных при выплавке стали окатышей. Данные опытных и сравнительных плавок (средние значения) приведены на рис. 1, 2, а также в табл. 2.
Из рисунков следует, что при использовании металлизованных окатышей производства ОАО «ОЭМК» содержание фосфора в металле кордового назначения перед выпуском расплава из ДСП не изменяется при изменении количества их присадки в ДСП. Тем не менее, наблюдается прирост содержания фосфора по ходу дальнейшей обработки металла, который обусловлен восстановлением фосфора из шлака, попавшего в ковш при выпуске
Рис. 1. Изменение содержания фосфора в металле кордового назначения по ходу производства в ЭСПЦ-2 при использовании
металлизованных окатышей производства ОАО «ОЭМК»
0 ■в* <и к
1
я
Й О
и
0,0140 0,0120 0,0100 0,0080 0,0060 0,0040 0,0020 0,0000
61 82
51 82 82 ——82
11 61 ■ 61 __I
51
11
-~Г1
— 15-25 т -■- 25-35 т 35-45 т более 45 т
Номер пробы
Рис. 2. Изменение содержания фосфора в металле кордового назначения по ходу производства в ЭСПЦ-2 при использовании
металлизованных окатышей производства «SIDOR С. А.»
/;г:тт:г г: кгтшлтггп
/ 3 (71), 2013-
расплава из ДСП и вносимого фосфора, входящего в состав присаживаемых материалов. Прирост содержания фосфора в металле от выпуска расплава из ДСП до разливки стали в среднем составляет 0,0048 %.
При использовании металлизованных окатышей производства «SГОOR С. А.» содержание фосфора в металле кордового назначения перед выпуском расплава из ДСП увеличивается при увеличении количества их присадки в ДСП, притом, что их присадка производилась в период, благоприятный для удаления фосфора. Так, содержание фосфора в металле перед выпуском расплава из ДСП при использовании от 15 до 25 т в среднем составляло 0,0027 %, а при использовании более 45 т -0,0082 %. Прирост содержания фосфора в металле от выпуска расплава из ДСП до разливки стали соответствовал аналогичному приросту при использовании металлизованных окатышей производства ОАО «ОЭМК» и в среднем составил 0,0045 %.
Из табл. 2 видно, что при использовании окатышей производства «SIDOR С. А.» до 35 т на плавку технологические показатели выплавки опытных плавок соответствуют аналогичным показателям выплавки сравнительных плавок, при использовании свыше 35 т на плавку окатышей производства «SIDOR С. А.» происходит снижение выхода годного металла, увеличение длительности плавки общее и под током, соответственно увеличивается расход электроэнергии.
Основываясь на данных по содержанию фосфора в металле перед выпуском расплава из ДСП и технологических показателях выплавки, было принято решение о дальнейшем использовании опытных окатышей с расходом от 30 до 40 т на плавку.
На втором этапе происходила отработка технологии присадки металлизованных окатышей в ДСП с оптимальным расходом в 30-40 т на плавку, производился набор статистических данных для последующей оценки эффективности применения опытного материала.
Показатели (средние значения) выплавки опытных плавок на втором этапе испытаний и показатели выплавки сравнительных плавок (с использованием металлизованных окатышей производства ОАО «ОЭМК»), выплавка которых осуществлялась в период в период испытаний, приведены в табл. 3.
Из таблицы следует, что при использовании окатышей производства «SIDOR С. А.» со средним расходом 35 т на плавку технологические показатели выплавки опытных плавок соответствуют аналогичным показателям выплавки сравнительных плавок.
Отработанная в ходе испытаний технология, при которой присадка окатышей осуществляется в процессе расплавления завалки (основная часть) и подвалки (оставшаяся часть), позволяет обеспечить требуемое содержание фосфора в стали кор-
Т а б л и ц а 2. Сравнительные данные использования окатышей
Окат на плавку Плавка Шихта, кг Окат, кг Масса годного, кг Выход годного,% Известь, кг/т год Доломит, кг/т год Электроэнергия, кВт-ч/т год Длительность плавки, мин Работа под током, мин Температура слива, °С
15-25 Опытная 116403 20475 106067 91 52 6 441 57 41 1637
Сравнительная 117489 20891 106707 91 53 9 448 58 42 1628
+/- -1086 -416 -640 0 -1 -3 -7 -1 -1 9
25-35 Опытная 124366 28922 108773 87 53 9 452 60 44 1628
Сравнительная 124106 29323 112141 90 53 9 450 60 44 1625
+/- 260 -401 -3368 -3 0 0 2 0 0 3
35-45 Опытная 125727 38287 109555 87 54 9 463 59 43 1613
Сравнительная 125431 38458 110567 88 54 9 445 57 42 1628
+/- 296 -171 -1012 -1 0 0 18 2 1 -15
> 45 Опытная 132344 47024 108485 82 59 10 508 64 47 1545
Сравнительная 127167 51695 110922 88 58 9 474 60 46 1610
+/- 5177 -4671 -2437 -6 1 1 34 4 1 -65
Т а б л и ц а 3. Сравнительные данные использования металлизованных окатышей на втором этапе испытаний
Плавка Шихта, кг Окат, кг Масса годного, кг Выход годного, % Известь, кг/т год Доломит, кг/т год Электроэнергия, кВт-ч/т год Длительность плавки, мин Работа под током, мин Температура слива, °С
Опытная 106 129972 35287 111559 86 54 9 448 59 43 1604
Сравнительная 64 128869 37924 109204 85 52 7 448 58 42 1643
+/- 1103 -2637 2355 1 2 2 0 1 1 -39
дового назначения при использовании до 40 т ме-таллизованных окатышей со средним содержанием фосфора 0,06%. При поступлении материала с большим содержанием фосфора максимально допустимое к использованию на одной плавке количество окатышей подлежит корректировке в сторону снижения.
АГГТГгГГГГ^Г^УГГГП /10
-3(71),2013 I ШчМ
Выполненный расчет показал экономическую целесообразность использования метал-лизованных окатышей, произведенных в Боли-варианской Республике Венесуэла. Работа по подбору альтернативных производителей/поставщиков металлизованных окатышей и ГБЖ продолжается.
