Поиск новых, в том числе и зарубежных, рынков сбыта металлопродукции сопровождался постоянным повышением требований к поставляемому металлопрокату по качеству по-верхности, химическому составу, расширению сортамента. В ОАО «Северсталь» была введена аттестация выплавляемой стали по зарубежным стандартам (DIN SAE ASTM JIS EN).
В связи с этим руководство комбината приняло решение о реконструкции электросталеплавильного цеха, которая включала в себя:
● строительство 2 электропечей производительностью по 1,1 млн. т стали в год (1999 и 2005 гг.);
● строительство 2 установок печьковш (1998 и 2005 гг.);
●реконструкцию слябовой УНРС-1;
● строительство сортовой МНЛЗ-2 (2002 г.);
●реконструкцию УВС-130;
● строительство установки газоочистки.
После переговоров с различными фирмами (как отечественными, так и зарубежными) выбор по строительству электропечи и установки печь-ковш был остановлен на немецкой фирме «Fuchs Systematic» по следующим критериям: производительность, самая современная на тот момент технология, сохранение сортамента, экономичность и безопасность.
Последний критерий очень важен, потому что при технологии производства стали в электропечах на «болоте» попадание влажной металлошихты в печь исключается полностью. В 1997 г. с фирмой «Fuchs Systematic» был заключен контракт на строительство комплекса — шахтная электропечь и установка печь-ковш. В июле 1999 г. запущена в эксплуатацию шахтная электропечь. Принципиальное отличие новой установки от типовых электропечей в том, что она оборудована шахтой с удерживающими пальцами для предварительного подогрева металлолома отходящими газами.
Преимущества шахтной электропечи фирмы «Fuchs Systematic» по сравнению с типовыми электродуговыми печами:
● предварительный подогрев 100% металлолома отходящими газами;
● снижение удельного расхода электроэнергии на 100 КВт•ч/т;
●более низкий угар;
● высокая производительность при низких затратах;
●меньшее образование пыли;
● безопасность при загрузке лома на «болото».
Скрап загружается через шахту в рабочее пространство печи, находясь при этом в противотоке отходящих газов. В столбе лома происходит дожигание окиси углерода:
2СО+О2 = 2СО2–6,5 кВт x ч/кг°С,
при этом происходит дополнительное выделение тепла, которое может переходить к лому. Столб лома находящийся в шахте, является грубым фильтром, т. к. на нем оседает значительная часть пыли. Фаза расплавления сведена к минимуму, т. к. параллельно с электроэнергией применяется энергия горелок. Также значительная часть энергии выделяется при окислении С, Mn, Al и Ре. В результате освоения работы шахтной печи и отработки технологических режимов была сокращена продолжительность плавки, расход электроэнергии и электродов при совместном использовании с УПК для обработки полупродукта шахтной электропечи.
Технические данные электропечи:
●номинальная емкость 150 т;
●вес плавки при выпуске 125 т;
●«болото» 10–15 т;
●диаметр кожуха 6500 мм;
●объем ванны 22 м3;
●глубина ванны 1100 мм;
●площадь зеркала ванны 26 м2;
●объем кожуха 90 м3;
●объем шахты 90 м3;
●высота шахты 7000 мм;
●диаметр выпускного отверстия 180 мм;
●мощность печного трансформатора 86 МВа;
●диаметр электродов 610мм;
●диаметр распада электродов 1100 мм;
●расход воды на охлаждение элементов печи 2535 м3/ч;
●выпуск плавки донный.
Электропечь №1 оснащена 6 газокислородными горелками мощностью 3,2 МВт каждая, сводовой кислородной фурмой и, первоначально, манипулятором для продувки ванны кислородом через рабочее окно печи. Манипулятор был оборудован также инжектором для вдувания коксовой пыли в печь для вспенивания шлака. Шлакообразующие материалы в печь в процессе плавки подаются через свод, засыпка сталевыпускного отверстия осуществляется из бункера, находящегося на своде печи. В 2003 г. печь вышла на проектную мощность и сейчас производительность агрегата составляет около 145–150 т/ч годной стали за фактически отработанное время. За время эксплуатации электропечь претерпела некоторые конструктивные изменения.
Манипулятор из-за частых прогаров и течи воды был выведен из работы. Вместо него установлены 2 стеновых инжектора во 2-ю и 7ю стеновые панели. Каждый инжектор работает по программе, в зависимости от шихтовки плавки. Для лучшего схода шихты из шахты в печь была изменена конструкция шахты, усилены демпферные устройства и поворотная балка в системе пальцев, усовершенствовано спрейерное охлаждение электродов, механизм подъема колпака и шлакоуборка, смонтирована еще одна установка вдувания кокса для вспенивания шлака. В процессе нагрева плавки через шахту на закрытые пальцы загружается первая корзина следующей плавки и подогревается до 700–800°С в отходящих газах. Для дожигания окиси углерода нагнетается воздух.
При окончании плавки шахта и свод поднимаются и происходит выпуск при наклоне печи на 12° в сторону разливочного пролета. По окончании выпуска печь на-клоняется на 8° к рабочей площадке для осмотра и засыпки сталевыпускного отверстия, далее возвращается в горизонтальное положение и корпус агрегата закрывается. Печь фиксируется в горизонтальном положении. Через открытые пальцы подогретый скрап 1-й корзины загружается в печь.
Между тем 2-я корзина для плавки находится на кране вблизи шахты. Корзина располагается над шахтой, и происходит загрузка при открытых пальцах, при этом большая часть скрапа находится внутри шахты. Начинается расплавление. В этой стадии предусматривается применение горелок под шахтой. С помощью фурмы в печь вводится кислород для образования дополнительной энергии. При необходимости производится подвалка. После расплавления шихты производится следующая завалка на пальцы. Затем плавка доводится до выпуска.
Для более эффективной передачи энергии дуги и защиты водоохлаждаемых панелей от излучения производится вспенивание шлака молотым коксом. При загрузке качественным металлоломом обеспечивается нормальный сход шихты из шахты в рабочее пространство печи и исключаются обвалы шихты, которые могут приводить к выбросам металла и шлака и к поломкам электродов. В результате освоения работы шахтной печи и отработки технологических режимов была сокращена продолжительность плавки, расход электроэнергии и электродов при совместном использовании с УПК для обработки полупродукта шахтной электропечи. Вместо 1-й и 6-й газокислородных горелок установлены инжекторы, т. е. работают 4 газокислородные горелки и 4 инжектора. Электропечь №2 от существующей отличается шлако-уборкой. Из-за большой занятости кранов в разливочном пролете, недостатка площадей для размещения шлаковозов и шлаковозных путей, а также из-за трудностей транспортировки шлака по внутризаводским железнодорожным путям было принято решение организовать уборку шлака из-под печи нетрадиционным путем. Этот процесс осуществляется без применения шлаковоза, шлаковых чаш, крановых операций транспортировки шлаковых чаш. Участок уборки шлака размещен в печном и шихтовом пролетах. Предусмотрена технология охлаждения шлака в 2 этапа.
Первый этап — охлаждение жидкого шлака в шлаковом коридоре после слива из печи за счет перемешивания с сухим шлаком и шлаком, вносимым со стороны, а также спрейерного охлаждения. Второй этап — охлаждение горячего шлака в шихтовом пролете до температуры 200°С за счет спрейерного охлаждения и перемешивания шлака погрузчиком.
ВЫПЛАВКИ МЕТАЛЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШРЕДЕРНОГО ЛОМА
Один из факторов, определяющих эффективную работу шахтных печей, — качественная подготовка основного исходного материала — металлолома. Как известно, среднее качество лома ухудшается.Перспективный вариант улучшения качества лома — это использование шредерных установок. Отличительная особенностью шрота — регламентированные габаритные размеры (130x200x180), определяющие высокую насыпную плотность лома (0,8–1,2 т/м3). Также данный вид лома обладает определенным химическим составом (Cr<0,1%, Ml<0,1%,Cu<0,3%), что немаловажно при выплавке качественных марок стали. Исходное сырье для получения шредерного лома — автолом, отходы листового, полосового и сортового проката, легковесный промышленный, бытовой лом, отслужившие металлоконструкции и т. д. В настоящее время шредерный лом подразделяется на 2 вида: 1) получаемый при переработке легковесного (бытового) лома c содержанием цветных примесей (Сr, Nl, Cu) в пределах до 0,30% каждого. Такой лом по своему химическому составу соответствует классу ЗА и применяется при производстве рядовых марок стали; 2) полученный при переработке автомобилей, характеризуется низким уровнем цветных примесей (Cr, Nl, Cu до 0,05% каждого), очищен от цветного лома и неметаллических примесей.
Такой лом используется при выплавке качественных марок стали с содержанием цветных примесей Cr до 0,10%, Nl менее 0,12% и Cu до 0,15%. В условиях нашего электро-сталеплавильного цеха была проведена работа, направленная на определение эффективности использования в технологическом процессе шредерного лома. В копровом цехе была определена насыпная плотность лома. Насыпная плотность в вагоне составила 0,83 т/м3, в контейнере 0,81 т/м. Применение данного вида лома позволило привезти на одной «вертушке» на 65 т лома больше по сравнению с ломом 2АФ. В ходе выполнения работы по результатам опытных плавок получены следующие результаты. Выплавлены плавки с шихтовкой, содержащей от 20 до 140 т шредированного лома. После расплавления шихты содержание остаточных элементов в металле получилось следующим (таблица 2). Низкое содержание остаточных элементов после расплавления в металле на плавках со шредированным ломом можно объяснить более качественной подготовкой лома (сепарирование от цветных металлов).
На плавках с различными вариантами шихтовки от 20 до 140 т шрота можно отметить снижение расхода электроэнергии. На плавках с шихтовкой, состоящей из 80–140 т «шредера», по сравнению с обычным ломом сократилась продолжительность плавки на 2 мин. без изменения удельных расходов кислорода и природного газа. Несколько сократился удельный расход электроэнергии с ~ 300 до ~ 290 кВт ч/т. Сокращение продолжительности плавки связано с повышением КПД электрической дуги из-за большего насыпного веса лома и равномерности его по фракции. При дальнейшем использовании лома в ЭСПЦ в необходимом количестве возможно исключение второй подвалки и сокращение продолжительности плавки еще на 1,5 мин.
На опытных плавках отсутствовали простои по следующим причинам: а). пробои панелей и пальцев шахты; б). зависания шихты и поломки электродов. При использовании шредерного лома можно прогнозировать снижение простоев, расход электроэнергии и расход электродов на шахтной печи. При сокращении продолжительности плавки на 2 мин. при использовании шредерного лома возможно увеличение производства на 52 плавки/мес., а также на 78 плавок/мес. при отсутствии простоев по указанным причинам.
Экономия по электродам составит (при цене электродов 91 тыс. руб./т) 4186 тыс. руб./мес. Также положительным образом скажется использование шредерного лома на загруженность шихтового пролета, железнодорожного и автотранспорта. Сократятся бестоковые паузы из-за ожидания подвалок. Использование шредерного лома позволяет сократить количество аварийных простоев, увеличить производительность шахтных печей ЭСПЦ и уменьшить расход электродов.
metallolom 