ПРОБЛЕМЫ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ДЕФИЦИТА МЕТАЛЛОЛОМА

 

Е.А. Макарова, М.М. Перистый

Донецкий национальный технический університет

 

Описание: Статья посвящена решению проблем конвертерного производства, что позволит снизить воздействие данного производства на окружающую среду.

 

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів / Збірка доповідей ХХІІІ Всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 2 – Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2013. — c. 158 – 159.

 

Кислородно-конвертерный процесс в настоящее время является основным сталеплавильным процессом в мировом производстве качественных сталей. Его приоритетное развитие объясняется, прежде всего, его существенными технико-экономическими преимуществами в сравнении с другими сталеплавильными процессами.

Традиционно основную часть металлической шихты при выплавке стали в кислородном конвертере составляет жидкий чугун, являющийся источником физического и химического тепла в рабочем объеме конвертера. В качестве основного материала-охладителя конвертерной плавки преимущественно используется стальной лом. Применяют и дополнительные охлаждающие добавки (твердые окислители) - железную руду, агломерат, железорудные окатыши. Однако их использование в качестве основного охладителя плавки вызывает ряд трудностей организационного и технологического характера.

Роль металлического лома как основного материала-охладителя предопределена не только его технологическими характеристиками как шихтового материала, но и тем, что лом представляет собой отходы, образующиеся на предприятиях и в организациях всех отраслей промышленности в процессе производства и обработки металла, а также вследствие замены оборудования по мере морального и физического износа. На сегодняшний день вопросы обеспечения потребностей сталеплавильного производства металлошихтой имеют особое значение и волнуют не только украинских, российских, но и металлургов промышленно развитых стран (США, Германия, Япония и др.). Прежде всего, они связаны с сокращением доли «чистого» стального лома, его количественным дефицитом и прогрессирующим ухудшением качественных характеристик.

Практика сегодняшнего дня показывает, что лом, поставляемый на металлургические предприятия, не соответствует предъявляемым к нему требованиям по содержанию таких элементов как, Сг, Си, и т.п., а также физическим свойствам. Наблюдается резкое сокращение доли оборотного лома, в котором вследствие многократного переплава и новых методов обработки металла повышается содержание различных примесей, способствующих снижению эксплуатационных свойств стали. Их удаление при выплавке и дальнейшей обработке чрезвычайно затруднено или практически невозможно. Неудовлетворительные показатели по физическим свойствам связаны с организацией сбора и качества подготовки металлолома в целом. Одним из факторов влияющим на снижение доли качественного оборотного лома является возрастание доли непрерывной разливки стали на металлургических предприятиях.

Особую роль играет стальной лом при формировании металлозавалки в рабочем объеме кислородного конвертера. Сегодня в реальных производственных условиях используется в основном негабаритный стальной лом с малой насыпной плотностью. Поэтому, не смотря на меньшую массовою долю металлического лома в шихте (20-25%), объем занимаемый им в кислородном конвертере существенно больше объема, занимаемого жидким чугуном. Образование высокого, хаотичного слоя из твердых материалов-охладителей над твердожидкой ванной приводит в начальный момент плавки к интенсификации процесса окисления железа из состава металлошихты и, как следствие, к его испарению из реакционной зоны и угару, прежде всего «в пыль», снижая тем самым выход жидкого металла и ухудшая экологическую обстановку. В металлургической практике существует ряд технологий по подготовке лома, которые во многом способны решать проблемы о которых сказано выше. Прежде всего, это первичное измельчение крупных негабаритных кусков лома, окускование мелочи, брикетирование и металлургический способ подготовки лома. Однако большинство предприятий не способно использовать данные технологии. Их внедрение отразится на себестоимости готовой продукции.

В свою очередь все перечисленные выше факторы зачастую приводят к технологической нестабильности конвертерного процесса: увеличению массы шлака и значительным потерям железа с ним в виде оксидов и корольков, повышенному газо- и дымообразованию, выбросам и т.п. Снижаются основные технико-экономические параметры плавки, показатели по чистоте выплавляемого металла, повышается нагрузка на экосистему. Таким образом, проблемы дефицита стального лома, повышения качества и увеличение объемов выплавляемой конвертерной стали на сегодняшний день являются актуальными. В сложившихся условиях их решение возможно при совершенствовании традиционного состава и технологического режима формирования металлошихты - этапов предопределяющих ход и результаты конвертерного процесса, с использованием альтернативных материалов-охладителей на основе первородного сырья, с высокими физическими характеристиками взамен металлического лома. К классу этих материалов относятся твердый чугун, железо прямого восстановления, горячебрикетированное железо и др.

Подробнее рассмотрим замену стального лома горячебрикетированным железом (ГБЖ). Исходным сырьем для получения ГБЖ являются офлюсованные окатыши с массовой долей железа более 66,5 %, получаемые из железорудного концентрата. В основе производства металлизованных брикетов лежат процессы прямого восстановления железа. Металлизованные брикеты могут быть использованы не только как заменитель лома, но и присаживаться по ходу продувки конвертерной ванны. Замена лома на ГБЖ приведет к существенному повышению выхода жидкой стали, что приводит к снижению удельного расхода металлошихты. Повышение выхода годного можно объяснить увеличением доли чугуна при работе на ГБЖ, а также частичным восстановлением железа из оксидов железа ГБЖ.

Технология производства стали в современных конвертерных цехах требует минимального содержания цветных металлов в металлургическом ломе. Использование ГБЖ, как заменителя металлолома позволяет соответствовать данному требованию, так как ГБЖ производится из железной руды. При работе с горячебрикетированным железом снижается окисленность конечного шлака, что способствует снижению степени дефосфорации металла. Например, при производстве стали в конвертерах комбинированного дутья, одним из критериев оценки технологий является степень удаления фосфора. Таким образом, горячебрикетированное железо может быть использовано в конвертерном производстве как для замены металлолома так и по ходу продувки в качестве охладителя.

Полная замена лома на ГБЖ позволит:

- улучшить прогнозируемость хода конвертерной плавки и химического состава получаемого продукта, в связи со стабильным химическим составом ГБЖ;

- повысить выход жидкой стали;

- снизить окисленность металла и шлака на выпуске из конвертера;

- снизить содержание в стали цветных металлов.