УДК: 669.187.012.7 + 669.1.054.85:658.562 + 669.14.018.294.2:658.562 = £ ВРАВ евраззсмк
50 лет
ИЗМЕНЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ПРИ ВЫПЛАВКЕ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ ЗА СЧЕТ СОРТИРОВКИ МЕТАЛЛОЛОМА
ПО СОДЕРЖАНИЮ ОСТАТОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
© Шабанов Петр Александрович, главный специалист сталеплавильного отдела УТПРП по подготовке шихтовых материалов, e-mail: Petr.Shabanov@evraz.com;
Волков Константин Владимирович, канд. техн. наук, технический директор по производству железнодорожного проката, e-mail: Konstantin.Volkov2@evraz.com;
Кузнецов Евгений Павлович, начальник управления технологии производства рельсового проката, e-mail: Evgeny.Kuznetsov@evraz.com;
Александров Игорь Викторович, директор по производству железнодорожного проката, e-mail: Igor.Aleksandrov@evraz.com;
Баталов Алексей Юрьевич, старший мастер участка подготовки шихты, e-mail: Aleksey.Batalov@evraz.com ОАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Россия, г. Новокузнецк Статья поступила 21.04.2014 г.
Отражены особенности технологии производства рельсовой стали в ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» и требования к качеству рельсового металла по содержанию остаточных элементов. Описан поэтапный процесс внедрения сортировки металлолома по остаточным элементам для выплавки рельсовой стали. Дан сравнительный анализ изменения технико-экономических показателей выплавки рельсовой стали до внедрения сортировки металлолома и после, с пояснением полученных результатов. Оценена экономическая эффективность мероприятия.
Ключевые слова: выплавка стали; электродуговая печь; рельсовая сталь; металлолом; твердый чугун; остаточные элементы; сортировка металлолома; эффективность производства.
ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» - крупнейший производитель железнодорожных рельсов в России. Рельсовый металл характеризуется жесткими требованиями по содержанию остаточных элементов, таких как хром, никель и медь, поэтому большинство мировых производителей рельсов используют для выплавки рельсовой стали кислородно-конвертерный процесс с большим расходом жидкого чугуна. На ЕВРАЗ ЗСМК рельсовая сталь выплавляется в электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) в 100-т дуговых электропечах. Выплавка осуществляется на твердой завалке с оставлением «болота». В качестве шихтовых материалов используются металлолом и твердый чугун.
Твердый чугун дороже металлолома, содержит больше фосфора и кремния и дольше плавится в ДСП, однако при выплавке рельсовой стали использование твердого чугуна в технологии обязательно для обеспечения ее качества по содержанию остаточных элементов. Содержание этих элементов в рельсовой стали регламентировано на низком уровне и не должно превышать 0,15% по никелю и хрому, 0,20% по меди и 0,40% по сумме этих трех элементов. Остаточные элементы поступают в основном из металлолома и
технологическим процессом не удаляются (кроме хрома в небольших количествах). По этой причине при превышении допустимого содержания остаточных элементов в расплаве выплавляется другая сталь, которую приходится включать в рельсовую серию разливки на МНЛЗ, либо досрочно прерывать серию и заменять промежуточный ковш (ПК). При этом образуются потери от перерасхода чугуна, уменьшения годного в смежных рельсовых плавках, образования незаказного металла и брака по химическому составу, перерасхода ванадия и образования дополнительных отходов в виде обрези и остатка в ПК. Все это ведет к увеличению себестоимости продукции и проблемам с организацией ритмичного производства в ЭСПЦ.
Срывы графика выплавки в ЭСПЦ являются не единственной проблемой, связанной с содержанием М, Сг, Си («цветниной»). В действующем НД «Регламент внесения изменений в технологический процесс производства рельсовой продукции» наш основной потребитель ОАО «РЖД» установило еще более жесткие требования по содержанию этих элементов для технологии производства рельсовой стали. По этому регламенту
используемая технология должна обеспечивать среднее содержание соответственно хрома, никеля и меди в стали не более 0,09, 0,08 и 0,14%, а в сумме не более 0,31%. Соответственно невыполнение этих требований может привести к проблемам со сбытом и утрате конкурентоспособности рельсовой продукции ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Еще одним условием ОАО «РЖД» является ограничение числа плавок, которые могут быть отгружены на одном сцепе из рельсобалочного цеха (РБЦ). Эти ограничения действуют для рельсов с превышением суммы содержания хрома и никеля 0,20% или суммы содержания трех элементов 0,33%, что усложняет процесс отгрузки и ведет к дополнительным затратам в РБЦ.
Особенности производства рельсовой стали и ограничения ОАО «РЖД» также предъявляют более высокие требования к структуре и качеству металлолома, используемого в ЭСПЦ ЕВРАЗ ЗСМК по сравнению с большинством предприятий черной металлургии.
В 2007 г. копровые цехи комбината были выведены в аутсорсинг, и подготовкой и поставкой металлолома для ЕВРАЗ ЗСМК стала заниматься сторонняя организация - ООО «Вторресурс-Пе-реработка». При подготовке металлошихты переработке подвергается металлолом: покупной, оборотный и амортизационный. Первоначально кусковой металлолом для ЭСПЦ поставлялся в смешанном виде и обозначался одним видом 3А.
При использовании металлолома ЗА для производства рельсовой стали нормативный расход твердого чугуна составлял 360 кг/т или примерно 40 т на плавку. Практика работы в то время показывала, что при существующем качестве металлолома по содержанию цветных металлов - это минимум, который был необходим для обеспечения приемлемого качества рельсовой стали и ритмичной работы ЭСПЦ. Тем не менее даже с таким расходом чугуна количество срывов рельсовых плавок по содержанию цветных металлов в ЭСПЦ в отдельные периоды достигало 4,5% при одновременном невыполнении требований регламента ОАО «РЖД» и проблемами с организацией отгрузки рельсов из РБЦ. Кроме того, высокий расход твердого чугуна при выплавке рельсовой стали увеличивал стоимость шихты, заданной в производство, приводил к длительному плавлению и проблемам с дефосфо-рацией, что ухудшало технико-экономические показатели выплавки стали.
Для снижения расхода чугуна и улучшения технико-экономических показателей выплавки рельсовой стали техническими службами
ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» было взято направление на улучшение качества металлолома для рельсового сортамента путем его сортировки по содержанию остаточных элементов.
На первом этапе была внедрена сортировка оборотного конвертерного лома. Сталеплавильное производство ЕВРАЗ ЗСМК включает в себя конвертерные цехи и электросталеплавильный цех, при этом сортамент ЭСПЦ подразделяется на две группы - рельсовый и рядовой, из которых рельсовый выплавляется с использованием чугуна в шихте, а рядовой без чугуна. Соответственно оборотный углеродистый лом по содержанию цветных металлов подразделяется на три группы: конвертерный, рельсовый и обычный. На первом этапе внедрения сортировки начали выделять обрезь проката конвертерного производства и поставлять в ЭСПЦ отдельно. Одновременно, в связи с тем, что обрезь проката разных цехов различается по своим геометрическим параметрам и насыпной плотности, ее разделили еще на несколько видов для эффективного использования в шихтовке плавок ЭСПЦ.
После внедрения сортировки оборотного конвертерного лома на втором этапе была организована отсортировка и отдельная поставка в ЭСПЦ еще трех видов лома с пониженным содержанием остаточных элементов по сравнению с обычным ломом 3А. К этим видам лома были отнесены: рельсовый лом, лом ножничной резки и лом железнодорожных колес. Кроме низкого содержания остаточных элементов рельсовый и колесный лом имеют еще хорошую насыпную плотность, что очень важно для стабилизации массы бадей и сокращения числа подвалок. Лом ножничной резки составляет значительную долю в общем объеме переработки металлолома, так как цех подготовки металлолома № 1 ООО «Вторресурс-Переработка», который обеспечивает подготовленным металлоломом ЭСПЦ, имеет в своем составе пресс-ножницы фирм «Вец-цани» и «Линдеманн». Порезке на пресс-ножницах подвергается негабаритный лом видов 5А и 12А в виде листов, труб, строительных балок, легких металлоконструкций и т.п., соответственно продукция ножничного передела не содержит машиностроительного и бытового лома, которые в большей степени загрязнены цветными металлами. Поэтому было принято решение этот лом также выделять и поставлять в ЭСПЦ отдельно.
Для выделения лома с пониженным содержанием остаточных элементов в совместную с ООО «Вторресурс-Переработка» НТД были внесены изменения, регламентирующие раздельное
Таблица 1. Содержание остаточных элементов в видах лома
Наименование Обозначение Среднее содержание остаточных элементов, % Условное название
Сг N1 Си Е в технологии
Конвертерный лом ЗАК, ЗАКЛТ, ЗАКЛК, 3АК100 0,0З5 0,0З6 0,064 0,1З5 Чистый
Рельсовый лом ЗАР 0,075 0,070 0,121 0,266 Получистый
Ножничный лом ЗАВ 0,081 0,076 0,127 0,284 Получистый
Колесный лом ЗАРК 0,06З 0,047 0,112 0,222 Получистый
Обычный лом ЗА 0,102 0,098 0,182 0,З84 Грязный
Твердый чугун Тв. чугун 0,026 0,012 0,015 0,05З -
Таблица 2. Сравнительный анализ технико-экономических и качественных показателей (средние значения) выплавки рельсовой стали на ДСП-2 до и после внедрения технологии использования «чистого» и «получистого» лома
Параметр Период выплавки Отклонение после внедрения
до внедрения (2011 г.) после внедрения (июль-декабрь 2013 г.)
Число плавок 42З8 З076 -
Расход, т/пл:
твердого чугуна З7,2 З0,6 -6,6
«чистого» лома 0 5,З +5,З
«получистого» лома 0 21,З +21,З
«грязного» лома 78,5 62,З -16,2
У-2 (зашлакованный скрап с содержанием железа 75%) 2,2 5,0 +З,2
Масса, т:
шихтовки 117,9 124,5 +6,6
слитого 108,2 114,4 +6,2
Расход металлошихты на выплавку, кг/т 1084,6 1078,2 -6,4
Длительность плавки, мин 59,2 60,З + 1,1
Длительность под током, мин 4З,1 42,9 -0,2
Производительность печи, т/мин 1,8З 1,90 +0,07
Расход:
электроэнергии, кВт-ч/т З85,1 З65,4 -19,7
кислорода, мЗ/т З5,6 З7,4 + 1,8
извести в печь, кг/т 4З,0 4З,1 +0,1
Фосфор расплавления, % 0,01З 0,011 -0,002
Доля плавок, проблемных по ф
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.