К 60-летию конвертерного производства в России
УДК 669.141.245.002.2
РАЗВИТИЕ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА ОАО «СЕВЕРСТАЛЬ»*
© A.A. Степанов, A.A. Немтинов, В.Г. Ордин, С .Д. Зинченко, C.B. Ефимов, А.Б. Мальцев, A.B. Краснов, М.В. Филатов, А.Б. Лятин, Л.Н. Канаплин
ОАО «Северсталь»
29 мая 1969 г. Совет Министров СССР принял постановление о строительстве в Череповце кислородно-конвертерного цеха производительностью 5 млн т литых слябов в год. 30 июля 1976 г. началась установка опалубки для первого фундамента центрального узла будущего комплекса. 7 ноября 1980 г. первый слиток стали, выплавленной в ККЦ, показан всему городу - торжественно провезен по площади Металлургов. 31 марта 1989 г. введена в эксплуатацию машина непрерывного литья заготовок № 5. Мощность кислородно-конвертерного цеха возросла до 7,0 млн т стали в год.
6 ноября 2005 г. конвертерному производству ОАО «Северсталь» исполнилось 25 лет. Его продукция известна во всем мире. За прошедшие четверть века конвертерщиками выплавлено более 125 млн т высококачественной стали.
О высоких темпах освоения смонтированного оборудования говорит тот факт, что всего через десять с половиной месяцев со дня пуска в кислородно-кон-вертерном цехе выплавлена миллионная тонна металла, а уже 31 декабря 1981 г. была введена в строй третья МНЛЗ мощностью 1,25 млн т в год.
То же можно сказать и о внедрении в эксплуатацию 600-т миксеровозов, с помощью которых сегодня в конвертерное производство ежесуточно доставляется по 20-22 тыс. т жидкого чугуна. В первый год работы они выдерживали всего лишь по 250 наливов, через пять лет - по 470. В настоящее время миксер работает без ремонта футеровки три месяца.
После пуска установок доводки металла (УДМ) разрабатывалась и совершенствовалась технология внепечной обработки в ковше с различными вариантами режимов продувки металла аргоном, а также совершенствовались конструкция продувочной фурмы и технологии корректировки по химическому составу.
Реконструкция УДМ позволила разработать и внедрить технологию обработки стали в ковше порошком силикокальция для трубной стали и стали ответственного назначения, корректировки химического состава стали по содержанию марганца, кремния и углерода дозированной присадкой кусковых матери-
алов. Одновременно с этим разработана технология производства низкосернистых сталей 22ГЮ для сварных обсадных труб с вводом на выпуске твердых шла-кообразующих смесей, обработкой металла на УДМ порошкообразным силикокальцием, с использованием высокоглиноземистой футеровки сталеразливоч-ных ковшей (СК), позволяющей обеспечить массовую долю серы не более 0,01%. Эта технология стала базовой для подготовки технологии производства других сталей ответственного назначения.
В дальнейшем разрабатывалась технология, включающая в себя оптимизацию состава покровного шлака, его раскисления с целью уменьшения содержания оксида железа, совершенствовались технологические параметры. Это позволило выпускать сталь с гарантированным содержанием серы не более 0,005%, начиная с первой половины 1999 г. (стали 10Г2ФБЮ, 17Г1СУ, 07ГБЮ, 5152.3, 55400,10ХСНД, А36 и др.), а также стали, предназначенные для толстого листа.
Разработана и внедрена технология химического подогрева металла в СК на УДМ путем взаимодействия вдуваемого через погружную фурму газообразного кислорода с вводимым специально алюминием. Данная технология позволяет при необходимости повысить температуру металла на 20-25 °С.
В 1999 г. началось освоение продувки металла аргоном в СК через три донных блока, позволяющей получать более равномерное распределение азота в период обработки на УДМ, уменьшить перепад температур во время разливки.
С первых лет работы цеха проходило освоение выпуска стали новых марок. Вначале это была электротехническая сталь марок 2011 и ДЗЮ (марок 2012, 2013), затем ДЗЮП, 2ДЗЮ, 2ДЗЮП, судовая сталь категорий АБ, Д32, Е32, Д40, 17ГС, легированная сталь 08Г2С с разливкой в слитки.
С 1983 г. в цехе начали осваивать производство малоазотистой стали для холоднокатаного автолиста, высокопрочных сталей 08ГСЮТ и 08ГСЮФ. Разработка и освоение сквозной технологии производства автолистового металла позволили увеличить выход высших категорий вытяжки на сталях 08Ю-ВОСВ
* По материалам Международного симпозиума. 27 сентября 2006 г.
с 20 до 88% в 2000 г., ВОСВ-Т - до 30%. Уже к 1984 г. объем производства низколегированной и качественной стали ответственного назначения возрос до 17,6% (1,7% в 1981 г.).
Самое главное достижение конвертерщиков -впервые в мировой практике освоена технология переработки низкомарганцовистого чугуна. Основными разработчиками здесь выступали представители «Северстали» Ю.Н. Катырев, В.Д. Кулешов, А.Г. Лунев, А.И. Галанов, Ю.И. Жаворонков, А.П. Щеголев. В тесном контакте с ними работали ученые ЦНИИчермет П.И. Югов, С.Д. Зинченко.
Технологическая концепция развития и совершенствования конвертерного производства, определяющая основные направления исследований и технологических разработок, предусматривает: увеличение объемов производства стальной заготовки; коренное улучшение качества металла и расширение сортамента выплавляемых сталей, причем качественно нового уровня; энерго- и ресурсосбережение; создание экологически чистых технологических процессов.
Современное состояние конвертерного производства ОАО «Северсталь». Начиная с конца 1990-х годов особое значение в концепции развития ОАО «Северсталь» придавалось внедрению новых агрегатов и оборудования,созданию технологий,позволяющих производить стали новых марок и известные продукты с повышением уровня их качества и одновременно со снижением издержек.
На основании исследований потребностей рынка металлопродукции в последние пять лет основное внимание было сосредоточено на освоении следующих видов продукции: сталей для производства труб ответственного назначения категории прочности до Х80; сталей для судостроения; стали типа 1Р' для автомобилестроения; электротехнических и высокопрочных сталей.
Выплавка стали в кислородном конвертере - новые материалы и технологии. Основные цели, которые решали и которые остаются актуальными в рамках развития процесса выплавки, следующие: обеспечение высокой производительности конвертеров; работа с минимально возможным расходом металлошихты и шлакообразующих материалов; обеспечение низкого уровня содержания остаточных (Сг, №, Си) и примесных элементов (Р, Б, 1ч[);
Увеличение производительности конвертеров. Основной рост объемов производства стали на 35% в 2000 г. при использовании трех конвертеров был достигнут за счет увеличения стойкости футеровки кислородного конвертера с 1000 до 3000 плавок и более и внедрения зондов для измерения температуры металла в конвертере и за счет этого снижения «додувок на температуру» в 3 раза.
Для дальнейшего увеличения объемов производства стали в 2004 и 2005 гг. на конвертерах № 2 и 3 были внедрены зонды «3 в 1» с возможностью измерения активности кислорода в металле и отбором проб без проведения «повалки» кислородного кон-
вертора. Измерения зондом и отбор пробы металла производится в среднем за две минуты до окончания кислородной продувки, а на ответственном сортаменте с ограниченным содержанием серы и фосфора дополнительный замер после окончания продувки. Это позволило в целом по производству сократить цикл плавки с 44 до 42 мин.
Отказ от проведения «повалки» конвертера, кроме сокращения цикла плавки, позволил снизить температуру металла перед выпуском в среднем на 5 °С.
Работа с минимально возможным расходом металлошихты и шлакообразующих материалов. Исходя из определенной структуры потерь железа, были намечены основные пути по снижению расхода металлошихты, связанные с уменьшением потерь железа в шлак за счет уменьшения количества наводимого шлака, а также за счет оптимизации режима продувки металла.
Основное количество шлака в конвертере образуется за счет использования шлакообразующих материалов. Необходимое количество и химический состав конвертерного шлака обусловливаются требованиями к его рафинирующей способности и влиянию на состояние футеровки конвертера. Для хорошей рафинирующей способности (десульфурация, дефосфорация) необходимо наведение шлака с основностью СаО/БЮ2= = 3,5, а для минимального влияния на износ футеровки конвертера содержание Л^О в шлаке должно быть на уровне 8-12%.
Для наведения шлака в конвертере используются как материалы собственного производства (известь мягкого обжига, доломит обожженный и сушеный), так и материалы внешних поставщиков. Закупки шлакообразующих материалов производятся из-за недостаточной мощности известково-доломитного цеха и для увеличения производства стали.
До 2004 г. использовали известково-магнезиаль-ный флюс (ИМФ). По своему составу ИМФ близок к обожженному доломиту за исключением содержания оксидов железа. Поставляемый ИМФ, вследствие гидратации теряет прочность, и при этом образуется много мелкой фракции и пыли, что приводит к отбраковке вагонных партий по этому показателю, а также потерям его при транспортировке.
В конце 2004 г. было начато опробование нового материала - флюса ожелезненно-магнезиально-го (ФОМ), с содержанием оксидов магния на уровне 80-90%. Такой флюс более прочен из-за малого количества оксидов кальция, не гидратирует и позволяет при меньшем количестве в сравнении с ИМФ иметь в шлаках такое же содержание оксидов магния. К настоящему времени произошла полная замена ИМФ ФОМом, что позволило снизить общий расход шлакообразующих материалов на 0,8-1 кг/т и, как следствие, уменьшить количество образующегося конвертерного шлака на 1,5 кг/т. При этом снижение потерь металла со шлаком составило 0,3-0,4 кг/т.
Внедрение нового оборудования (установки де-сульфурации чугуна, установки ковш-печь) позволило провести к концу 2005 г. работы по снижению основ-
ности конвертерного шлака до среднего значения на уровне 3.
В течение 2005 г. общий расход шлакообразующих материалов снижен на 8-10 кг, что позволило снизить выход конвертерного шлака на 12-15 кг/т и расход ме-таллошихты на 4 кг/т.
Выпуск стали. Для сохранения достигнутых концент
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.