Электрометаллургия стали.

В.А.Калмыков, В.П.Карасев.

СПБГТУ, 1999 г.

2.2. Электросталеплавильное производство на заводах с полным металлургическим циклом

Практически вес металлургические комбинаты России, кроме ММ К. и Запсиба, имеют электросталеплавильное производство в том или ином масштабе. Вызвано это, на наш взгляд, следующими факторами:

1) наличием широкого выбора прокатныхстанов и термических печей;

2) сложившейся годами надежной системойконтроля качества продукции на всех стадиях передела;

3) возможностью использовать в качестве шихты (хотя бы частично) металлоотходы конвертерного и мартеновского производств с малой концентрацией вредных элементов — Р, S, примесей цветных металлов.

4) необходимостью расширить сортамент выплавляемых марок стали с малыми капитальными затратами (разумеется при наличии рынка сбыта).

К заводам «большой» металлургии следует отнести и такие предприятия как Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК), Златоустовский и Ижевский металлургические заводы, «Электросталь», «Красный Октябрь» (Волгоград), Волжский трубный завод (ВТЗ). На указанных предприятиях нет доменных печей, но роль этих заводов в производстве высококачественных сталей и сплавов весьма велика. Наиболее современным является электрометаллургический комплекс на ВТЗ, пущенный в эксплуатацию в 1990 г. при участии фирмы «Даниэли».

Сталеплавильный цех состоит из отделения выплавки стали, оборудованного двумя 150-т дуговыми печами с трансформаторамимощностью 110МВ-А, двух установок печь-ковш с трансформаторамимощностью 22 МВА, установки вакуум-кислородного рафинированияметалла (ВКР), отделения непрерывной разливки стали, оборудованного тремя четырехручьевыми машинами криволинейного тина для непрерывного литья заготовок, две из которых предназначены для отливкиблюмов квадратного сечения 240 х 240, 300 х 300, 360 х 360 мм, одна — универсальная, для отливки круглых заготовок диаметром от 156 до 360 мм и блюмов указанных сечений.

Дуговая печь имеет водоохлаждаемые панели и свод, эркерное устройство для выпуска металла, оснащена тремя стеновыми газовыми горелками, дверной горелкой и боковой фурмой для продувки кислородом.

Установка печь-ковш оборудована фурмой для продувки аргоном, устройством для вдувания порошкообразных материалов, трайб-аппаратом.

На установке ВКР имеется фурма для продувки кислородом, устройство для вдувания порошкообразных материалов, присадкиферросплавов под вакуумом. Шестиступенгчатый пароэжекторный насос обеспечивает снижение давления в вакуум-камере до уровня 100 Па.

МНЛЗ криволинейного типа имеют пятиклетьевую систему вытягивания слитка, что практически исключает обжим и предотвращает искажение профиля заготовок. На МНЛЗ имеется системаподачиаргона в защитную трубу промковша и в стопора-моноблоки. Осуществляется автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторе при помощи датчикаизлучения и гидравлических исполнительных механизмов управления стопорами. устройство электромагнитного перемешиванияметалла в кристаллизаторе позволяет улучшить структуру разливаемого металла.

С целью обеспечения максимальной производительностиэлектропечей и получения непрерывно-литых заготовок с минимальным развитием дефектов макроструктуры и химической

неоднородности в электросталеплавильном цехе принята схема производства стали, при которой дуговые печи используются только для расплавленияшихты и проведения окислительного периода, а доводкаметалла по химическом составу и температуре осуществляется на установках типа печь-ковш или агрегате вакуум-кислородного рафинирования.

Обработке на установке печь-ковш подвергается весь выплавляемый в цехе металл. Она включает в себя проведение десульфурации, легирование и нагрев металла при непрерывном перемешиванииаргоном через две пористый пробки, установленные в днище ковша. Оснащение печи эксцентричным донным выпуском позволяет производить отсечку печного шлака и наводить в ковше новый высокоосновный шлак с низким содержанием оксидов железа и марганца, что значительно облегчает проведение процесса десульфурации. Для интенсификациидесульфурации на установках имеется оборудование для вдувания через фурму в потоке инертного газа порошкообразного силикокальция или смесиизвести и плавикового шпата.

Технология позволяет получать содержание серы в металле до 0,002—0,004 % (по массе). Среднее содержание серы и фосфора в выплавляемых сталях составляет 0,0075 и 0,009 % соответственно. Более 40 % плавок имеют менее 0,005 % S.

Вакуумной обработке подвергается металл с целью уменьшения содержания в нем газов. Выдержка металла под вакуумом при разрежении 100 Па в течение 10—15 мин. при непрерывной продувкеаргоном позволяет снизить содержание водорода в металле на 50-70 % в сравнении с исходным уровнем и иметь в готовой стали не более 0,0002-0,0003 % Н2. Содержание кислорода в стали после вакуумнойобработки составляет 0,003— 0,005 % (по массе), азота 0,007-0,008 % (по массе).

На ВТЗ изготавливаются заготовки из сталей 10Х18Н10 и 30X13. Наличие установки вакуум-кислородного рафинирования позволяет производить низкоуглеродистые (С < 0,02%) беститанистые стали аустенитного класса, обладающие высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии и хорошей поверхностью заготовки, а также стали ферритного класса типа XI3 и Х25 и суммарным содержанием азота и углерода не более 0,03 %, применяемых вместо сталей аустенитного класса. Высокий уровень автоматизации МНЛЗ позволяет производить непрерывно-литые заготовки, характеризующиеся стабильно высоким качеством поверхности, внутреннего строения и постоянством геометрических размеров, широкого профилемарочного сортамента из углеродистых и легированных марок сталей.

Несколько ранее, в 70-80-е годы, были пущены электросталеплавильные цехи на Кузнецком и Орско-Халиловском металлургических комбинатах (КМК и ОХМК) и на заводе «Амур-сталь». Каждый из этих цехов имеет по две 100 т ДСП с трансформаторами по 60 MB А (КМК) или 80МВА (ОХМК, «Амур-сталь»). металлвыпускают через желоб, предусмотрена внепечная обработка, вакуумирование стали.

Разливка производится на криволинейных блюмовых МНЛЗ. Сортамент сталей от углеродистых, низколегированных до нержавеющих (КМК). Производительность таких электросталеплавильных цехов планируется в объеме 400 тыс. т стали в год или на одну печь.

Отдельно следует остановиться еще на двух электросталеплавильных цехах в силу их специфики (9J. Прежде всего это цех Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК). Этот цех использует в качестве металлошихты большое количество металлизованных окатышей, которые производятся этим же комбинатом на установках Мидрекс.

В печном пролете этого цеха установлены чегыре сверхмощные специализированные печи вместимостью 150 т с трансформаторамимощностью 90 MB-А, изготовленные фирмой «Кшрр». Печи имеют водоохлаждаемые панели в стенах и огнеупорный свод, оборудованы специальным манипулятором для отбора проб, замера температурыванны и продувкиметалла кислородом. В своде печи имеется отверстие для подачи в печь металлизованных окатышей, шлакообразующих и прочих материалов. печь размещена в пылешумоизолирующем кожухе (рис. 6,7).

Железорудные окатыши, шлакообразующие и другие сыпучие материалы подают из соответствующих отделений конвейерным транспортом в расходные бункеры. Из бункеров при помощи специальной системыдозирования и подачиматериалов сыпучие загружают в печь во время плавки или в ковш при выпуске металла.