Выбор и расчет технологии получения стали марки 20Л в дсп

ВВЕДЕНИЕ

Перспективы развития производства стали
Существующая технологическая схема получения чёрных металлов (чугуна и стали) рассчитана на потребление качественного сырья и выплавки металла обыкновенного качества. Но качество природного сырья непрерывно снижается, а требования к качеству металла постоянно повышается. В будущем разрыв между качеством сырья и металлопродукции будет возрастать. Это связано с тем, что запасы высококачественного сырья истощены или находятся в необжитых районах, а также ухудшением горногеологических условий добычи и необходимостью организации дальних перевозок. Поэтому работа по существующей технологической схеме может привести к дальнейшему снижению эффективности получения чёрных металлов. Необходимы коренные изменения в этой схеме, предусматривающие применение принципиально новых технологических процессов и агрегатов.
Эти изменения потребуют больших затрат и продолжительного времени. Это связано с несколькими причинами. Во-первых, новые технологические процессы получения чёрных металлов пока находятся в стадии разработки, которые ведутся крайне медленно. Во-вторых, основные фонды чёрной металлургии огромны и для их обновления потребуется несколько десятилетий. В ближайшей перспективе наряду с разработкой и промышленным освоением новых процессов необходимо добиться повышения эффективности использования имеющихся основных фондов.
В ближайшие годы эффективность производства чёрных металлов можно повысить за счёт развития следующих направлений:
-снижение стоимости чугуна;
-замена доменного процесса жидкофазным бескоксовым восстановлением железа из дешёвого рудного сырья;
-повышение эффективности кислородо-конвертного производства стали за счёт использования синтетического чугуна;
-использование эффективных методов рафинирования металла.
Снижение стоимости чугуна. Ввиду того, что при традиционной технологии основную долю (60 - 70 %) себестоимости стали составляет стоимость сырья и прежде всего чугуна, являющегося основным видом сырья, любое снижение стоимости его производства ведёт к существенному снижению себестоимости стали. Для этого используются мероприятия (замена части кокса на дешевые виды каменных углей, вдуваемых в виде пыли и др.), ведущие к
снижению стоимости чугуна. Однако, получение чугуна по традиционной технологии в доменных печах, для эффективной работы которых требуется только высококачественное железорудное сырьё (окатыши, агломерат) и топливо (кокс), снижение себестоимости чугуна в будущем не представляется возможным.
Замена доменного процесса жидкофазным бескоксовым востановлением железа из дешёвого рудного сырья. Этот технологический процесс кроме замены кокса и использования низкокачественного рудного сырья должен включать плавление лома в шахтной печи, отапливаемой технологическими газами процесса жидкофазного восстановления (вторичными энергоресурсами), и непрерывную разливку стали.
Указанная технологическая схема производства металла может обеспечить значительное снижение себестоимости стали благодаря замене дорогостоящих видов первичного сырья дешёвым: кокса - энергетическими углями, агломерат и окатышей - дешёвой железной рудой (без обогащения или после неглубокого обогащения), а также в результате применения вторичных энергоресурсов для плавления лома.
Кроме того, плавление лома в шахтной печи позволяет упростить задачу выплавки высококачественной стали. В этом случае возможна организация выплавки стали двумя раздельными потоками:
-высококачественной из первичного металла (чугуна), отличающегося высокой чистотой по содержанию примесей цветных металлов;
-обычного качества из вторичного металла (лома), как правило, загрязненного примесями цветных металлов.
Однако, процессы жидкофазного безкоксового восстановления железа и плавления лома в шахтной печи пока находятся на стадии разработки и промышленного испытания. Поэтому в ближайшее время не следует ожидать перевода чёрной металлургии на новую производственно-технологическую схему.
Повышение эффективности кислородно-конвертерного производства стали за счёт использования синтетического чугуна. Новым технологическим процессом, промышленным освоением которого возможно повышение эффективности чёрной металлургии, является плавление лома в шахтной печи с получением синтетического чугуна, используемого в кислородно-конвертерном производстве. В этом случае, при получении синтетического чугуна может быть организовано удаление примесей цветных металлов, в частности меди. Это позволит решить проблему переработки лома , которая становится всё острее, и обеспечить эффективную работу кислородно-конвертерных цехов, дающую повышение производительности при одновременном снижении себестоимости стали и улучшении её качества.
Использование эффективных методов рафинирования металла. Методы рафинирования используются для повышения качества металла. Задача повышения качества стали должна решаться путём расширения применения различных видов ковшовой обработки металла. Из всех видов дополнительной обработки стали, применяемых в промышленности, относительно новым и дающим наибольший эффект повышения качества, является обработка её материалами, содержащими щёлочноземельные и редкоземельные металлы.
В настоящее время наиболее доступным и эффективным способом обработки является обработка силикокальцием.
Эффект повышения качества стали, достигаемый при обработке её кальцийсодержащими материалами, заключается в том, что кальций имеет очень высокое сродство к кислороду и сере и может обеспечивать снижение остаточного содержания этих вредных примесей в жидком металле до очень малых значений (менее 0,001-0,002 %). Кроме того, оксиды и сульфиды кальция, выделяющиеся при кристаллизации металла, образуют мелкодисперсные глобулярные и равномерно распределенные по объёму неметаллические включения, которые оказывают минимальное отрицательное влияние на свойства стали. Такое выделение неметаллических включений принято называть их модифицированием.
В настоящее время обработка стали кальцием имеет недостаточное распространение и сводится в основном к вдуванию порошка силикокальция в ковш. Поэтому важной задачей является расширение использования обработки стали кремнием, обеспечивая тем самым повышение качества металла в рамках существующего производственно-технологического процесса.
Таким образом становится ясно, что поскольку в технологии производства стали длительное время сохранится в металлошихте высокая доля чугуна, полученного из рудного сырья, существующий технологический процесс необходимо переводить на принципиально новую схему, предусматривающего переработку железорудного сырья в агрегатах бескоксового жидкофазного восстановления, плавления лома в шахтных печах с получением синтетического чугуна и выплавку стали в агрегатах непрерывного действия. Интенсификация производства стали возможна лишь при коренной перестройке её структуры.