CC BY
113
УДК 669.1
Сарычев А.В., Бигеев В.А., Ивин Ю.А., Алексеев Л.В.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДСП ЭСПЦ ОАО «ММК»
В ходе масштабной реконструкции в 2006 г. в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» были введены в эксплуатацию две дуговые стале плавильные 180-то нные печи Печи были построены в здании бывшего мартеновского цеха в условиях действующего производства. Совре-менная мощная дуговая печь используется, преимущественно, как агрегат для расплавления шихты с получением жидкого полупродукта, который затем доводят на агрегатах внепечной обработки По результатам работы в 2006 году средний цикл плавки в ДСП составил 58,2 мин. Основными за -дачами работы ДСП в 2007 году стали сокращение цикла плавки - для выхода на проектную мощность и повышение качества выплавляемого полупродукта .
Схема производства стали в ЭСПЦ делится на две основные технологические линии:
1. Выплавка в ДСП - обработка на агрегате «печь-ковш» (АПК) №1 и агрегате доводки стали (АДС) - разливка на сортовых МНЛЗ № 1, 2.
2. Выплавка в ДСП - обработка на АПК № 2 - разливка на слябовой МНЛЗ № 5.
Одной из проблем выплавки стали в совре -менных ДСП четвертого поколения является высокое содержание серы в металле на выпуске из печи Так, среднее содержание серы в металле перед выпуском из ДСП ОАО «ММК» в 2006 г. составило 0,044%. При производстве стали по первому варианту разливка на МНЛЗ была затруднена высоким содержанием серы, прежде всего, в металле, обрабатываемым на АДС, что приводило к снижению скорости разливки и ухудшению качества металла. При производстве стали по второму варианту для достижения контрактных показателей производства стали 2,2 млн т время разливки на МНЛЗ должно составлять 40 мин, а содержание серы не более 0,012%. Эти показатели не были достигнуты из-за нехватки времени для проведения полноценной десульфурации на АПК. Поэтому для бесперебойного обеспечения сталью удовлетворительного качества сортовых и слябовой МНЛЗ необходимо было снизить содержание серы в металле перед выпуском из ДСП.
Для решения данной проблемы при выплавке стали в ДСП были опробованы три варианта присадка шлакообразующих материалов (извести) в различные периоды плавки: по ходу (пор-
циями), только в завалку в бадье, 50% в завалку в бадье и 50% по ходу плавки (порциями). Результаты опытных плавок приведены в табл. 1.
В результате проведенных испытаний было выявлено, что присадка 50% извести в завалку и 50% извести по ходу плавки привело к снижению содержания серы в металле перед выпуском на 10% и увеличению коэффициента распределения серы на 24% (относительно существующей, проектной технологии).
Согласно контракту расход извести на плавку должен составлять 6000 кг (~35 кг/т). С целью снижения содержания серы в металле перед выпуском были проведены плавки с повышенным расходом извести 8000 кг (~45 кг/т). Результаты опытных плавок представлены в табл. 2.
Из таблицы видно, что на опытных плавках среднее содержание серы в металле перед выпуском из ДСП составило 0,035%, на сравнительных - 0,044%. Таким образом, содержание серы в металле, выплавленном с повыше нным
Таблица 1
Влияние присадки извести в различные периоды на десульфурацию металла в ДСП
Кол-во Расход извести в ДСП, кг Содержание
плавок, в бадью по ходу серы на 1_Б
шт. в завалку плавки выпуске, %
40 8000 - 0,042 2,11
20 - 8000 0,039 2,45
15 4000 4000 0,035 2,95
Таблица 2
Технологические параметры выплавки стали
Сравнительные Опытные
Параметр Декабрь 2006 г. (100 пл.) М арт 2007 г . (100 пл.)
Лом, т 156,3 154,7
Чугун, т 45,4 45,4
Цикл, мин 59,2 57,2
Время под током, мин 32,9 32,5
Расход извести, т 5942 8087
1_Б 1,50 2,92
Ьр 81 135
Содержаниесеры на выпуске, % 0,044 0,035
Таблица 3
Результаты опытных плавок с использованием чистой прокатной обрези и твердого чушкового чугуна
Технология Обрезь, т Тв. чугун, т Обычн. лом, т Чугун, т Вес шихты,т Вес плавки, т Э вып, % Сг, % І\ІІ, % Си, %
С применением чистой прокатной обрези (20 плавок) 64,2 - 87,6 43,8 195,6 179,3 0,025 0,041 0,051 0,12
С применением твердого чушкового чугуна (9 плавок) - 42,1 145,1 45 202,3 179,0 0,033 0,047 0,073 0,13
С применением обычноголома (20 плавок) - - 152,5 45,0 197,5 180,7 0,039 0,073 0,082 0,17
расходом извести, меньше на 0,009% по сравнению с обычной технологией. Коэффициент распределения серы и фосфора между шлаком и металлом Ьб и Ьр на опытных плавках выше на 1,42 (95%) и 54 (65%) соответственно.
По результатам работы в 2007 г. среднее содержание серы в металле перед выпуском из ДСП составило 0,036%, что на 20% меньше, чем в 2006 г.
Для более глубокой десульфурпции металла, в том числе получения серы в готовой стали менее 0,003-0,005%, в ЭСПЦ ОАО «ММК» развивается ковшевая обработка. Так, строится АПК №3, предполагается применение на АПК порошковой извести и ряда других десульфураторов.
В связи с расширением марочного сортамента выплавляемого металла появились группы марок сталей с пониженным содержанием остаточных элементов (Сг не более 0,1%, N1 не более 0,1% и Си не более 0,15%). Для решения этой проблемы, а также для изучения возможности дополнительного снижения содержания серы в металле перед выпуском было опробовано ис-пользование в качестве шихтовых материалов чистой прокатной обрези и твердого чушкового
* 0.18 га 0.16 ш 0.14 І 0.12 5 0.1 £ 0.08 | 0.06
£ 0.04
Зі
£ 0.02 V 0
1
В
Б вып
Сг
N1
Си
Элемент
Рис. 1. Содержание серы, хрома, никеля и меди в металле в зависимости от вида шихтовых материалов
чугуна. Результаты применения данных материалов представлены в табл. 3.
На рис. 1 показано содержание серы, хрома, никеля и меди в металле в зависимости от ввда шихтовых материалов.
В результате проведенной работы было выявлено , что применение чистой прокатной обре-зи и твердого чушкового чугуна позволяет сни-зигь содержание серы в металле на выпуске на 35 и 15% соответственно (относительно сущест-вующей технологии). Также применение данных материалов позволяет получать требуемое содержание остаточных элементов (Сг, N1 не более 0,1% и Си не более 0,15%). Для получения стали с более низким содержанием остаточных элементов необходимо применение жидкого чугуна до 80 т и чистой прокатной обрези от автокузов-ных марок стали типа 08Ю.
Одной из важных составляющих решения задачи повышения производительности ДСП явля-ется эффективность использования металлолома.
Металлический лом для электроплавки поступает в ЭСПЦ из копровых цехов в совках объемом 65 м3. Непосредственно в цехе происходит перегрузка краном совков в корзину. Схема движения металлического лома показана на рис. 2.
В настоящее время ДСП работает по двум вариантам шихтовки плавок:
- с использованием 100% металлического лома;
- с использованием 2025% жидкого чугуна и 7075% металлического лома.
При выплавке стали с использованием жидкого чугуна технологией предусматривается завалка металлического лома (45-60% от всей массы металлошихты)
□ С примнением обычного лома
■ С применением твердого чушкового чугуна
□ С применением чистой прокатной обрези
Плгрулкл лонл в совфк {Копровый цйх}
Пе|іегру)кі1 л ом л из СОЄК4 Є ЦніДЬК)
(Участок вішл.їекіі ЭСПШ
Рис. 2. Схема движения металлического лома
Загнут пли.ч в дсп
олдьен
(УчЛСТОК яигіл.івкн ЭСПЦ)
+ заливка жидкого чугуна (15-30%) + одна под -валка металлического лома (25-35%). При нормальной организации продолжительность электроплавки при таком варианте шихтовке составляла 50-55 мии Для снижения цикла плавки было предложено изменить технологию на следующую: завалка лома (70-75% от всей массы металлоших-ты) + заливка жидкого чугуна (25-30%). Для осуществления завалки ДСП одной бадьей (2 совками - без подвалки) необходимо было иметь следующие размеры металлолома: не менее 60% кусков размерами 400-500 мм, остальное до 800 мм. Результаты работы ДСП с завалкой одной бадьей представлены в табл. 4.
Из таблицы ввдно, что при завалке металлолома одной бадьей цикл плавки сокращается на 3 мин, а время работы печи под током на 3,6 мии
Заливку жидкого чугуна по проекту предполагалось производить через заливочное окно при помощи специального робота-манипулятора из стандартного чугуновозного ковша. Однако из-за конструктивных недостатков узла заливки чугуна заливка производилась непосредственно в печь при отведенном своде после проплавления колодцев. После изменения конструкции зали -вочного узла была применена технология заливки жвдкого чугуна через заливочный желоб. Результаты применения представлены в табл. 5.
Таким образом, при заливке чугуна через заливочный желоб происходит сокращение продолжительности плавки на 1,9 мин и времени работы печи под током на 1,8 мин за счет уменьшения тепловых потерь и времени на от -крытие и закрытие свода.
Таблица 4
Показатели работы ДСП с одной завалкой
Технология Цикл, мин Под током, мин Вес лома, т /% Вес чугуна, т /% Вес стали, т
Завал ка+заливка (151 плавка) 50,4 28,5 129,8 71 49,7 29 171
Завал- ка+зал ивка+под вал к а (264 плавки) 53,4 32,1 149,4 77 45,8 23 179
Таблица 5
Показатели работы ДСП с заливкой жидкого чугуна через желоб
Шихтовкаплавок Цикл плавки, мин Время под током, мин
Вариант технологии Расход лома Расход чугуна
т % т %
С заливкой жидкого чугуна через свод ДСП 172,8 85,2 30 14,8 56,2 35,4
С заливкой жидкого чугуна через заливоч-ныйжелоб 168,7 84,9 30 15,1 54,3 33,6
По итогам работы в 2007 г. в электропечах было выплавлено 2700000 т стали, средняя продолжительность плавки составили 55,4 мин, что на 2,8 мин меньше, чем в 2006 г. В 2009 году в ЭСПЦ ОАО «ММК» предполагается произвести 4,2—4,4 млн т стали. При этом будет продолжаться повышение качество металла и расширяться сортамент производимых сталей
