УДК 669.18
опыт внедрения технологии поочередной импульсной продувки металла в сталеразливочных ковшах на белорусском металлургическом заводе
© Шумахер Эдгар Эвальдович
TEchcoM GmbH. Германия, Мюнхен. E-mail: info@techcom-gmbh.de
Семеняк Максим Юрьевич; Смоктий Владимир Васильевич, канд. техн. наук; Порохнявый Вячеслав Григорьевич
Представительство TEcHcoM GmbH в Украине Зазян Александр Сергеевич
ОАО «Белорусский металлургический завод». Республика Беларусь, г. Жлобин Статья поступила 28.06.2012 г.
Представлена последовательность импульсной продувки, разработанной фирмой ТЕСНСОМ, при обработке в 120-т ковше стали различных марок. Приведены данные, подтверждающие эффективность этой технологии.
Ключевые слова: установка ковш-печь; технология альтернирующей продувки; сталь; длительность обработки; расход электроэнергии; степень десульфурации.
В современных высокопроизводительных электросталеплавильных цехах, оснащенных мощными ДСП, установками ковш-печь и МНЛЗ, узким местом, как правило, становится пропускная способность ковша-печи. При этом проблема не в скорости нагрева металла или присадки материалов, а в интенсивности и качестве перемешивания металла в объеме сталеразливочного ковша (СК). Эти вопросы эффективно решаются применением технологии APS - поочередной импульсной (альтернирующей) продувки металла в СК. Технология является научно-технической разработкой, запатентованной фирмой TECHCOM GmbH (Германия) [1], и предполагает поочередную подачу нейтрального газа с определенным заданным интервалом переключения через два продувочных элемента, установленных в днище СК. При этом продувка осуществляется в противофазе, т.е. плавное снижение расхода нейтрального газа по одной линии до минимального значения сопровождается его плавным повышением по второй до максимального. Таким образом создается благоприятная гидродинамическая ситуация, характеризующаяся восходящими и нисходящими потоками расплава различной интенсивности, не пересекающимися друг с другом, что обеспечивает более эффективное перемешивание металла по всему объему СК. Технология APS внедрена и успешно используется на заводах стран СНГ и Европы (ММЗ, ВМЗ, Истил и др.).
Освоение технологии APS в ОАО «Белорусский металлургический завод» начато в 2010 г. в
электросталеплавильном цехе № 2, где до этого применялась классическая технология с продувкой через одну пробку. Для обеспечения требуемых условий, согласно разработанной технологии TECHCOM, была поставлена газорегулирующая станция (ГРС) с набором управляющих регуляторов и клапанов, которая позволяет осуществлять заданные режимы продувки металла в зависимости от марки стали, этапа обработки и других технологических условий. ГРС способна обеспечивать продувку в автоматическом или ручном режимах как аргоном, так и азотом. Освоение технологии осуществлялось в несколько этапов.
На первоначальном этапе специалисты TECHCOM GmbH совместно со специалистами предприятия были проведены пусконаладочные работы и введена в эксплуатацию ГРС, установлено прикладное программное обеспечение с алгоритмом работы системы APS, осуществлен «холодный» запуск системы, проверены работоспособность и надежность оборудования, подготовлен парк сталеразливочных ковшей под продувку через два продувочных элемента. При этом использовали дутьевые элементы, применявшиеся на заводе в то время. Использовали часть ковшей с одной пробкой для оценки эффективности ~ технологии APS в сравнении с классическим способом обработки. м
На втором этапе были отработаны и опреде- . лены оптимальные параметры режимов техноло- £ гии APS, проведено обучение производственного 5 персонала. s
На последнем этапе внедрения осуществляли набор и обработку статистических данных с целью оценки эффективности применения технологии. Продувку металла с использованием ГРС и пульта управления системы APS осуществляли при внепечной обработке всех плавок текущего сортамента, обрабатываемых в ста-леразливочных ковшах, оборудованных двумя фурмами. При проведении испытаний фиксировали технологические параметры внепечной обработки плавок с накоплением статистических данных на сервере АСУ ТП «ГЕФЕСТ». Штатная технология внепечной обработки в этом цехе в основном осуществляется в три этапа: два - до начала вакуумирования и заключительная (чистовая) - после обработки металла на вакуу-маторе. В соответствии с этой спецификой для каждого из этапов обработки металла на УКП были разработаны соответствующие технологические режимы продувки применительно ко всему сортаменту производимого металла. В начале эксплуатации технологии APS в условиях цеха выявлен ряд технологических трудностей, связанных с заметалливанием второго продувочного элемента в процессе эксплуатации сталеразливочных ковшей, что не позволяло в полной мере реализовать преимущества технологии APS. Установлено, что возможными причинами заметалливания дутьевых устройств являются:
- отсутствие подачи нейтрального газа на второй дутьевой элемент во время выпуска металла из ДСП в ковш;
- недостаточная эффективность обработки дополнительной пробки по причине отсутствия второго окна в защитном экране на стенде обработки сталеразливочных ковшей после плавки;
- частая передача сталеразливочных ковшей, оборудованных дополнительным дутьевым элементом, в другой цех (ЭСПЦ-1), где продувка осуществляется только через одну фурму, в связи с чем дальнейшее восстановление работоспособности второго дутьевого элемента становится весьма проблематичным;
- нерегулярное использование технологии альтернирования технологическим персоналом
~ УПК.
Выявленные недостатки были частично » устранены персоналом предприятия, что позволило сократить количество плавок, на которых £ наблюдалась неудовлетворительная работа одно-< го из дутьевых элементов. Так, в частности, при s выпуске металла из ДСП была обеспечена по-
дача нейтрального газа на оба продувочных элемента через тройник. Однако этот вариант все же не обеспечивал полного решения проблемы, поскольку в случае неудовлетворительной проходимости одного из дутьевых элементов расход нейтрального газа через него сокращался в несколько раз.
Наиболее приемлемым решением является применение независимой линии либо как один из вариантов, установка системы клапанов, позволяющих равномерно распределять нейтральный газ на каждый дутьевой элемент.
При анализе эффективности технологии APS в сравнении с классической обработкой металла при продувке через один дутьевой элемент опытные и сравнительные плавки были разделены по маркам стали на три группы: высокоуглеродистые качественные, легированные и кордовые. Не учитывали плавки с отклонениями от типовой технологической схемы внепечной обработки стали в ЭСПЦ-2 (с обработкой без вакуумирования, при разливке с накоплением, переливах, простоях МНЛЗ и т.п.), плавки рядового сортамента, а также плавки, длительность обработки которых превышала 180 мин на УВОС или 60 мин на УКП. Кроме того, при формировании базы данных по опытным плавкам учитывали только те плавки, в которых доля продувки в режиме APS составляла не менее 60% общего времени внепечной обработки на агрегате ковш-печь ЭСПЦ-2, или не менее 80% длительности активной фазы обработки (до вакуумирования).
Из данных табл. 1 можно определить преимущества технологии APS:
- средняя температура футеровки СК перед выпуском металла из ДСП на опытных плавках с продувкой в режиме APS выше на 19,4°С (2,1%), чем на сравнительных;
- средняя температура металла на выпуске в обоих случаях практически одинакова;
- суммарная средняя продолжительность обработки опытных плавок на УВОС больше на 1,2 мин (1,4%);
- средняя продолжительность обработки металла на ПК и RH на опытных и сравнительных плавках сопоставима.
Расчет изменения удельного расхода электроэнергии за период проведения испытаний технологии APS приведен в табл. 2.
Данные табл. 2 коррелируют с данными других металлургических предприятий, использующих технологию APS [2-4], и показывают снижение удельного расхода электроэнергии на
Таблица 1. Средние технико-экономические показатели внепечной обработки опытных и сравнительных плавок (апрель-декабрь 2011 г.)
Группа марок Количество/масса Температура, °С Продолжительность обработки плавки (мин) Расход электроэнергии, кВт-ч на плавку на УВОС
стали плавок, т годн. футеровки ковша металла на выпуске из ДСП УВОС ПК RH
Плавки с продувкой двумя фурмами в режиме альтернирования
Углеродистые 297/107,2 935,7 1633,4 82,0 43,3 19,2 4709,8
Легированные 173/106,3 946,3 1643,6 85,7 44,4 20,9 5053,2
Кордовые 167/110,1 915,3 1626,9 87,4 44,1 22,0 5326,9
Среднее 637/107,7 933,2 1634,4 84,4 43,8 20,4 4964,8
Плавки с продувкой через одну фурму
Углеродистые 384/105,6 921,4 1631,2 79,7 42,9 18,5 4869,2
Легированные 179/107,8 909,9 1643,3 87,2 45,5 21,0 5482,8
Кордовые 135/109,1 897,2 1630,4 88,0 44,0 22,3 5480,6
Среднее 698/106,8 913,8 1634,1 83,2 43,8 19,9 5144,8
Таблица 2. Удельный расход электроэнергии по группам марок стали, обработанных по штатной технологии и технологии АРБ
Масса годной за- Расход электроэнер- Расход электроэнергии удельный, Изменение удельно-
готовки, т гии, кВт-ч кВт-ч/т го расхода электро-
Стали APS штатная энергии, кВт-ч/т
Maps Qaps qштат #aps = qaps/maps ^штат _ оштат/^^штат а#увос = qaps - ^штат
Углеродистые 31 842,21 40 540,21 1 398 800 1 869 760 43,93 46,12 —2,19
Легированные 18 384,98 19 292,48 874 200 981 413 47,55 50,87 —3,32
Кордовые 18 391,01 14 727,21 889 600 739 880 48,37 50,24 —1,87
Итого 68 618,20 74 559,90 3 162 600 3 591 053 46,09 48,16 —2,41
2,19-3,32 кВт-ч. С учетом доли марочного состава экономия электроэнергии на УВОС за указанный период в результате применения технологии APS в ЭСПЦ-2 БМЗ составила 2,41 кВт-ч/т, или примерно 250 кВт-ч на плавку (около 5% общего расхода электроэнергии на УВОС). Этот факт свидетельствует о том, что при пересчете на вводимую мощность, при прочих равных условиях, длительность внепечной обработки может быть сокращена примерно на 2 мин.
Важнейшими технологическими преимуществами тех
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.