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.