книги / Металлургия черных и цветных металлов

Конвективная передача тепла имеет значение в газах, рас­

расплавы. Ванна получает 88—98 % тепла излучением, осталь­ ное— конвекцией. Половину тепла ванна получает излучением непосредственно от пламени, другую — от непосредственного и отраженного излучения стен и свода. Тепло, переданное излу­ чением, между поверхностями, при температурах Т\ и Т2 равно

<7и л = Кизл (T t— Т\), где /Сизл — константа излучения свети­ мости пламени в долях излучения абсолютно черного тела. Она зависит от содержания в газовом слое излучающих газов, тем­ пературы, толщины слоя, давления. Излучение несветящихся га­ зов происходит за счет излучающих составляющих СОг и НгО. Эффективное повышение светимости пламени, а следовательно, и теплопередачи излучением создают мелкие взвешенные ча­ стицы твердых тел, излучающие энергию по всей шкале длины волн. Частицы углерода повышают светимость пламени до 0,3—0,5.

§ 4. Тепловая работа печи и ее показатели

Тепловая работа печи характеризуется изменением тепловой нагрузки во время плавки и средней величиной за плавку. Теп­ ловая нагрузка Q T . H , к Д ж / ч, определяется химическим теплом топлива, подведенного к клапанам. Эта величина уменьшает фактическую нагрузку на 25—30 %, так как не учитывается фи­ зическое тепло нагрева газа и воздуха и тепло дожигания вы­ деляющегося из ванны монооксида углерода. Максимальная тепловая нагрузка в период загрузки и плавления называется тепловой мощностью печи. Отношение тепловой нагрузки к пло­ щади пода называется удельной тепловой нагрузкой qT,n. Ко­ личество затрачиваемого тепла на производство единицы стали называют удельным расходом тепла.

В табл. V.3 приведены характерные величины для печей, работающих скрап-рудным процессом на смешанном газе

с65 % чугуна в шихте.

Характеристикой условий сж игания топлива является коэф ­

фициент использования тепла

Лк. И. т= (Сн—Qyx)7Q5,

где QHP -^ теплота сгорания топлива; Qv*— физическое и хими­ ческое тепло уходящих газов к единице топлива. Для совре­ менных мартеновских печей Лк.и.т=0,5-т-0,65. Эффективность плавки зависит от величины полезно использованной тепловой

из разработанных вариантов программы, которых может быть до 20. Принцип действия схемы по ограничивающим факторам состоит в том, что исполнительные механизмы, управляющие подачей топлива, обеспечивают максимальную тепловую на­ грузку. Но исполнение этими механизмами связывается огра­ ничениями по температуре огнеупоров, продуктов сгорания, ме­ талла, давления в рабочем пространстве и другим факторам. Разработаны схемы управления, основанные на программиро­ вании усвоения ванной тепла. Реверсирование пламени осуще­ ствляется по разности температур низа и верха насадок реге­ нераторов.

Глав а 9. ПЛАНИРОВКА ЦЕХОВ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПЕРСПЕКТИВЫ МАРТЕНОВСКОГО ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

§1. Планировка и устройство мартеновских цехов

Воснове плана мартеновских цехов лежит рельсовая подача шихты. Схема такого цеха представлена разрезом главного здания (рис. V.7) и планом цеха (рис. V.8).

Главное здание состоит из шихтового открылка, печного и разливочного пролетов. Твердую шихту собирают на шихтовом дворе в мульды. Состав с мульдами подают в шихтовой откры­ лок по железнодорожным путям нормальной колеи. Из от­ крылка составы по съездным путям передают в печной пролет на путь, проходящий перед печами. Мульды с шихтой берутся с тележек хоботом завалочной машины и вносятся в печь. На­ польная завалочная машина обслуживает 2—3 печи. Грузо­

подъемность завалочной машины для 200-т печей 7,5—10 т, для печей большей вместимости 12 и 15 т. Такие мартеновские печи обеспечиваются чугуном из двух 1300-т миксеров. Для заливки чугуна в печь ковш снимают с тележки мостовым краном печ­ ного пролета и чугун заливают в печь через желоб, поставлен­ ный на порог рабочего окна. Печной пролет обслуживается кра­ нами грузоподъемностью 125/140 т, для цехов с печами вмести­ мостью более 500 т используют 120—140-т ковши и заливочные

краны 180 т.

Готовую сталь выпускают в один или два ковша, стоящих на стендах. По окончании выпуска ковш переносят сталераз­ ливочным краном к разливочной площадке, где сталь разли­ вают в изложницы, установленные на платформах. Разливочный пролет цеха с печами большой вместимости оборудован кра­ нами на 350 т со вспомогательными подъемами 75/15 т.

§ 2. Технико-экономические показатели и перспективы

Производительность мартеновских печей оценивается съемом стали с 1 м2 площади пода в тоннах за сутки [т/(м2-24 ч)], ча­ совой и годовой производительностью. -Съем стали зависит от вместимости печи, типа процесса, марки выплавляемой стали, степени автоматизации и других условий. В нашей стране съем стали достиг высоких показателей, в последнее время 13 т/(м2-24 ч). Годовая выплавка стали в 500-т печи 500 тыс. т, показатели мартеновских печей приведены ниже:

Структура себестоимости мартеновской стали показана на примере трех заводов с полным металлургическим циклом:

водства; завод В с отсталой техникой и малым объемом производства.

Основную долю себестоимости составляет металлическая шихта, заметна доля расходов по переделу, значительно выше конвертерного, достигающая 40 %• Расход условного топлива в мартеновском процессе колеблется от 114 до 378 кг/т стали, составляя от 20 до 45 % расхода по переделу или от 5 до 18 % себестоимости слитка. Конвертерный способ не требует сжига­

ния топлива, в связи с чем возрастает его рентабельность. Пре­ имущества конвертерного способа с этой стороны невозможно переоценить в связи с ростом топливных и энергетических за­ труднений в мире.

Удельный расход огнеупоров в мартеновском производстве значительно выше конвертерного. Расход заметно увеличива­ ется со стороны сооружения и эксплуатации регенераторов и шлаковиков. С интенсификацией мартеновского производства, особенно кислородом, расход огнеупоров на регенераторы сильно растет в результате учащения их ремонта и увеличения доли сменяемой насадки.

В структуре себестоимости мартеновской стали заметное ме­ сто занимает заработная плата. При конвертерном производ­ стве эта доля мала за счет меньшего количества рабочих в цехе и резкого увеличения выплавки стали на одного рабочего.

Строительство мартеновской печи требует больших капиталовложений, более трудоемко, длительно и сложнее строительства любого другого стале­ плавильного агрегата. Мартеновская печь требует многочисленного, сложного и дорогого оборудования, обслуживающего ее. Удельные капиталовложения на 1 т мартеновской стали наивысшие среди всех сталеплавильных производств. Так как конвертеры производительнее мартеновских печей, то их меньшее число заменяет множество мартеновских печей. Так, мартеновский цех в годо­ вой производительностью 2,2 млн. т должен иметь пять 500-т мартеновских печей, конвертерный цех равной производительности может состоять лишь из трех 100-т конвертеров. Таким образом, строительство конвертерного стале­ плавильного цеха будет легче, скорее, при меньших капиталовложениях и быстрее самоокупится, чем мартеновский цех равной производительности.

Опыт последних лет, совершенствование производства кис­ лородно-конвертерной стали показали окончательное преиму­ щество ее перед мартеновской и вытеснение последней. Даль­ нейшее развитие сталеварения будет направлено на расширение конвертерного производства и замене им мартеновского.

Г Л А В А 10. ДВУХВАННЫЕ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ И ПРОБЛЕМЫ ЗАМЕНЫ МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ

§ 1. Принцип конструкции и работы двухванных сталеплавильных печей

Двухванные сталеплавильные печи появились в 60-е годы, когда в условиях интенсификации производства, широкого при­ менения кислорода в металлургии мартеновские печи и мар­ теновский процесс показали свои недостатки.

Интенсивное применение кислорода в мартеновских печах создало серьезные затруднения с регенераторами, а тем самым

г-г

Рис. V.9. Разрез и план двухванной сталеплавильной печи

и во всем процессе. Эти затруднения состояли в том, что ячейки регенераторов быстро заносились пылью и работали так не­ эффективно, что теплотехническе потери не окупались кисло­ родной интенсификацией. Необходимость частой чистки регене­ раторов удорожала их эксплуатацию. Еще более росли потери, когда керамика в ячейках регенераторов сплавлялась с пылью и стенки каналов оплавлялись. В этом случае уменьшалась эф­ фективность использования кислорода, увеличивались расходы по содержанию регенераторов, а также расходы огнеупоров.

Двухванные сталеплавильные печи'— агрегаты без регене­ раторов, кроме того, они беспламенные и не нуждаются в ре­ версировании пламени. Таким образом эти печи лишены самых определяющих признаков мартеновских печей и являются но­ вым оригинальным сталеплавильным агрегатом. Принцип кон­ струкции и технологии двухванных сталеплавильных печей

в том, что печь разделена на две ванны; процесс также состоит из двух частей, одновременно протекающих в двух ваннах. В то

в одну половину, в другой сталь должна быть готова к выпу­ ску; работа в обеих половинах печи должна происходить син­ хронно (рис. V.9).

Две половины печи, две ванны технологически работают в различных условиях. Там, где происходит плавление-доводка, жидкую ванну продувают кислородом; в этой ванне должно быть неравенство

Q SKS > (Qyx. г + <7потТ)

как условие генерации тепла. Вторая половина печи (вторая ванна), в которую произвели завалку и где идет прогрев шихты, получает необходимое тепло из соседней ванны. Тепло идет с отходящими газами из камеры, где происходит продувка, газы проходят камеру, находящуюся на прогреве, омывают шихту, отдают свое тепло и уходят в дымовую трубу. Печь ра­ ботает как прямоточная. Газы приносят из ванны, находя­ щейся на продувке, монооксид углерода, который сгорает над шихтой. Для второй ванны должно быть неравенство

(Qyx. т + QСО-*-СОа) > (QAUM+ <7потТ).

Жидкая ванна попеременно то с правой, то с левой стороны продувается кислородом. Для этой цели через свод над каждой ванной установлено по три фурмы. Продувка передельного чу­ гуна с учетом его физического тепла, тепла экзотермических реакций окисления примесей и тепла догорания СО дает 3150 МДж. Это тепло расходуется на повышение энтальпии ванны (до 50% ), уходит с газами (до 20%) и ~30 % оста­ ется на компенсацию потерь тепла и переработку составляю­ щих шихты — лома и железной руды. Таким образом, двух­ ванная Сталеплавильная печь является по теплотехническим характеристикам самым эффективным сталеплавильным агрега­ том. Ее Коэффициент полезного использования тепла 0,8 выше КИПО мартеновской печи (0,3) и кислородного конвертера (0,55). Если распределение тепла сложилось неудачно или не­ обходимо переработать больше лома, надо дополнительно сжечь топливо, на этот случай установлены газо-кислородные горелки.

§ 2. Конструкции двухванных сталеплавильных печей

ДвухваИНые сталеплавильные печи (табл. V.4) — новый техно­ логический агрегат со своими своеобразными технологическими задачами и требованиями. Эти новые печи имеют много общего в конструкциях с мартеновскими печами, что позволяет на