СОВРЕМЕННЫЕ ПРИЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ДСП

Главные особенности организации ра­боты современных ДСП сводятся к следующему:

1. Переход на двустадийную техно­логию производства: а) быстрое рас­плавление в печи металлошихты, окисление углерода и фосфора, удале­ние окислительного шлака; б) оконча­тельное рафинирование (десульфурация, дегазация и т. п.) и доводка вне печи методами внепечной обработки.

2. Использование мощных и сверх­мощных трансформаторов (до 1000 кВ-А/т) и стремление к эффек­тивному использованию этой мощно­сти.

3. Возможно более полное исполь­зование тепла отходящих газов для предварительного подогрева металло­шихты.

4. Широкое применение для ин­тенсификации процессов нагрева и расплавления металлошихты кислоро­да и топливно-кислородных горелок (несмотря на повышенный угар ших­ты).

5. Повсеместное использование ус­тройства для водяного охлаждения от­дельных деталей конструкций печи, свода и стенок.

6. Организация непрерывного про­цесса плавления металлошихты в печи.

7. Стремление получать макси­мальную часовую производительность агрегата.

новые конструк­ции ДСП. Дать общую классифика­цию новых конструктивных решений пока еще затруднительно. Приведем несколько характерных примеров.

17.5.1. Топливно-дуговой сталепла­вильный агрегат(и двустадийный топ-ливно-дуговой сталеплавильный про­цесс в нем) разработан Челябинским научно-исследовательским институ-

том металлургии (Россия) на основа­нии опыта комбинированного ис­пользования в дуговых печах электро­энергии, газообразного и твердого топлива, а также теплоты отходящих технологических газов для предвари­тельного высокотемпературного на­грева лома. В топливно-дуговой стале­плавильный агрегат входят ДСП и многокамерный шахтный водоохлаж-даемый подогреватель лома (рис. 17.11). 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 пер-

Рис. 17.11.Топливно-дуговой сталеплавиль­ный агрегат:

/ — шахта; 2—газо-воздушные горелки; 3— высо­комощные вращающиеся топливно-кислородные горелки; 4— подовые фурмы для вдувания угля и кислорода; 5— стеновые кислородные фурмы; 6— внецентренный графитированный электрод

вой стадии лом, уже подогретый до ~ 700 "С в нижней камере шахты, на­гревается в объеме печи до температу­ры плавления только за счет сжигае­мого в кислороде топлива (природно­го газа и угольной пыли). На вто­рой стадии расплавление шихты и нагрев жидкой ванны проводятся при одновременном использовании элект­роэнергии и порошкообразного угля. За 4 мин до выпуска плавки с целью гомогенизации состава ванны и вы­равнивания ее температуры вдувание угля прекращают и плавку доводят только на электрических дугах. Для 100-т печи расчетная производитель­ность 900 тыс. т/год.

За счет высокотемпературного на­грева лома технологическими газами и использования больших количеств топлива расход электроэнергии может быть снижен до 180 кВт-ч/т, расход электродов — до менее 1,2 кг/т. При этом по сравнению с обычной ДСП затраты первичной энергии на вып­лавку стали могут быть уменьшены в 1,5—1,6 раза, что способствует не толь­ко повышению экономической эф­фективности процесса, но и улучше­нию экологии.

17.5.2. Двухэлектродная дуговая печь постоянного тока разработана фирмами Японии и Швейцарии. Пер­вая такая печь емкостью 250т (мощ­ностью 100 MB • А, производительнос­тью 0,8 млн т/год) введена в эксплуа­тацию на заводе фирмы Tokyo Steel в 1996 г. Установка состоит из двух ос­новных элементов: овальной печи и системы загрузки лома (рис. 17.12). В последнюю входят криволинейный шахтный подогреватель и загрузочное устройство с двумя толкателями, рас­положенными на разных уровнях. Лом из бункера поступает в шахту и нагре­вается технологическими газами до температуры ~ 800 °С (температура выходящих газов около 200 °С).

Печь оборудована двумя верхними графитовыми электродами и двумя подовыми электродами, выполненны­ми из токопроводящих огнеупоров. Дуги отклонены к центру печи, куда загружается лом; этим достигается уменьшение тепловой нагрузки стен, в результате можно не устанавливать стеновые панели и снизить теплопоте-

Рис. 17.12.Двухэлектродная ДСП постоян­ного тока:

1 — бункер; 2— шахта; 3 — верхний толкатель; 4 — нижний толкатель

ри печи. Печь работает с очень боль­шой массой оставшегося от предыду­щей плавки расплава (110т при массе выпускаемой плавки 140т). Это обес­печивает постоянство условий работы печи (имеются в виду температура ме­талла, подводимая мощность, газовы­деление, температура технологических газов). Загрузка лома в шахту полнос­тью автоматизирована и основана на контроле уровня лома в шахте. Авто­матизированы процессы вдувания кислорода, углерода, шлакообразую-щих, управление перемещением гра­фитовых электродов.

Преимуществами такой печи явля­ются: 1)расход электроэнергии 260 кВт • ч при расходе вдуваемого угля 25 кг и кислорода 33 м³ на 1 т ста­ли; 2) снижение уровня шума (на 15— 20 дБ по сравнению с обычной дуго­вой печью постоянного тока); 3) сни­жение фликкера на 50—60 % по срав­нению с одноэлектродной дуговой печью постоянного тока; 4) уменьше­ние пылевыделения; 5) высокая доля токового времени плавки.

Так как все операции плавки авто­матизированы, ожидается, что печь в комплексе с печью-ковшом будут об­служивать только два оператора.

Двухэлектродные печи постоянного тока конструкции фирмы Danieli рабо­тают на заводах фирмы Hylsa (Мекси­ка) в Монтеррее (емкость 135т, мощ­ность трансформатора 208 MB • А, шихта —лом, холодные и горячие ме-таллизованные окатыши) и в Пуэбло.

17.5.3. ДСП постоянного тока Comelt с несколькиминаклонными под углом 40° электродами,пропущенны­ми через периферийную часть свода, и с сочлененной со сводом шахтой, где происходит подогрев лома отходящи­ми газами, разработана австрийской фирмой Voest Alpine Industrie-anlagenbau. Опытная печь постоянно­го тока с четырьмя графитовыми элек­тродами диаметром 250 мм и подовым анодом (рис. 17.13) была сооружена на базе плазменной печи емкостью 50т на заводе в Линце (Австрия). Дуги длиной 0,5—1,2 м горят по оси элект­родов, образуя в шихте полости дли­ной до 1,7 м. Лом поступает по транс­портеру в верхнюю часть шахты со скоростью около 25 т/мин. После вы­пуска металла в печь загружают 60— 80 % всей шихты вместе с известью и коксом. Печь оборудована тремя газо­кислородными горелками и тремя кислородными фурмами для дожига­ния СО. Каждая пара электродов пи­тается через свой трансформатор мощностью 48 MB • А. Максимальные значения силы тока и напряжения на дуге составляют соответственно 29 кА и 850 В. Печь тщательно герметизиро­вана; отходящие газы проходят через слой шихты. Собираемую пыль можно возвращать в печь, вдувая с током азо­та через полый электрод. Плавку ведут под вспененным шлаком.

При емкости печи Comelt более 150 т продолжительность плавки дол­жна быть менее 40 мин. При этом по сравнению с обычной дуговой печью общая экономия энергии составит около 100 кВт • ч/т, расход электродов будет на 30 % меньше (0,9 вместо 1,4 кг/т), снизятся удельные капиталь­ные расходы и затраты на ремонт (на 15—20%). Конструкция печи Comelt обеспечивает полное улавливание вы­деляющихся газов при уменьшении их объема на 70 %, снижение шумовыде-ления на 15—20 дБ, уменьшение фликкера.

Рис. 17.13.ДСП постоянного тока Comelt

17.5.4. ДСП Consteel постоянного тока с непрерывной загрузкой металло-шихты,подогретой в тоннельной печи отходящими газами (рис. 17.14), впер­вые была введена в эксплуатацию в 1990г. на заводе фирмы Florida Steel, США. Емкость печи 74т, производи­тельность 54 т/ч при мощности транс­форматора 24 МБ • А. За время работы процесс был значительно усовершен­ствован: исключены топливно-кисло-родные горелки для подогрева лома в тоннельной печи, изменена система охлаждения конвейера, расходуемые кислородные фурмы заменены на во-доохлаждаемые, введен свод над за­грузочной частью нагревательной печи. В результате в 1995 г. средний удельный расход электроэнергии со­ставил 389 кВт•ч/т, кислорода — 22 м³/т (без использования природно­го газа), электродов—1,7 кг/т. При подогреве лома до 540 °С получена экономия расхода электроэнергии 109 кВт • ч/т стальной заготовки.

Аналогичные печи введены в эксп­луатацию на заводах Kyoei Stell, Япо­ния (печь постоянного тока с транс­форматором мощностью 51 МВт, ем­костью 192т), Nucor Steel, США (печь постоянного тока с трансформатором мощностью 39 МВт) и Jersey Steel, США (печь переменного тока с транс­форматором мощностью 35 МВт).

Производительность этих печей соста­вила соответственно 120; 92 и 82 т/ч при удельных расходах на 1 т стали: электроэнергии 320; 351 и 390 кВт-ч, кислорода 34; 33,4 и 23 м³ и электро­дов 1,2; 1,3 и 1,75кг.

На установке фирмы Nippon Steel Plant and Machinery Division (Япония) усовершенствован нагрев лома на конвейере. Горячие отходящие газы проходят сквозь слой лома, а не над ним, как в первых печах Consteel, что повышает эффективность нагрева лома.

Преимуществами печи Consteel яв­ляются снижение шумовыделения, выбросов пыли на 40 % и значитель­ное снижение издержек производства. К недостаткам этой печи следует от­нести необходимость тщательной под­готовки металлошихты к загрузке по размерам кусков и большую протя­женность эстакады для загрузочного конвейера.

17.5.5. Шахтная дуговая печь с удерживающими пальцамиразработана фирмой Fuchs Systemtechnik, Герма­ния (рис. 17.15). Шахта этой печи в нижней части оборудована водоох-лаждаемыми пальцами, удерживаю­щими лом уже в период рафинирова­ния предыдущей плавки. После вы­пуска стали пальцы «открываются» и горячий лом падает в жидкую массу

Рис 17.14.ДСП Consteel:

1 — магнитный кран; 2 — загрузочный конвейер; 3~ подогреватель; 4 — печь; 5—сталевоз

Рис. 17.15.Шахтная ДСП с удерживающими пальцами и непрерывной подачей металло­шихты:

и —схема; б— реконструкция обычной ДСП; в —

общий вид в цехе (см. рис. 17.15, б, в на цветной

вклейке)

металла и шлака, оставшихся от пре­дыдущей плавки, затем сразу в.шахту загружается вторая корзина.

При плавке стали в этой печи в шихту могут входить металлизованные окатыши, твердый или жидкий чугун либо 100 % лома. Показатели работы шахтных печей с удерживающими пальцами очень высоки, поэтому они быстро нашли применение во всем мире; в 1996г. в эксплуатацию введе­ны две такие печи, в 1997г.—три, в 1998 г. — шесть печей и т. д. В августе 1998г. 120-т печь такой конструкции (мощность трансформатора 85 MB • А) пущена в России на комбинате «Се­версталь» (г. Череповец).

В результате дальнейшего развития шахтной дуговой печи с удерживаю­щими пальцами появилась двухкамер­ная шахтная дуговая печь с удержива­ющими пальцами типа MSP (Multi­stage Scrap Preheater — многокамер­ный подогрев лома) конструкции фирмы Mannesmann Demag Metal­lurgy, Германия. Лом в шахте этой печи подогревается в двух камерах, разделенных удерживающими пальца­ми, что гарантирует более полное ис-

пользование теплоты дожигания тех­нологических газов. При работе на шихте, состоящей только из лома, рас­ход электроэнергии в такой печи со­ставляет менее 290 кВт • ч/т. Печь рас­считана на использование в шихте жидкого чугуна, что позволит допол­нительно уменьшить расход электро­энергии. На рис. 17.16 показана схема двухкамерной (двухкорпусной) 135-т печи постоянного тока с удерживаю­щими пальцами с трансформатором мощностью 156 MB • А. Печь установ­лена в Монтеррее (Мексика). В шихте используется до 55 % металлизованных окатышей.

Стремление в максимальной степе­ни использовать мощность трансфор­матора, тепло, аккумулированное кладкой, и тепло отходящих газов привело к созданию серии конструк­ций двухкорпусных и двухшахтных ДСП.

Двухкорпусная дуговая печь с од­ним источником питания, электро­дом-катодом (тремя электродами на печи переменного тока) и короткой сетью имеет две ванны: когда в одной идет расплавление металлошихты ду­гами, другая находится в режиме за­грузки и подогрева шихты. Двухкор­пусная печь с одним источником пи-

Рис. 17.16.Шахтная ДСП (с удерживающи­ми пальцами) постоянного тока:

/ — окатыши + известь + углерод; 2 —нагретый

лом; 3 — две фурмы; 4— четыре горелки (О₂ + СН₄);

5— охлажденные газы СО₂/0₂

тания может иметь два комплекта то-коподвода и электродов (рис. 17.17) отдельно для каждого из корпусов, что позволяет еще более сокращать бесто­ковое время работы печи. На установ­ке используют два способа подогрева лома: первый заключается в по­даче технологических газов из находя­щегося под нагрузкой корпуса в «от­ключенный» корпус; при втором способе лом подогревают с помощью топливно-кислородных горелок, уста­новленных в корпусах.

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 большую экономию капи­тальных затрат (минимум 35 % 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 ра­ботают во многих странах (в Японии, США, Франции, Индии и др.). В зави­симости от величины садки, мощнос­ти трансформатора, типа шихты (лом, горячие железосодержащие брикеты, твердый чугун, жидкий чугун и т. п.) производительность таких печей ко­леблется в пределах 1,0—1,6 млн. т/год.

Разновидностью двухкорпусных ДСП являются двухшахтные печи. В качестве примера на рис. 17.18 пред­ставлена работа двухшахтной печи за­вода SAM Montereau.

Две зеркально установленные шахт­ные печи емкостью по 90 т обслужива­ются одним трансформатором мощно­стью 96 MB • А с одной системой элек­тродов. Печь оборудована 12 горелка­ми (по 6 на каждый корпус) мощностью по 3 МВт, четырьмя ма­нипуляторами, системами управления дугами, перемешивания аргоном, по-

Рис. 17.17.Двухкорпусная ДСП постоянного тока с диаметром кожуха 7,6 м фирмы Gallatin

Steel, США

Рис. 17.18.Схема работы двухшахтной ДСП

дачи извести и углеродсодержащих материалов. Четыре горелки располо­жены в шахте, одна — в рабочем окне и одна — вблизи выпускного отвер­стия. В подине установлено пять по­ристых вставок для продувки ванны азотом. Своды снабжены соедини­тельными патрубками с трехходовым краном дроссельного типа, позволяю­щим направлять часть отходящих га­зов от одной печи в другую. Последовательность работы двухшахтной печи представлена на рис. 17.18, а — д.

При выпуске плавки из печи Б электрододержатель перемещается к печи А, где начинается расплавление шихты. На начальной стадии расплав­ления шихты в печи А в печи Б начи­нается загрузка. В этот период в печь Б загружают 75 % завалки. Горелки в печи Б работают на полную мощ­ность. Когда в печи А идет рафиниро­вание металла, отходящий газ направ­ляют в печь Б для подогрева лома на подине и в шахте. В это время в шахту печи Б загружают остаток лома. Когда печь А готова к выпуску плавки, печь Б должна быть полностью загружена ломом, чтобы избежать перерывов в энергоподводе. Время вспомогатель­ных операций при такой работе уменьшается до 3 мин и время под нагрузкой достигает 92 % плавки. В 1995 г. средние удельные расходы на двухшахтной ДСП этой фирмы при массе плавки 95 т составили: электро­энергии 365 кВт • ч, электродов 1,45 кг, кислорода 30,0 м³, природного газа 8,0м³, загружаемого угля 11,5кг, угольного порошка 5,0 кг. Производи­тельность печи составила 105 т/ч.

Появляются все новые варианты конструкций двухкорпусных агрега­тов.

Сочетание преимуществ конвер­терного и электросталеплавильного производств может быть получено при использовании Arcon-процесса, раз­работанного фирмой Concast Standard AG, Швейцария. Arcon (Arc in converter) — двухкорпусный агрегат, состоящий из конвертера с верхней кислородной продувкой и одноэлект-родной ДСП постоянного тока (рис. 17.19). В каждом из корпусов кисло­родная фурма 1 может быть заменена общим графитированным электро­дом 2 и наоборот. Размеры корпусов соответствуют размерам типового конвертера. Днище каждого корпуса выполнено из электропроводных пе-риклазографитовых огнеупоров и име­ет подовый пластинчатый медный электрод. Для футеровки стен корпуса использованы периклазографитовые огнеупоры. Выпускное отверстие рас­положено в периферийной части то-копроводящей подины.

271

Рис. 17.19.Двухкорпусный агрегат Агсоп

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 СО техноло­гических газов. Электрическое пита­ние агрегата осуществляют с исполь­зованием шестипульсного выпрями­тельного блока, обеспечивающего подвод тока 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 Агсоп имеет производи­тельность 1,6 млн. т/год. В качестве металлошихты используют жидкий чугун (40 %), гранулированный чугун (5 %) и горячебрикетированное губча­тое железо (55 %). Масса выпускаемой плавки 170т (170т стали выпускают каждые 46 мин), продолжительность работы агрегата 7300 ч в год. Цикл ра­боты агрегата составляет 92 мин. Тех­нология основана на использовании оставленного от предыдущей плавки жидкого расплава массой 50 т, т. е. ем­кость каждого корпуса 220т 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 75т 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 (35 т), гранулированный чугун (10 т), 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 ведут дуговой нагрев ванны в течение 37 мин при подводимой мощности 60 МВт. По ходу дугового нагрева не­прерывно загружают 70 т горячебри-кетированного губчатого железа. Че­рез боковое окно с помощью фурм ма­нипулятора вдувают порошкообраз­ные известь, домолит 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 удельный расход электроэнергии составляет 225 кВт • ч, кислорода — 45 м³, электродов — 0,7 кг! Токовое время работы двухкорпусного агрегата достигает 95%.

Комбинация конвертера и дуговой печи в одном агрегате дает следующие преимущества по сравнению с обыч­ной дуговой печью: 1) широкий выбор металлошихты; 2) высокая производи­тельность; 3) низкий расход электро­энергии в результате использования химической энергии окисления при месей металлошихты; 4) уменьшение требуемой электрической мощности; 5) снижение удельного расхода элект­родов; 6) меньшее влияние на токо-подводящие сети; 7) возможность ра­боты при маломощных электросетях; 8) снижение затрат на электрообору­дование.

Фирма Mannesmann Demag Metallurgy разработала конструкцию двухкорпусной печи переменного тока, подобную печи Агсоп, назвав ее Conarc (Converter-arc-furnace) (рис. 17.20). Эта печь характеризуется гиб­костью в выборе сырья и источников энергии. Часть кислорода (до 85 %) вдувается через многосопловую верх­нюю фурму с интенсивностью до 330 м³/мин. Расход электроэнергии составляет 187—244 кВт • ч/т.

Приведенные примеры показывают, что современные технологии производ­ства стали в ДСП существенно отлича­ются от традиционных. При этом воз­никает ряд проблем и вопросов, на ко­торые пока нет окончательных ответов.

Какая шихта предпочтительнее?Традиционной шихтой ДСП является металлолом. В настоящее время в мире сложился дефицит качественно­го металлолома (см. гл. 4), который сохранится и в обозримом будущем. Варианты выхода из ситуации: исполь­зование губчатого железа и жидкого продукта процессов ПЖВ (см. гл. 7),

Рис. 17.20.Двухкорпусный агрегат Conarc

твердого или жидкого чугуна; получе­ние и использование новых видов ме­талл ошихты. В России — это получе­ние материала суперком (или синти-ком), за рубежом — карбиды железа (см. гл. 4) или новый материал — один из видов первородной шихты, полу­чившей название ITmk3 (Ironmaking-Techono-logy-mark-three — технология получения железа (чугуна) номер три). Первородную шихту ITmk3, содержа­щую 97-98 % Fe, 2 % С, 0,17 % S, по­лучают восстановлением рудной мело­чи углем при 1350—1500 °С. Этот про­дукт, практически чистое железо, мо­жет быть получен в жидком виде или в виде дроби.

В каждом конкретном случае тех­нологи принимают решение сами. В некоторых электросталеплавильных печах, расположенных вблизи от «ис­точника» чугуна, его эффективнее ис­пользовать жидким, так как при этом обеспечивается поступление значитель­ного количества тепла (100 кВт • ч/т и более), уменьшение расхода электро­энергии, электродов и снижение уровня остаточных примесей при по­вышении производительности печи. В некоторых случаях целесообразно получать чугун в вагранках с кисло­родным дутьем, так как в этом случае снижаются расходы на очистку отхо­дящих газов, создаются условия для переработки загрязненного лома и по­является возможность уменьшить на­грузку на систему очистки газов дуго­вой печи. Еще более перспективно ис­пользование жидкого чугуна, получае­мого на установках ПЖВ.

Пути снижения расхода электроэнер­гии.Удельный расход электроэнергии при плавке стали в ДСП зависит от та­ких факторов, как: 1) конструкция и емкость печи, мощность трансформа­тора; 2) наличие сырьевых материалов; 3) портфель заказов; 4) технология плавки; 5) дожигание технологических газов; 6) вдувание кислорода; 7) пред­варительный подогрев лома; 8) автома­тизация процесса; 9) использование альтернативных источников энергии и т. д. Удельный расход электроэнергии на печах постоянного или переменного тока (однокорпусных или двухкорпус-ных) примерно одинаков. Различие вносят только операции дожигания

ЛТО технологических газов и подогрева шихты (шахтные печи и печь Consteel), которые способствуют снижению рас­хода электроэнергии во всех случаях. Минимальный расход электроэнергии на двухэлектродных печах постоянного тока и печах Contiarc обусловлен боль­шей эффективностью электрических дуг и уменьшением теплопотерь при большей газоплотности печей. Сни­жение удельного расхода электро­энергии до уровня менее 200 кВт • ч/т при работе двухкорпусных печей по технологии Агсоп или Сопагс получе­но за счет тепла, вносимого жидким чугуном.

Расход электроэнергии заметно снижается при использовании газо­кислородных горелок и кислородных фурм (или «копий») в процессе рас­плавления металлошихты. Однако при этом существенно возрастает угар металла, достигая 6-8 % и более. При решении вопроса об использовании таких способов интенсификации про­цессов необходимо анализировать структуру себестоимости стали и вли­яния на нее как оплаты труда персона­ла, так и стоимости металлошихты.

На рис. 17.21 представлен вариант расчета общего расхода энергии для трех технологических схем сталепла­вильных процессов. В соответствии с данным вариантом минимальный рас­ход энергии имеет место при перера­ботке в ДСП металлолома.

Проблема электродов.На ДСП при­меняют, как правило, графитирован-ные электроды (они дороже, чем угольные, но обладают более высоки­ми свойствами по таким показателям, как плотность, механическая проч­ность, теплопроводность, допустимая плотность тока, температура окисле-

Рис. 17.21.Удельный расход энергии (ГДж/т жидкой стали) на отдельных стадиях процессов по трем схемам производства стали-проката:

а - интегрированный металлургический завод производительностью 3-5 млн. т/год; б -завод производи­тельностью 1—2 млн. т/год, работающий по схеме прямое получение железа — электроплавка; в — мини-за­вод производительностью 0,5-1,0 млн. т/год

ния). Расход электродов для ДСП, ра­ботающих по традиционной техноло­гии, 5—6 кг/т стали; затраты на элект­роды составляют 8—15 % себестоимо­сти стали, поэтому снижение расхода электродов — важная производствен­но-экономическая проблема.

Такие приемы, как покрытие по­верхности электродов защитными со­ставами или использование водяного охлаждения срединной полости элект­рода, позволяют снизить расход элект­родов. Естественно, что расход элект­родов снижается (при их хорошем ка­честве) по мере повышения произво­дительности ДСП. Расход электродов в современных высокопроизводитель­ных ДСП 1—3 кг/т стали (на ДСП по­стоянного тока расход электродов не­сколько ниже, чем на ДСП перемен­ного тока).

На мощных современных ДСП требуются электроды большого диа­метра — более 600 и даже 700 мм. По отечественному ГОСТ 4426—71 диа­метр электродов составляет от 75 до 555 мм. Производство качественных электродов больших диаметров требу­ет сложной технологии. В настоящее время электроды диаметром 600 мм и более производятся всего в несколь­ких промышленно развитых странах.

Как решать проблемы ресурсосбере­жения и экологии?Высокомощные ДСП характеризуются значительным выделением пыли. На шахтных печах выделение пыли ниже; меньше пыли выделяется на ДСП постоянного тока. Однако проблема улавливания пыли остается для печей всех конструкций. При этом важными являются, по крайней мере, три момента, которые приходится иметь в виду:

а) по мере усиления средств газо-пылеотсоса увеличиваются скорости газовых потоков в объеме печи, что, в свою очередь, отрицательно влияет на угар металла и электродов;

б) в последние годы для России ха­рактерно заметное увеличение авто­парка, например, возросло число за­рубежных автомашин, на которых обычно более основательна антикор­розионная обработка с использовани­ем цинковых покрытий и др.; растет доля соответствующего металлолома, и улавливание пыли становится более

целесообразным и с экономической точки зрения (см. п. 25.10.3);

в) последние годы характеризуются непрерывным ростом использования различных пластиков, полихлорвини­ловых покрытий и т. п. Соответствую­щие отходы попадают с металлоломом в печь, т. е. в процессе нагрева в печи образуются различные летучие орга­нические соединения, в том числе ди­оксины и фураны (см. гл. 26). Решать эту проблему очень трудно, но необ­ходимо. Эти вопросы более подробно рассмотрены ниже, в материалах шес­той части.