Современные огнеупоры и эффективность их применения при производстве и разливке стали
  Доклад №17

Применение антрацита для улучшения теплового потенциала конвертерной плавки в ПАО "МК "Азовсталь"

Сущенко А.В., Сидорчук Р.С., Орличенко М.П., Лигус Н.Н.
ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет»
ПАО «МК «Азовсталь»

Приводятся результаты исследований влияния расхода антрацита и режима его присадок в 350-т конвертер на основные технико-экономические показатели выплавки стали (удельный расход металлошихты, тепловой баланс плавки, окисленность металла и шлака, процессы дефосфорации и десульфурации металла в конвертере и др.).

Ключевые слова: конвертер, металлошихта, теплоноситель, антрацит, тепловой баланс, окисленность, десульфурация, дефосфорация.

С целью улучшения теплового баланса конвертерной плавки, в условиях перехода на шихтовку с пониженным удельным расходом жидкого чугуна (810 – 840 кг/стали), в ККЦ ПАО «МК «Азовсталь» в конце 2010 г. начали использовать технологию присадки в конвертер дополнительного теплоносителя – антрацита марки А сорта АКО. В ходе освоения технологии было отмечено увеличение выноса пылевидной фракции угля из полости агрегата и частичное его оседание на горловине конвертера, замедление процесса формирования раннего высокожелезистого жидкоподвижного шлака и ухудшение усвоения шлакообразующих материалов (ШОМ). Вследствие газификации угля в ванне образовавшийся высокомагнезиальный гетерогенный шлак с низкой газопроницаемостью существенно увеличивается в объеме, поднимается к горловине агрегата и переливается через нее. В результате дестабилизируется дутьевой режим плавки, ухудшаются процессы шлакообразования, десульфурации и дефосфорации металла в конвертере, интенсифицируются зарастание горловины агрегатов и настылеобразование на фурмах, увеличиваются потери ШОМ, в т.ч. дорогих магнезиальных флюсов.

Для уменьшения и исключения указанных выше негативных явлений в 2011 г. были скорректированы требования по фракционному и химическому составу угля, и выполнены исследования по оптимизации технологии присадки его в конвертер.

Опробованы различные режимы присадки угля по ходу плавки: под лом, на лом, на жидкий чугун, одновременно с «зажиганием» плавки, порциями по ходу продувки (в различные ее периоды). При этом массу угля изменяли от 0,5 до 6 т.

Установлено, что для сложившихся шихтовых и производственных условий работы ККЦ МК «Азовсталь» оптимальный режим присадки антрацита следующий: первая часть – в период «зажигания» плавки (при синхронизации процессов поступления угля в полость конвертера и развития кислородных струй после включения кислорода на фурму), вторая часть (при необходимости) – одной, двумя порциями в первый период продувки, после устойчивого зажигания плавки. При этом имеет место ускорение процесса «зажигания» (сокращение его длительности в 1,3-1,5 раза), а также в меньшей степени выражено дестабилизирующее влияние присадок угля на ход плавки (динамику фаз в агрегате) и процесс шлакообразования, повышается эффективность использования углерода угля (в начале продувки меньшая вероятность выноса мелкой фракции и лучшие условия для дожигания СО до СО2 в полости конвертера). Было также установлено, что при угле используемого качества увеличение его массы более ~ 3,0 т на плавку приводит к заметному ухудшению дутьевого и шлакового режимов, усилению заметалливания оборудования и снижению коэффициента полезного использования теплоты углерода угля. В дальнейшем суммарный массовый расход антрацита на плавку был ограничен величиной 3,5 т при установленном диапазоне его оптимальных значений 1,5-3,5 т/плавку, в зависимости от теплового баланса плавок (температуры и содержания кремния в чугуне).

Для изучения влияния присадок угля АКО на технико-экономические показатели конвертерного процесса была выполнена статистическая обработка массива из ~ 1500 плавок, проведенных в апреле 2011 г. Все плавки были разделены на 4 массива: выплавленные на конвертерах № 1 и № 2, с последующей разливкой на МНЛЗ, без и с вакуумированием. В рамках каждого массива плавки были разделены на 6 групп по расходу угля: 0; 0-1,5; 1,5-2,5; 2,5-3,5; 3,5-4,5 и более 4,5 т. Для более точного учета влияния присадки угля на тепловой баланс процесса для каждой группы плавок была рассчитана приведенная температура металла после продувки (для осредненных условий проведения плавок по каждому массиву).

На рисунке 1, в качестве примера, приведена зависимость температуры металла после продувки Тм от количества отданного на плавку угля для массива плавок, проведенных на конвертере № 2 (вторая половина кампании по футеровке), без вакуумирования, с последующей разливкой на МНЛЗ.

В целом, по рассмотренным массивам плавок, при расходе угля до ~ 2 т/плавку величина прироста температуры металла находилась в диапазоне (10-16) К/т угля. При дальнейшем увеличении расхода угля эффективность его тепловой работы существенно уменьшается. Влияние расхода угля на содержания углерода в металле и FeO в шлаке после продувки наиболее устойчиво проявляется в диапазоне от 0 до 3-3,5 т/плавку.

Как следует из данных рисунка 2, дополнительные ограничения на количество угля, отданного за плавку, или на содержание серы в нем, следует также накладывать при выплавке низкосернистых и других ответственных марок стали.

Зависимость температуры металла после продувки от расхода угля на плавку

Рисунок 1 – Зависимость температуры металла после продувки от расхода угля на плавку (здесь и далее цифры у точек – количество плавок)

Зависимости содержания серы в металле после продувки от расхода угля на плавку, на конвертере

Рисунок 2 Зависимости содержания серы в металле после продувки от расхода угля на плавку, на конвертере № 1 (а, первая половина по кампании футеровки) и на конвертере № 2 (б, вторая половина по кампании футеровки); плавки проведены с последующей разливкой на МНЛЗ без вакуумирования

Уголь (антрацит марки А сорта АКО) улучшенного качества по содержанию серы, влаги, золы и фракционному составу начали использовать в цехе со второй половины 2011 г.

На рисунке 3 представлены результаты обработки двух представи-тельных массивов плавок, проведенных с последующей разливкой на МНЛЗ без вакуумирования на конвертерах 1 и 2 в период с 1.12.11 г. по 31.03.12 г.

Зависимости удельного расхода металлошихты от количества угля, отданного на плавку на конвертерах

Зависимости удельного расхода металлошихты от количества угля, отданного на плавку на конвертерах

Рисунок 3 – Зависимости удельного расхода металлошихты от количества угля, отданного на плавку на конвертерах № 1 (а, б) и № 2 (в, г) без (а, в) и с учетом (б, г) ограничений по параметрам чугуна, расходу ОДФ и скрапа; все плавки с разливкой на МНЛЗ без вакуумирования

Для более точной оценки влияния расхода угля на удельный расход металлошихты (на тонну жидкой стали после продувки, до отдачи ферросплавов) в указанных массивах были введены дополнительные ограничения по условиям шихтовки плавок и выходу жидкой стали (определенному с учетом серийности плавок): масса металлошихты 370-385 т; суммарная масса металло-охладителей 95-115 т, масса жидкого металла после продувки 325-355 т – рисунок 3 (а, в). Кроме того, были также введены ограничения по параметрам чугуна (содержание кремния 0,6-0,8 %; температура 1270-1290 оС), а также по расходу магнезиального флюса ОДФ (до 2 т на плавку) и скрапа зашлакованного (до 15 т) – рисунок 3 (б, г).

Из представленных данных следует, что применение угля АКО приводит к значительному снижению удельного расхода металлошихты вследствие увеличения приходной части теплового баланса и уменьшения угара железа. Однако, при увеличении его расхода более 3,0 т/плавку эффективность использования угля существенно снижается, что связано с неполным его усвоением и увеличением тепловых потерь (из-за ухудшения процесса шлакообразования). Кроме того, при этом увеличивается относительный прирост содержания серы в металле после продувки, длительность последней и расход технического кислорода.

В процессе проведения исследований были также опробованы другие варианты технологии плавки с использованием дополнительных теплоносителей: чушкового чугуна, карбида кремния и дробленого карбонизатора. На основе сравнительного анализа результатов опытно-промышленных испытаний более технологичным и экономически целесообразным было признано применение антрацита.

В настоящее время продолжается работа по повышению эффективности теплотехнологии использования угля (и его производных) в конвертерной плавке за счет организации предварительного сжигания его части в струях кислорода до начала продувки.

  Доклад №17
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ