Шихтовые материалы

Стальной лом (скрап): товарный (поступающий со стороны) и собственные (оборотные) отходы. Оборотные отходы образуются по всему технологическому циклу производства продукции и практически полностью используются в сфере своего производства. Ресурсы лома являются определяющим фактором в формировании структуры производства стали по способам выплавки в каждой стране. Средний удельный расход лома Р_уд связан со структурой сталеплавильного производства следующим соотношением:

Р_уд = К_эЭ + К_кК + К_мМ,

где К_э, К_к, К_м – средний удельный расход лома соответственно электросталеплавильных, конвертерных и мартеновских цехах, кг/т; Э, К, М – доля этих способов производства. На заводах Втормета для переработки лома применяют пакетирование, ножничную резку, брикетирование, дробление и переплав стружки.

Для снижения расхода электроэнергии лом предварительно нагревается до 200 – 250 ^оС. Предварительный подогрев лома улучшает плавление благодаря более устойчивому горению дуг. При этом сокращаются продолжительность плавки, расход электроэнергии и электродов. Использование для подогрева лома теплоты отходящих газов повышает степень использования электроэнергии.

Первые разработки по предварительному подогреву лома включали технологии подогрева лома отходящими газами в загрузочных корзинах, специальных камерах нагрева. Установки нагрева лома вне печи имеют существенные недостатки, поэтому немецкая фирма Fuchs Systemtechnik создала печь с шахтой для внутреннего подогрева лома. Такая печь емкостью 150 т работает на ОАО «Северсталь» (г. Череповец). Лом подогревается в шахте за счет теплоты отходящих газов и с помощью газокислородных горелок мощностью по 4 МВт, встроенных в нижнюю часть шахты.

Конвертерная система подогрева лома реализована в печи системы «Consteel», в которой подогреватель лома имеет длину до 24 м.

Чугун традиционно применяется для повышения содержания углерода в шихте. Поскольку он имеет высокую (по сравнению с ломом) стоимость, его использование в электроплавке значительно уменьшилось. Сейчас его применяют, в основном, для разбавления некачественного лома (понижения содержания вредных примесей в расплаве).

Использование металлизованного сырья в электроплавке имеет следующие преимущества: химический состав точно известен, сырье однородно и в нем отсутствуют нежелательные примеси; растет производительность печи; при плавлении меньше шума; допускается расширение производства при минимальных капитальных затратах.

Суперком (синтеком) - э то новый тип металлошихты, его название – комбинация букв от слов «суперкомпозит оксид металла». В качестве основы в этом материале содержится чугун (70-90%) и твердые окислители в виде окатышей, концентрата железной руды, агломерата (10-30%). Суперком имеет вид чушек с равномерно распределенными по их объему минеральными компонентами. Он может использоваться и в качестве самостоятельного вида шихты, и в сочетании с другими (традиционными) материалами для электроплавки. Главное достоинство материала – высокая чистота по примесям цветных металлов, что позволяет выплавлять стали любого сортамента (листовые, высокопрочные конструкционные, рельсовые, котловые и др.). При этом уменьшается выход годного металла на 1т металлозовалки и растет удельный расход электроэнергии из-за необходимости восстановления оксидов железа рудной части суперкома. Наличие суперкома устраняет зависимость производства стали от конъюнктуры рынка, лома.

Карбид железа в качестве шихтового материала может частично и даже полностью заменить чугун и скрап. Отсутствие вредных примесей обеспечивает получение высококачественного металла при экономии электроэнергии и капитальных затрат. Ухудшение качества скрапа и его удорожание позволяет считать карбид железа перспективным материалом для электрометаллургии.

В качестве шлакообразующего материала используются известь, известняк, флюсы (плавиковый шпат, шамотный бой).

Наиболее широко как окислитель применяют газообразный кислород и железную руду (наилучшей рудой для электроплавки является сухой красный железняк криворожского месторождения). Иногда в качестве окислителя используют металлизованные окатыши с пониженной степенью металлизации.

Для получения требуемого содержания углерода добавляют углеродосодержащие вещества: мелкие отходы производства графитированных электродов и изделий, электродный бой, кокс.

Для российской металлургии одной из важнейших проблем является снижение удельных расходов исходных материалов и энергии, т.к. доля энергоресурсов в себестоимости продукции постоянно растет, достигая 25 – 30 %, что почти вдвое превышает это значение в странах ЕЭС.

Удельный расход металлошихты на 1 т стали является главным показателем расхода материалов в сталеплавильном производстве. Анализ эффективности металлургических процессов и оборудования основывается на тепловых балансах. Показатель расхода энергии на единицу производственной продукции – затраты тепловой энергии (энергоемкость). Энергозатраты выражаются в величине тепловой энергии – ГДж/т (МДж/кг), либо в расходе условного топлива при его теплотворной способности, равной 29,4 МДж/кг (кг у.т./т).

Данные, приведенные в табл. 20 и 21, дают характеристику энергоемкости материалов и конечной продукции – стали, а также удельного расхода металлошихты.

Таблица 20

Энергоемкость основных материалов сталеплавильного производства

Наиболее энергоемким материалом является чугун, который определяет величину энергоемкости производимой на его основе стали.

Улучшение экономических и технических показателей работы плавильных агрегатов, улучшение экологических условий связано с внедрением энерго- и ресурсосберегающих технологий.

Таблица 21

Значения энергозатрат на 1 т стали