Выбор и расчет технологии получения стали марки 20Л в дсп

Топливно – дуговой сталеплавильный агрегат - разработан Челябинским НИИМ. В состав агрегата входит дуговая сталеплавильная печь и многокамерный шахтный водохлаждаемый подогреватель лома (рис. 15.9).
Печь оборудована эркерными топливно-кислородными горелками мощностью по 25-30 МВт каждая и фурмами для вдувания угля и кислорода. В стенах печи установлены также кислородные фурмы для дожигания технологических газов.
Плавка в топливно-дуговом агрегате проводится в две стадии. На первой стадии уже подогретый до примерно 700 °С в нижней камере шахты лом нагревается в объеме печи до температуры плавления только за счет топлива: природного газа и угольной пыли, которые сжигаются в кислороде. На второй стадии расплавление шихты и нагрев жидкой ванны проводятся при одновременном использовании электроэнергии и порошкообразного угля. За 4 минуты до выпуска плавки с целью гомогенизации ванны по составу и температуре вдувание угля прекращается и плавка доводится только на электрических дугах.
Основные показатели (проектные) для агрегата емкостью 100 тонн жидкого металла:

• 
  общая продолжительность плавки – 40 мин,
  
• 
  расход электроэнергии – 128 кВт-ч/т,
  
• 
  расход природного газа – 22.3 м³/т,
  
• 
  расход углерода – 22.6 кг/т,
  
• 
  расход кислорода – 74.8 м³/т,
  
• 
  расход электродов – 1.2 кг/т.
  

Двухкорпусная дуговая сталеплавильная печь явилась результатом стремления увеличить долю токового времени плавки. Двухкорпусная дуговая печь с одним источником питания, электродом-катодом (тремя электродами на печи переменного тока) и короткой сетью имеет две ванны. В то время как в одном из корпусов печи идет расплавление металлошихты дугами, в другой - загружается и подогревается шихта.
Двухкорпусная печь с одним источником питания может иметь два комплекта токоподвода и электродов отдельно для каждого из корпусов, что позволяет еще более сокращать бестоковое время работы печи.
Используется два способа подогрева лома. Первый способ заключается в подаче технологических газов из находящегося под нагрузкой корпуса в "отключенный" корпус. Второй способ заключается в подогреве лома с помощью топливно-кислородных горелок, установленных в корпусах. Первый способ, несмотря на уменьшение энергопотребления при плавке, запрещен к использованию органами по охране окружающей среды, например в
Люксембурге, в связи с большой долей органических материалов в металлошихте.
Использование двухкорпусных печей позволяет увеличить производительность при существующей мощности трансформатора или уменьшить мощность трансформатора при существующей производительности.
Двухкорпусная печь по сравнению с двумя печами той же емкости обеспечивает экономию минимум 35 % капитальных затрат (без учета расходов на сооружение подстанции), а также сокращение продолжительности плавки на 40 % и снижение расхода электроэнергии на 40—60 кВт-ч/т.
Двухкорпусные печи могут работать на шихте, состоящей из лома, жидкого и твердого чугуна, карбида железа, горячебрикетированного и губчатого железа. В частности, при плавке на шихте из жидкого чугуна и лома можно получить сталь для производства высококачественного листа. В двухкорпусной печи в одном из корпусов можно вести плавку металла на шихте из горячебрикетированного или губчатого железа, в другом корпусе -проводить продувку жидкого чугуна как в конвертере.
Аrсоn – процесс. Сочетание преимуществ конвертерного и электросталеплавильного производств может быть получено при использовании Аrсоn - процесса, разработанного фирмой Concast Standart AG. Аrсоn (АRC[электрическая дуга] in CONverter) - двухкорпусный агрегат, состоящий из конвертера с верхней кислородной продувкой и одноэлектродной дуговой печи постоянного тока (рис. 15.11).

Рисунок 4 - Двухкорпусный агрегат Аrсоn
В каждом из корпусов кислородная фурма может быть заменена общим графитированным электродом и наоборот. Размеры корпусов отвечают размерам типового конвертера. Днище каждого корпуса выполнено из электропроводных периклазо - графитовых огнеупоров и имеет подовый пластинчатый медный электрод. Для футеровки стен корпуса использованы периклазо - графитовые огнеупоры. Выпускное отверстие расположено в периферийной части токопроводящей подины. Чугун заливают через горловину корпуса или с помощью желоба через боковое окно, являющееся частью футеровки корпуса. Окно при работе корпуса по режиму дуговой печи служит для ввода фурм для вдувания извести, угля и кислорода, манипулятора и спуска шлака. Общий для обоих корпусов графитированный электрод крепится на электрододержателе, расположенном между корпусами со стороны выпускного отверстия. Кислородные фурмы, отдельные для каждого из корпусов, имеют дополнительные боковые сопла для вдувания кислорода на дожигание монооксида углерода технологических газов. Электрическое питание агрегата осуществляют с использованием шестиимпульсного выпрямительного блока, позволяющего подводить ток силой до 80 кА.
Подстанция с печным трансформатором и выпрямительным блоком расположена рядом с агрегатом. Помещение для управления работой корпусов общее, однако каждый корпус оснащен самостоятельным комплексом контрольно-измерительных приборов.
Агрегат Аrсоn имеет производительность 1,6 млн т/год. В качестве шихты используют жидкий чугун (40%), гранулированный чугун (5%) и горячебрикетированное губчатое железо (55%). Масса выпускаемой плавки - 170 т, продолжительность работы агрегата 7300 ч в год (170 т стали выпускают через 46 мин). Цикл работы агрегата составляет 92 мин. Работа проводится с оставленным от предыдущей плавки жидким расплавом массой 50 т, то есть каждый корпус имеет вместимость 220 т жидкой стали.
После выпуска плавки (в течение 5 мин) из корпуса 1 проводят осмотр и текущий ремонт шиберного затвора, выпускного отверстия и т.п. На оставшуюся от предыдущей плавки жидкую массу стали и шлака загружают ферроалюминий или ферросилиций для предотвращения вскипания ванны при последующей заливке чугуна. Затем через желоб заливают 75 т чугуна, выводят желоб, закрывают боковое окно, поворачивают кислородную фурму, опускают ее в рабочее пространство и проводят продувку кислородом с интенсивностью 12 тыс.м³/ч в течение 27 мин. По ходу продувки через горловину непрерывно загружают горячебрикетированное губчатое железо (35т), гранулированный чугун (10т), известь и доломит. По окончании продувки фурму поднимают, отворачивают в сторону и на ее место поворачивают электрод от корпуса № 2. Электрод опускают в рабочее пространство, зажигают дугу и проводят дуговой нагрев ванны в течение 37 мин при подводимой мощности 60 МВт. По ходу дугового нагрева непрерывно загружают 70т горячебрикетированного губчатого железа. Через боковое окно с помощью фурм манипулятора вдувают порошкообразные известь, доломит и уголь для формирования вспененного шлака. Затем на 7 мин снижают подводимую мощность до 10 МВт и скачивают шлак. Перед выпуском плавки электрод поднимают и переводят на корпус №2, где в это время заканчивается продувка ванны кислородом.
При такой работе расход электроэнергии составляет 225 кВт-ч/т, кислорода - 45 м3/т, электродов - 0,7 кг/т. Токовое время работы двухкорпусного агрегата достигает 95 %. Общее активное время работы (продувка и дуговой нагрев) превышает 150%.
Комбинация конвертера и дуговой печи в одном агрегате дает следующие преимущества по сравнению с обычной дуговой печью:

• 
  широкий выбор металлошихты;
  
• 
  высокая производительность;
  
• 
  низкий расход электроэнергии в результате использования химической энергии окисления примесей металлошихты;
  
• 
  уменьшение требуемой электрической мощности;
  
• 
  снижение удельного расхода электродов;
  
• 
  меньшее влияние на токоподводящие сети, возможность работы при маломощных электросетях;
  
• 
  снижение затрат на электрооборудование.