Комбинированные методы обработки металла

 

Вакуумирование металла стало первым способом внепечной обработки стали и получило широкое распространение в 50 - 60 годах прошлого столетия. В 1960 в мире действовало 70 установок вакуумировнаия, а в 1965г. - около 270.

Внедрение вакуумирования позволило значительно улучшить качество стали. Однако при всех используемых схемах и технологиях, кроме вакуумно-кислородного обезуглероживания, вакуумированию был присущ недостаток - необходимость перегрева стали до более высокой температуры, чем при обычной технологии выплавки. Это приводило к повышенному расходу энергоносителей, снижению стойкости футеровки сталеплавильных агрегатов, увеличению продолжительности плавки и другим отрицательным последствиям.

По мере совершенствования простых методов внепечной обработки получают развитие комбинированные или комплексные методы.

Одним из периодов развития производства стали (1978 - 1992 гг.) связан с широким внедрением внепечной обработки стали и основной установки, используемой для этой цели - агрегата ковш-печь. Кроме дугового нагрева метала на АКП проводят операции, связанные с рафинированием и доводкой расплава по химическому составу и температуре [9].

металл обработка перемешивание

Решения зарубежных ученых

 

Впервые задача внепечного подогрева стали была решена фирмами ASEA и SKF в 1965г. в Швеции (гл. 2, п.2.5). В 1967 г. фирма Finkl and Sons (США) разработала метод внепечного рафинирования, при котором в одном агрегате проводили вакуумирование и дуговой подогрев. Однако процесс VAD не нашел широкого распространения из-за конструктивных сложностей.

Первый агрегат ковш-печь (АКП), или процесс LF, обеспечивающий нагрев металла дугами, совмещенный с перемешиванием инертным газом и не связанный с вакуумной обработкой. Был введен в эксплуатацию в 1971 г. японской фирмой Дайдо Сэйко [6], [8].

Ковш-печь с плазменным нагревом создает лучшие условия, поскольку для нагрева используются водоохлаждаемые плазмотроны. Исторически первые установки работали на постоянном токе, в них был предусмотрен электрический контакт с ковшом, содержимое которого подвергалось обработке. Первая 30-т установка с трехфазной системой переменного тока создана фирмой «Krupp Stahl», ФРГ. В течение нескольких лет фирма «Kobe Steel», Япония, эксплуатировала два 80-т ковша с плазменным нагревом на заводе в Какогаме. В конце 1995 г. фирма «Hitachi Metalls», Япония, ввела в действие первый в мире плазменный рафинировочный агрегат на своем заводе в Ясуги емкостью до 60 т, оборудованной двумя плазмотронами. (красный сборник).

Помимо установок LF с дуговым подогревом разрабатываются установки с использованием методов индукционного нагрева (и перемешивания). В качестве примера рассмотрим агрегат, разработанного SCRATA* (ЮАР). Процесс назван LMR*. По сообщениям процесс особенно удобен для получения сравнительно небольших порций легированных (например, 13 % Сг и 4 % Ni) сталей, где требуется гарантированно низкое содержание примесей. Необходимо упомянуть и о попытках использовать в процессе внепечной обработки и такой традиционный способ нагрева, как топливные горелки. Так, на заводе " Holmstad" (Швеция) с 1986 г. работает 50-т печь-ковш с двумя топливно-кислородными горелками мощностью по 5 МВт, в которой обрабатываются плавки из 50-т дуговой печи. В процессе обработки металл продувается инертным газом. Горелки установлены в крышке ковша.

Оригинальная установка для рафинирования стали в ковше создана фирмой «Davy International» для завода «Вэйлинг Питтсубрг стил» в штате Огайо, США, имеющую конвертеры емкостью по 275 т. Установка создана на основе процесса регулирования химического состава стали с использованием перемешивания и верхней продувки кислородом [2].

Да данный момент времени на развитии концепции построения агрегатов ковш-печь фокусируют усилия ведущие европейские производители металлургического оборудования: «SMS», «Demag», «VAI-FUCHS» (Германия), « Daniele», Италия и т.д. Все эти фирмы свои первые агрегаты ковш-печь построили в начале или середине 80-х годов прошлого века [1].

 

Отечественные разработки

 

На территории СССР перый агрегат печь-ковш был построен в 1985 г. (проект ВНИИМЕТМАШ-ЮУМЗ) на Молдавском металлургическом заводе [1].

В нашей стране первый двухпозиционный агрегат емкостью 70 т конструкции ASEA-SKF, обеспечивающий вакуумирование и нагрев металла дугами, был введен в эксплуатацию на Ижорском заводе. Оборудование для первого в России классического агрегата ковш-печь в современном понимании его роли в технологии сталеплавильного производства было поставлено фирмой Фукс Системтехник. Этот агрегат был введен в эксплуатацию на Оскольском электрометаллургическом комбинате в 1991 г. Дальнейшее развитие внепечной обработки стали на металлургических предприятиях нашей страны во многом связано с фирмой «Фукс Системтехник», которая поставила оборудование для заводов «Красный октябрь», «Мотовилихинские заводы», Челябинский, Череповецкий, магнитогорский металлургические комбинаты и другие.

Первый отечественный агрегат ковш-печь емкостью 300 т был спроектирован фирмой НТ ЗАО «Аконт» в 1991 г. и немного позже введен в эксплуатацию в мартеновском цехе на Череповецком металлургическом комбинате. Проекты системы весодозирования, верхней фурмы и установки трайб-аппарата были выполнены Липецким отделением института «Стальпроект». Основная часть оборудования АКП-300 была изготовлена самим комбинатом, а отдельные узлы поставлены ОАО «Сибэлектротерм» (г. Новосибирск).

При разработке этой конструкции был использован опыт работы дуговых сталеплавильных печей на Челябинском металлургическом комбинате. Подобное техническое решение было использовано также на 100-т АКП, разработанных для ОАО «Носта» и Узбекского металлургического комбината.

В период 1991 - 2003 гг. НТ ЗАО «Аконт» разработал серию отечественных АКП емкостью 12 - 300 т для электросталеплавильных, конвертерных и мартеновских цехов.

При разработке АКП ставили задачу - создание высокоэффективных высокоэффективных агрегатов, отвечающих современным требованиям, при минимальных затратах.

Следует также отметить, что уровень технических решений, закладываемых в каждый следующий агрегат, продолжает повышаться.

В зависимости от того, в каком сталеплавильном цехе устанавливают АКП. И от поставленных задач агрегат оснащают верхней (аварийной) фурмой, установкой для взятия проб и изменения температуры, устройством для вдувания порошкообразных материалов, трайб-аппаратом для подачи алюминиевой и порошковой проволоки, а также стендом для хранения и наращивания электродов [6].

Агрегат ковш-печь непрерывно совершенствуется. Одной из разработок является создание двухпозиционного АКП. Из 37 действующих на 2005 году в России АКП только четыре были двухпозиционными. Спроектрированы и изготовлены эти агрегаты инофирмами: «Даниели», «Маннесман Демаг», «Фукс Системтехник».

К концу 2008 г. в России насчитывалось около 70 действующих АКП [1].

Первый отечественный двухпозиционный АКП емкостью 160 т разработан фирмой ЗАО НТ «Аконт» в тесном содружестве со специалистами ОАО «Челябгипромез» и проектно-конструкторского центра ОАО «Челябметкомбинат» [7].

Ученые МГТУ также занимаются разработками в этой области металлургии. Например, авторским коллективом в составе В.А. Бигеева, Е.Б. Агапитова и др. был запатентован АКП с полыми электродами. Научно-технической производственной фирмой «Эталон» (г. Магнитогорск) постоянно совершенствуются конструкции вспомогательного оборудования, такого как всевозможные фурмы, донные устройства ковшей, узлы для вдувания порошкообразных материалов, а также совместно с ЗАО «Минимакс» (г. Магнитогорск) разрабатываются отечественные аналоги зарубежных десульфураторов, например, такого как флюидизированная известь.

За рубежом данный материал производится немецкой фирмой «Almamet», он обладает совершенно отличными от существующих порошкообразных материалов свойствами [10].

На ОАО «ММК» в кислородно-конвертерном цехе построена установка для вдувания флюидизированной извести немецкого производства в АКП также немецкой фирмы SMS MEVAG, в электросталеплавильно цехе же проводятся опыты по вдуванию данной извести производства ЗАО «Минимакс» [5].

Подобные установки по вдуванию порошкообразных материалов в АКП освоены и на других отечественных заводах, например ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат». Там же освоено производство флюидизированной извести по немецкой технологии. На ОАО «Мечел» (г. Челябинск) вдувание порошкообразных материалов освоено на установке производства НТ «Аконт» [6].

Заключение

 

Все рассмотренные выше способы и агрегаты для внепечной обработки металла на данный момент времени достаточно хорошо развиты, но в то же время непрерывно морально устаревают. Необходимо постоянно искать новые способы, позволяющие совершенствовать технологию, ускоряя время обработки и повышая качество продукции, а также желательно в современных послекризисных условиях «бороться» за повышение прибыли.

Вдувание флюидизированной извести является перспективным направлением в обработке стали на ковше-печи. За рубежом этот метод уже давно освоен, в отечественном производстве еще недостаточно изучен. Данный метод обработки позволяет существенно сократить время обработки металла за счет особых свойств материала.

Диссертационная работа предполагает в себе не только обработку результатов вдувания флюидизированной извести в металл на агрегате ковш-печь, но и изучение физико-химических аспектов данного метода.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: