CC BY
27
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
1999г
Вып.№7
УДК 621.746.047
Огурцов АЛ.1
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДА ГОДНОГО МЕТАЛЛА ПРИ РАЗЛИВКЕ В СЛИТКИ И НА МНЛЗ
Показаны возможности повышения выхода годного со слитков и МНЛЗ "встроенных" в действующие предприятия. Обоснована связь между выходом годного и расположением МНЛЗ на плане металлургического завода.
Доказывать, что наиболее радикальным способом повышения выхода годного металла является непрерывная разливка стали нет необходимости - это ясно всем. Однако и технология отливки в слитки, и сама непрерывная разливка имеют существенные резервы, которые можно реализовать и нужно учитывать при переводе сталеплавильных цехов на работу с МНЛЗ. Об этом и пойдет речь в настоящей работе, касаясь отливки спокойной стали.
Известно, что при разливке металла в слитки только во время прокатки последних на обжимных станах (блюминг, слябинг) с головной обрезью теряется 12-15 % и донной -0,5-!,5 % стали от массы слитка. Кроме этого —1,5% составляет угар металла в нагревательных колодцах. Последняя величина определяется температурой всада металла (горячий или холодный) и продолжительностью нагрева. Таким образом, уже после порезки металла на блюминге от слитка остается около 80 % его массы. Это цифры близкие к средним показателям по Украине.
Вместе с тем, опыт передовых предприятий Японии. Германки. Чехли н других» а также результаты обширных теоретических и промышленных исследований автора П,?1 убеди л.-л^но доказывают, что: рациональное изменение фермы и объема ¡оловной части слитка (конструкции прибыльной надет?;в!«; рл;с !) и улучшение тегпоизолчцис боковых стен (применение т-п лоизоляционныя плит) П] и зеркала металла (применение легковесных плит либо
формирование их на черкале металла в прибыли из смесей специального состава) [4], охлаждение металла в изложнице во время разливки и затвердевания (охлаждающе-рафинирующий стержень или труба) (рис. 2) [5] - снижают величину головной обрези на 4-4,5 % (абсолютных). Или потери металла здесь можно уменьшить на 25-30 % (относительных).
Несмотря на то, что эти результаты известны уже 15-20 лет на отечественных предприятиях, которые отливают сталь в слитки, применения комплексной технологии обеспечивающей существен-Рис. 1 - конструкция нового утеплителя с ное повышение выхода годного со слитка пока не «утопленными» в металл плитами (нижняя видно Используют лишь отдельные ее фрагменты, часть)
Вероятно, это связано с тем, что на Украине, как и в России, отмечен значительный спад (более чем в 2 раза) производства металла. Возможно предприятия планируют (прогнозируют), что в ближайшее время (до 2010 года 85 % металла будет отливаться на МНЛЗ - согласно национальной программе развития горно-металлургического комплекса Украины) будет реконструкция завода (комбината) с переходом сталеплавильных цехов на работу с МНЛЗ. По-
1 ДзГТУ, д-р техн. Наук, профессор
этому нет смысла заниматься какими-то четырьмя процентами годного металла, когда можно получить экономию в 10-12 %.
Какова бы ни была мотивация такого поведения, но экономически оно не может быть оправдано, так уже выплавленный с большой затратой дорогих энергоносителей металл идет в отходы и снова на переплавку. И вновь та же затрата энергоносителей. Правда, некоторые высказывают "мысль", что, зато у нас есть достаточное количество металлолома - да, но какой ценой.
Пока же у нас на Украине, где основная часть металла (около 90 %) отливается в слитки, необходимо использовать опыт передовых зарубежных и результаты работ наших отечественных ученых. Никаких дополнительных исследований здесь проводить нет необходимости, а нужно адаптировать эти работы к конкретным условиям работы конкретных предприятий.
Здесь необходимо отметить, что для реконструкции цехов и перехода на отливку металла непрерывным способом нужны капиталовложения и немалые, тогда как заметного повышения выхода годного металла с затратами во много раз меньшими (не проводя реконструкции) можно достичь уже сейчас.
Это вовсе не значит, что можно вообще отказаться от перевода предприятий на отливку стали на МНЛЗ, а лишь говорит о том, что все, что можно
Рис. 2 -стержня в и.
.хема установки
шлакового сделать сегодня, сейчас - нужно сделать!
А при наличии средств, а также свободных и разумно расположенных площадей на металлургических заводах нужно переходить на работу с МНЛЗ.
Краткий анализ по разливке металла в слитки сделан для того, чтобы при подготовке к реконструкции сталеплавильных цехов с переводом их на отливку металла на МНЛЗ. мы могли бы. по возможности, правильно расположить отделение МНЛЗ и правильно прогнозировать, достигаемые после реконструкции технико-экономические результаты и прежде всего в выходе годного металла.
Проведенный нами анализ отдельных технико-экономических показателей работы металлургических предприятий отливающих металл на МНЛЗ позволяет сделать вывод, что наиболее высокие показатели по выходу годного металла достигнуты на заводах, где шло практически одновременно строительство агломерационных, доменных, сталеплавильных с МНЛЗ и прокатных цехов. Иначе, "это МНЛЗ в новых заводах", например: АО Новолипецкий металлургический комбинат, ОАО Оскольский электрометаллургический комбинат, Молдавский металлургический завод (г. Рыбница), Белорусский металлургический завод. Есть также МНЛЗ "встроенные" в действующие предприятия (таких большинство). Здесь безусловно имеется ряд существенных отличий между предприятиями и прежде всего в том насколько удачно (из возможного) размещены МНЛЗ на плане комбината завода.
Покажем на примере ДМК им. Дзержинского в чем основные недостатки "встроенного" в действующий завод МНЛЗ. Это, прежде всего в том, что здесь МНЛЗ располагаются на значительном расстоянии (где были свободные площадки) от сталеплавильных и прокатных цехов. Причем, обычно они находятся в стороне от основных транспортных магистралей, обслуживающих поток сырых материалов, чугуна, стали, проката и потому путь заготовки "пересекает", либо, что еще хуже, проходит навстречу основной технологической линии завода, либо через значительное расстояние (5-7 км.) вписывается в основные магистрали ведущие к прокатным цехам. Поэтому транспортировка заготовки к нагревательным колодцам или методическим печам занимает до 5 часов. Это, в свою очередь, приводит к окислению по-
верхности заготовки (окалинообразованию) в результате чего теряется до 2 % металла. Этого почти нет при транспортировке слитков в изложницах и особенно отлитых под шлаком (слиток покрыт шлаковым гарнисажем).
Далее заготовка попадает в нагревательные устройства и так как здесь величина поверхности на единицу массы значительно больше, чем у слитка и заготовка "садится" с практически "холодного всада", а слитки, практически все - с горячего, то средняя величина угара заготовки почти на 1 % больше чем у слитков. Таким образом, прогнозируемая ранее экономия металла снижается еще на 1 %.
Кроме того, в некоторых случаях, необходима посадка заготовки в нагревательные колодцы и тогда она должна быть небольшой длинны (до 2,5 метра). Поэтому при прокатке ее на профиль (трубную заготовку, рельсы и т.п.) необходимо производить дополнительную технологическую обрезь, - переднего и заднего торцов заготовки. Это еще 1 % металла идет в минус от ожидаемой экономии металла отлитого МНЛЗ.
Ранее было указанно на длительную транспортировку заготовки к прокатным цехам. Это плохо, но это еще не все. Главный недостаток состоит в том, что при достаточно интенсивной работе завода (комбината), т.е. всего металлургического цикла, чего мы ныне (вот уже 10 лет) не наблюдаем, трудно подать заготовку к прокатным цехам не нарушая ритма работы всех основных цехов.
Необходимо также отметить, что ранее, когда строились сталеплавильные цехи с отливкой металла в слитки, то практически в каждом из них не было предусмотрено отделение внепечной обработки стали, то - без чего немыслим цех с отливкой стали на МНЛЗ. Поэтому МНЛЗ "встроенные" в ранее действовавшие предприятия потребовали "вмонтировать" в разливочный и другие пролеты агрегаты внепечной обработки стали, и создать из них линии доводки металла, включающие: обработку жидким синтетическим шлаком или твердыми шлакооб-разующими смесями, выравнивание температуры .металла (расплавляемый (оплавляемый) стержень или продувка расплава аргоном), вакуумирование и мккролегирсвание.
Эта непростая работа потребовала значительной реконструкции цеха, иначе нзрушаяся технологический поток (ритм роботы). 8се попытки предприятий, включая и эяектрометаллур-гчческие. обойтись без технологии внепечного рафинирования стали, и до-пдки при работ: ¡: МНЛЗ были обречены на провал ввиду нигкого качества заготовки. Особенно ярко это •*»>> ■ > заметно на сортовом металле (трубная заготовка, особенно большого диаметра, рельсы и др.) с контролируемым качеством макроструктуры.
Так, в начальный период работы Оскольского металлургического комбината заготовка даже с низким содержанием серы уступала по качеству макроструктуры таковой с ДМК им. Дзержинского прокатанной из слитка.
Безусловно, на качество макроструктуры заготовки, существенное влияние оказывает степень обжатия, и чем она выше, тем выше качество.
Приведенный выше анализ потерь металла отлитого на МНЛЗ "встроенного" типа, свидетельствуют о том, что реально получаемая его экономия примерно на 4,0 % ниже, чем прогнозировалось в начале.
Если же учесть возможности, коротко изложенные автором вначале этой роботы, по повышению выхода годного со слитка на - 4,0 %, то появляется определенное объяснение тому, почему многие руководители металлургических предприятий и отрасли в целом, следуя приведенному выше анализу не спешат внедрять отливку стали на МНЛЗ.
Однако, выполняя подобный анализ, они часто основываются на мнении, что в технологии повышения выхода годного из слитка, все известно. Это возможно, но не у нас на Украине (лучший вариант - уже получены те 4,0 % экономии). Встраивая МНЛЗ в свое действующее ныне предприятие (даже при наличии средств) комбинат рискует столкнуться с худшим вариантом эффективности непрерывной разливки стали.
Худший прогноз такого анализа и отсутствие свободных денег на предприятиях, по-видимому, служат основными причинами отсутствия необходимых работ по повышению выхода годного и, как следствие, эффективности металлургического производства.
Вместе с тем, сегодня резко повысились требования к качеству металлопродукции на мировом рынке, куда Украина легко вошла еще 8 лет тому благодаря своим низким ценам на
металл. Последние, несмотря на повышенные, против лучших мировых, удельные расходы сырых материалов и энергоносителей, были обусловлены (еще в Союзе) низкими ценами на энергоносители, дешевой рабочей силой и интенсивным ведением технологического процесса.
Западные страны, включая США и Канаду (основные потребители нашего металла) стали жестко защищать свой рынок от присутствия у них нашего металла путем введения высоких пошлин на ввоз металла, существенно повысив требования к его качеству. Одновременно с этим у нас существенно повысились цены на энергоносители, заметно упала интенсивность производства и, как следствие, существенно возросла себестоимость и цена металла.
Некоторые металлургические предприятия правильно отреагировали на требования рынка - стали снижать удельные расходы сырья и энергоресурсов, вводя точный контроль расходов материалов и газа, стали повышать качество металла путем применения внепечных методов его обработки - вакуумом, синтетическими шлаками, продувкой аргоном и т.п.. Стали выпускать сложные и экономичные профили проката. Но другие предприятия наивно полагают, что ситуация вот-вот изменится в лучшую сторону. Этого не будет.
Поэтому мы должны экономить и в большом, и малом и в расходе металла на прокат из слитка сегодня, и готовиться к тому, чтобы завтра получить максимум от внедрения разливки 85 % всей выплавленной стали на MHJI3.
Таким образом, сейчас нужно повышать эффективность отливки металла для проката и тщательно готовиться к переходу предприятий на работу с MHJI3: выбор и размещение линий и агрегатов внепечной обработки стали (размещение в сталеплавильном цехе); расположение и параметры MHJI3 (на плане завода).
Перечень ссылок
1. /.'.'мр.J; Затвердевай не и кристаллизация стальных слитков. - М.: Металлургия,
1985.-с.
?. ihypuoc А.Л. Пути повышения выхода годного слитка. "Металлургия и коксохимия": Респуб. межяе,.. научн.-техн. сб./М-?.о высш. и средн. спец. образования УССР.- К.: Техника.
¡977.- Вып. 55 (Металлургия стали).- С. 77-81.
3. Огурцов ,-1/7., Лаптев В. К. Новые прибыльные надставки/УБюл. ЦНИИТЭИЧМ. Черная металлургия. - 1979,- Вып. 21 (857).- С. 38.
4. Огурцов А.П., ('игарев Н.К.. Ьарабам НИ Определение величины теплопотерь с поверхности формирующейся усадочной раковины слитка//Разливка стали в слитки и их качество: Тематич. отраслевой сб./МЧМ СССР.- М.: Металлургия, 1979. - № 8. - С. 7-11.
5. Огурцов А.П. Применение выплавляемого стержня для охлаждения и рафинирования жидкого ядра крупного слитка//Сталь - 1979 - № 2 - С. 104-105.
Огурцов Анатолий Павлович. Д-р. техн. наук, профессор, выпускник Днепродзержинского металлургического завода-ВТУЗа в 1964 году. Основные направления научных исследований -разливка стали: технология и качество; математическое моделирование металлургических процессов.
