Оценка эффективности использования 140-тонных ковшей для транспортировки жидкого чугуна Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.771

Сорокотягин А. М., Поздняков И. А., Фокин А. И.,

(филиал № 2 «ЕМЗ» ЗАО «ВНЕШТОРГСЕРВИС», г. Енакиево, ДНР),

к.т.н. ПроценкоМ. Ю.

(ДонГТУ, г. Алчевск, ЛНР)

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 140-ТОННЫХ КОВШЕЙ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКОГО ЧУГУНА

Рассмотрен вопрос исключения стационарных миксеров из технологической схемы транспортировки чугуна из доменного в конвертерный цех и предложено использование в этих условиях 140-тонных чугуновозных ковшей. Проведен анализ потерь температуры чугуна при использовании чугуновозных ковшей грузоподъемностью 140 т. Определена возможность проезда 140-тонного ковша по тоннелю из доменного цеха в миксерное отделение конвертерного цеха и произведена модернизация траверсы главного подъема на кране миксерного отделения. Реализация предложенных рекомендаций позволила снизить расход металлошихты и чугуна, а также увеличить объемы производства стали.

Ключевые слова: доменный цех, кислородно-конвертерный цех, миксерное отделение, чугу-новозный ковш, температура, чугун, перелив, расход металлошихты.

На интегрированных металлургических предприятиях, в состав которых входит конвертерный цех, а доставка чугуна осуществляется при помощи чугуновозных ковшей, задача по снижению потерь температуры на участке «доменный цех-конвертерный цех» является весьма актуальной. В рамках решения этой задачи предлагаются различные организационные и технические мероприятия, направленные в основном на снижение потерь чугуна, его температуры и затрат на транспортировку [1-3].

Важными элементами в технологической цепочке транспортировки чугуна между доменным и конвертерным цехами являются чугуновозные ковши и миксеры.

Основными функциями миксерного отделения являются согласование работы доменного и конвертерного цеха, которые имеют разный производственный цикл, а также гомогенизация чугуна по содержанию основных элементов и температуре. Вместе с тем при использовании миксеров имеют место потери чугуна и его температуры при выполнении основных техноло-

гических операций в отделении, а именно переливов чугуна из чугуновозного ковша в миксер и из миксера в заливочный ковш.

С началом эксплуатации конвертерного цеха эти функции были вполне востребованы и успешно реализованы. В то же время развитие технологии доменного и конвертерного производства привело к изменению требований к реализуемым на этом участке задачам, а именно:

- в связи с освоением технологии обработки металла на агрегате «ковш-печь», где в полном объеме реализованы технологические приемы по управлению температурой расплава, снизились требования к стабильности температуры металла и содержания серы по окончании продувки и, как следствие, к стабильности температуры чугуна и содержания серы в нем;

- внедрение автоматизированной системы «Советчик мастера» привело к снижению требований к стабильности содержания основных элементов в чугуне (в основном по содержанию кремния);

- внедрение информационных систем диспетчеризации позволило синхронизиро-

Металлургия и материаловедение

вать производственные графики доменного и конвертерного цехов и свести к удовлетворительному минимуму возможный разбаланс в производстве и потреблении чугуна. Корме того, внедрение современных технологий на литейном дворе доменного цеха позволило стабилизировать график выпусков доменных печей. В результате функция миксерного отделения как участка согласования работы доменного и конвертерного цехов была сведена к минимуму.

На основании выполненного анализа основными целями и задачами исследований являлось определение возможности снижения потерь температуры передельного жидкого чугуна и его расхода в металло-шихте за счет использования 140-тонных чугуновозных ковшей.

Реализация описанных выше мероприятий позволила рассмотреть вопрос исключения миксеров из технологической цепочки транспортировки чугуна из доменного цеха в конвертерный.

После успешного опытно-промышленного опробования технологии транспортировки чугуна без использования миксеров было принято решение об их демонтаже.

Кроме того, был рассмотрен вопрос снижения потерь температуры чугуна путем использования чугуновозных ковшей большей емкости, а именно замена ковшей грузоподъемностью 100 т на ковши грузоподъемностью 140 т [4, 5].

Реализация данного мероприятия осуществляется за счет применения восьмиос-ного лафета, обеспечивающего без реконструкции и переукладки существующих железнодорожных путей возможность безаварийной транспортировки 140-тонного ковша конвертерного цеха на участке «доменный цех-миксерное отделение конвертерного цеха».

За период выполнения работы в доменном и конвертерном цехах завода проведен эксперимент по доставке в миксерное отделение конвертерного цеха чугуна в 140-тонном чугунозаливочном ковше с

применением двух восьмиосных лафетов.

Для выполнения поставленной задачи были реализованы следующие мероприятия:

- определена возможность проезда 140-тонного ковша на восьмиосном лафете по доменному тоннелю;

- определена возможность проезда 140-тонного ковша на восьмиосном лафете по железнодорожным путям на отрезке «доменный цех-миксерное отделение конвертерного цеха»;

- произведена подготовка траверсы главного подъема на кране № 1а миксерно-го отделения конвертерного цеха.

В ходе проведения данной работы эксплуатировалось четыре 140-тонных ковша.

Логистика работы конвертерного цеха при использовании 140-тонных ковшей предусматривала следующие мероприятия:

- доставка из доменного цеха (доменные печи № 3, 5) в миксерное отделение 140-тонного ковша на восьмиосном чугу-новозном лафете;

- перестановка груженого ковша на порожний лафет в миксерном отделении с последующим взвешиванием на весах миксера № 1;

- долив чугуна в соответствии с шихтовкой конвертерной плавки (при необходимости);

- отправка в конвертерное отделение и заливка чугуна в конвертер на плавку;

- взвешивание порожнего ковша, для определения массы тары и заливаемого в конвертер чугуна;

- установка порожнего 140-тонного ковша на восьмиосный чугуновозный лафет для отправки в доменный цех.

За период проведения эксперимента в конвертерный цех поступило 400 чугуно-возных 140-тонных ковшей.

В ходе проведения работы отслеживались технологические параметры конвертерной плавки (табл. 1). Для корректного анализа технологических параметров из опытного и сравнительного массива были исключены последние плавки в серии.

Таблица 1

Технологические параметры опытных и сравнительных плавок

Технологический параметр Ед. изм. Опытные ковши Сравнительные ковши А

Количество плавок шт. 360 1735 -

Расход чугуна т/пл. 126,20 126,20 0

кг/т 935,50 938,30 -2,80

Масса чугуна, поступающего из доменного цеха т/пл. 126,20 92,04 -

Масса добавки в миксерном отделении т/пл. - 34,16 -

Расход лома т/пл. 25,30 24,70 0,60

кг/т 187,50 183,60 3,90

скрап т/пл. 4,80 4,50 0,30

кг/т 35,60 33,50 2,10

твердый чугун т/пл. 0,20 0,20 0

кг/т 1,50 1,50 0

Расход окатышей т/пл. 0,50 0,50 0

кг/т 3,71 3,72 -0,01

Металлошихта т/пл. 152,00 151,40 0,60

кг/т 1126,71 1125,62 1,09

Выход годного т/пл. 134,90 134,50 0,40

% 88,75 88,84 -0,09

Известь т/пл. 4,49 4,20 0,29

кг/т 33,30 31,20 2,10

Известняк т/пл. 2,32 1,93 0,39

кг/т 17,20 14,3 2,90

Флюс магнезиальный брикетированный углерод-железосодержащий (ФМБУЖ) т/пл. 0,11 0,11 0

кг/т 0,80 0,80 0

Углеродсодержащие материалы т/пл. 0,01 0,01 0

кг/т 0,10 0,10 0

Содержание элементов в чугуне:

C % 4,48 4,41 0,07

Si % 0,64 0,62 0,02

Mn % 0,65 0,62 0,03

S % 0,095 0,097 -0,002

P % 0,102 0,10 0,002

Температура чугуна °С 1327 1308 19

Содержание элементов в стали на повалке:

С % 0,055 0,053 0,002

Мп % 0,125 0,119 0,006

S % 0,074 0,076 -0,002

Р % 0,021 0,021 0

Температура стали °С 1631 1629 2

-Р^общ % 22,83 22,60 0,23

Насыпной вес т/м3 0,502 0,51 -0,008

Доля двухсовковых плавок % 14,70 9,80 4,90

Как видно из данных, приведенных в - увеличение средней температуры чу-таблице 1, при использовании 140-тонных гуна на 19°С (1327°С против 1308°С); ковшей имеет место: - средняя масса чугуна, поступающего из

доменного цеха в 140-тонных ковшах, составила 126,2 т против 92,04 т чугуна, поставляемого в 100-тонных ковшах; при этом следует отметить, что 62,5 % 140-тонных ковшей не нуждались в дошихтовке в миксерном отделении. Коэффициент заполняемости ковшей составил 0,907 и 0,920 соответственно;

- химический состав металла на повал-ке находился на сопоставимом уровне;

- увеличение температуры металла на

Приведение удельного расхода металл

повалке на 2°С (1631°С против 1629°С), что обусловлено переработкой более горячего чугуна.

Для исключения влияния различных технологических факторов опытных и сравнительных плавок удельный расход металлошихты (м/ш) и чугуна на сравнительных плавках был приведен к параметрам опытного массива согласно ТТИ-1.3-15-22-86 (табл. 2 и 3).

Таблица 2 шхты к параметрам опытного массива

Параметр Ед. изм. Плавки Изменение фактора Расход м/ш, кг/т стали Корректировка по м/ш, кг/т стали

Опытные Сравнительные Отклонение

Расход м/ш кг/т 1126,71 1125,62 1,09 - - 1,78

Состав чугуна:

С % 4,48 4,41 0,07 0,10 0,80 0,56

Si % 0,64 0,62 0,02 0,10 1,30 0,26

Мп % 0,65 0,62 0,03 0,10 0,70 0,21

Расход скрапа кг/т 35,60 33,50 2,10 - - 0,48

Расход извести кг/т 33,30 31,20 2,10 -10 -1,20 0,25

Расход известняка кг/т 17,20 14,30 2,90 -10 -0,60 0,17

Расход ФМБУЖ кг/т 0,80 0,80 0 -10 -1,20 0

Расход коксового орешка кг/т 0,10 0,10 0 10 0,70 0

[С] на повалке % 0,055 0,053 0,002 -0,01 1,60 -0,32

Насыпной вес т/м3 0,502 0,51 -0,008 - - 0,17

Таблица 3

Приведение удельного расхода чугуна к параметрам опытного массива

Параметр Ед. изм. Плавки Изменение фактора Расход чугуна; кг/т стали Корректировка по чугуну, кг/т стали

Опытные Сравнительные Отклонение

Расход чугуна кг/т 935,5 938,3 -2,8 - - 3,93

Состав чугуна:

С % 4,48 4,41 0,07 0,1 -3 -2,1

Si % 0,64 0,62 0,02 0,1 -11,9 -2,38

Мп % 0,65 0,62 0,03 0,1 -1,9 -0,57

Расход скрапа кг/т 35,6 33,5 2,1 - - 0,48

Расход извести кг/т 33,3 31,2 2,1 -10 -11,4 2,39

Расход изветняка кг/т 17,2 14,3 2,9 -10 -20 5,8

Расход ФМБУЖ кг/т 0,8 0,8 0 -10 -11,4 0

Расход коксового орешка кг/т 0,1 0,1 0 10 -23,4 0

[С] на повалке % 0,055 0,053 0,002 -0,01 -1,9 0,38

Температура стали °С 1631 1629 - -10 -5,8 0

-Р^общ % 22,83 22,6 0,23 1 -0,3 -0,07

Металлургия и материаловедение

Согласно данным таблицы 2 приведенный расход металлошихты на опытном массиве составляет 1126,71-1,78 = 1124,93 кг/т, а расчетное снижение расхода металлоших-ты составляет 1124,93-1125,62 = -0,69 кг/т.

Согласно данным таблицы 3 приведенный расход чугуна на опытном массиве составляет 935,5-3,93 = 931,57 кг/т. Таким образом, расчетное снижение расхода чугуна составляет 931,57-938,3 = -6,73 кг/т.

С целью анализа влияния массы прибывающего чугуна в опытных 140-тонных ковшах на его температуру выполнена разбивка опытного массива по количеству доливаемого чугуна до необходимой ших-

1340

товки в миксерном отделении (рис. 1).

Как видно из данных рисунка 1, при отсутствии дошихтовки чугуна превышение температуры на опытном массиве от сравнительного массива составляет 28°С, при дошихтовке на 1-10 т и 11-20 т данная величина снижается до 8°С и 4°С соответственно, а при доливке более 20 т становится на 7°С меньше величины, характерной для базовой технологии.

Результаты экономических расчетов (на базе плановых цен марта 2016 г.) полученных приведений в сравнении с массивом текущих плавок представлены в таблице 4.

1330

1320

1310

1300

1290

температура, °С доля плавок, %

1280

140-тонные ковши 140-тонные ковши 140-тонные ковши 140-тонные ковши 140-тонные ковши 100-тонные

(долив отсутствует) (долив 1-10 т) (долив 11-20 т) (долив более 20 т) (среднее значение) ковши

Рисунок 1 Влияние массы прибывающего чугуна в опытных 140-тонных ковшах на его температуру

Расчет экономического эффекта

Таблица 4

Параметры Ед. изм. Цена (план июля 2017 г.), руб./т Сравнительные Опытные с учетом приведения + / -

кг/т руб./т

Расход чугуна кг/т 20386,89 938,30 931,57 -6,73 -137,20

Расход лома кг/т 11643,91 183,60 189,65 6,05 70,40

Расход окатышей кг/т 7177,38 3,72 3,71 -0,01 -0,10

Расход м/ш кг/т - 1125,62 1124,93 -0,69 -66,80

на весь объем -6602526

Увеличение произ-ва стали т 7252,48 98796 99509 713 5171018

Итого общий эффект, руб. 11773544

Металлургия и материаловедение

Выводы:

1. В конвертерном цехе успешно внедрена технология транспортировки жидкого чугуна из доменного цеха в конвертерный цех с использованием 140-тонных чугуно-возных ковшей, что позволило исключить из технологической схемы стационарные миксеры и обеспечить снижение потерь температуры чугуна за счет сокращения количества технологических переливов.

2. Реализация данной технологии позволила обеспечить снижение расхода ме-таллошихты и чугуна на 0,69 кг/т и 6,73 кг/т соответственно (по приведенным значениям). Прирост производства стали за счет снижения удельного расхода чугуна на 6,73 кг/т составил 713 т/мес., что позволило получить экономический эффект в 5171 тыс. руб.

Суммарный экономический эффект от внедрения предложенных решений составит 11773 тыс. руб. в месяц (в плановых ценах июля 2017 г.).

Библиографический список

3. Температура чугуна, поступившего в опытных 140-тонных ковшах, на 19°С выше по сравнению с температурой чугуна, поступившего в 100-тонных ковшах, что обусловлено исключением дополнительных доливок чугуна в миксерном отделении для обеспечения необходимой его доли в составе металлошихты. При отсутствии доливок чугуна, потери его температуры в среднем снизились на 28°С.

4. Для повышения эффективности использования 140-тонных ковшей необходимы к реализации следующие мероприятия:

- максимально возможное применение в доменном цехе 140-тонных доменных ковшей, унифицированных с заливочными 140-тонными ковшами конвертерного цеха;

- решение вопроса установки на транспортировочную платформу 140-тонного ковша тензометрических датчиков непосредственно в доменном цехе, что приведет к увеличению точности налива чугуна.

1. Ковшов, В. Н. Современные методы сбережения энергии в доменном производстве [Текст] / В. Н. Ковшов и др. // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии : сб. научн. тр. — Днтропетровськ : 1ЧМНАН Украгни, 2008. — Вип. 16. — С. 177-186.

2. Сосин, С. В. Снижение тепловых потерь жидкого чугуна на участке «доменный цех - конвертерный цех» [Текст] / С. В. Сосин и др. // Университетская наука-2016: в 4 т. : тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. ПГТУ. — Мариуполь, 2016. — Т. 1. — С. 155.

3. Данильченко, Е. Ю. Оценка динамики тепловых потерь при транспортировке жидкого чугуна [Текст] / Е. Ю. Данильченко, А. Н. Шаповалов // Наука и производство Урала, 2015. — Выпуск № 11. — С. 47-49.

4. Шибко, А. В. Пути снижения расхода жидкого чугуна в кислородно-конвертерном цехе ПАО «Евраз - ДМЗ им. Петровского» [Текст] / А. В. Шибко, К. Ф. Чмырков, С. М. Онацкий и др. //Новости науки Приднепровья. — 2012. — № 3-4. — С. 58-61.

5. Чмырков, К. Ф. Состояние и перспективы снижения расхода жидкого чугуна в конвертерном производстве ПАО "ЕВРАЗ - ДМЗ им. Петровского" [Текст] / К. Ф. Чмырков и др. //Металл и литье Украины. — 2015. — № 5. — С. 22-27.

© Сорокотягин А. М.

© Поздняков И. А.

© Фокин А. И.

© Проценко М. Ю.

Рекомендована к печати д.т.н., проф., зав. каф. МЧМ ДонГТУНовохатским А. М., старшим мастером ОНРСККЦПАО «АМК» Максаевым Е. Н.

Статья поступила в редакцию 07.12.17.

Сорокотягш О. М., Поздняков I. О., Фокш А. I. (фмя № 2 «СнакИ'всъкий металургтний завод» ЗАТ «ВНСШТОРГССРВ1С», м. Снаюеве, ДНР), к.т.н. Проценко М. Ю. (ДонДТУ, м. Алчевсък, ЛНР)

ОЦ1НКА ЕФЕКТИВНОСТ1 ВИКОРИСТАННЯ 140-ТОННИХ КОВШ1В ДЛЯ ТРАНСПОРТУВАННЯ Р1ДКОГО ЧАВУНУ

Розглянуто питання виключення стацюнарних MiKcepie з технолог1чног схеми транспортування чавуну з доменного в конвертерний цех та запропоновано використання за цих умов 140-тонних ко-вшiв для перевезення чавуну. Проведено аналiз втрат температури чавуну тд час використання ковшiв вантажотдйоммстю 140 т. Визначено можливicтъ прогзду 140-тонного ковша по тунелю вiд доменного цеху до мтсерного вiддiлeння конвертерного цеху i проведено модершза^ю траверси головного тдйому на крат мтсерного вiддiлeння. Рeалiзацiя запропонованих рекомендацт дозволила знизити витрати металошихти i чавуну, а також збтъшити обсяги виробництва cталi.

Ключовi слова: доменний цех, киснево-конвертерний цех, мiкcepнe вiддiлeння, чавуновозний ювш, температура, чавун, перелив, витрата металошихти.

Sorokotiagin A. M., Pozdniakov I. A., Fokin A. I. (branch №2 «Yenakiyevo Iron and Steel Works» ZAO «VNESHTORGSERVIS» (Closed Joint-Stock Company), Yenakiyevo, DPR), PhD Protsenko M. Yu.(DonSTU, Alchevsk, LPR)

ASSESSMENT OF THE EFFECTIVE USING OF 140-TONNE LADLES FOR THE HOT IRON TRANSPORTATION

The article considers an issue of stationary mixers removal from the technological scheme of cast iron transportation from the blast-furnace shop to converter shop and it has been proposed to use 140-tonne ladle capsules under these conditions. There has been done the iron loss temperature analysis for ladle capsules with 140-tonne capacity. There has been determined the trafficability for 140-tonne ladle along a tunnel from blast-furnace shop to mixer department of converter shop and there has been made a beam upgrading for the main hoist on crane of mixer department. Applying of the proposed recommendations allows reducing the metal charge and cast iron consumption as well increasing steel production volume.

Key words: blast-furnace shop, oxygen-converter shop, mixer department, ladle capsule, temperature, cast iron, overflow, metal charge consumption.