Труды седьмого конгресса сталеплавильщиков
(г. Магнитогорск, 15—17 октября 2002 г.)
М.: Черметинформация, 2003. — С. 270—272.

Современная технология производства
в ЭСПЦ ЗАО «ММЗ “ИСТИЛ (Украина)”»

В.Н. Щербина, Р.Н. Пильчук, Г.И. Касьян, А.С. Гарченко

ЗАО «ММЗ “ИСТИЛ (Украина)”»

ЗАО «ММЗ “ИСТИЛ (Украина)”» — современное металлургическое предприятие, образованное на базе электросталеплавильного и обжимного цехов Донецкого металлургического завода. После проведенной в 1999—2000 гг. реконструкции в цехе установлены машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) универсального типа, установка «печь-ковш» (УПК), новая дуговая сталеплавильная печь (ДСП—120) переменного тока с системой «DANARC», установка вакуумирования стали типа VD/VOD. Все агрегаты фирмы «Danieli».

Проведенная реконструкция предприятия с привлечением иностранного капитала, вывела завод на качественно новый уровень производства, открыла широкие перспективы как для дальнейшего совершенствования технологии, так и для увеличения объемов производства, расширения сортамента продукции, повышения ее качества и снижения себестоимости.

В настоящее время технологическая схема производства стали следующая: выплавка в дуговой сталеплавильной печи с системой «DANARC» (ДСП—2), внепечная обработка на установке «печь-ковш», на вакууматоре (при необходимости) и разливка на МНЛЗ или в слитки.

До ввода в эксплуатацию ДСП—2 (август 2002 г.) основные моменты новой технологии были отработаны на ДСП—1 типа ДСП—100Н3А. В мае-июне 1999 г., практически одновременно, была пущена в эксплуатацию установка «печь-ковш» и закончена реконструкция ДСП—1 с установкой на ней шести стеновых газокислородных горелок для интенсификации периода расплавления шихты, одной дверной газокислородной горелки для подрезки шихты и ускорения проплавления в районе рабочего окна. Сводовая кислородная фурма была заменена на стеновую. На печи был кислород-углеродный манипулятор для вспенивания шлака и окисления углерода.

Особенность технологии состоит в следующем. Массовая доля углерода по расплавлению не превышает 0.10—0.12%. Отпала необходимость строгой шихтовки плавок по содержанию углерода — для обеспечения заданного его содержания по расплавлению, ограничения скорости выгорания углерода в окислительный период, обеспечения заданной массовой доли углерода перед выпуском. Существенно упрощается процесс шихтовки практически для всех марок стали.

При достаточной стабильности химического состава применяемого металлолома практически исчезла проблема дефосфорации полупродукта. После проведения окислительного периода металл выпускается в ковш. На выпуске присаживаются раскислители, ферросплавы и шлакообразующие. Предусмотрен контроль окисленности полупродукта для определения оптимального количества алюминия на предварительное раскисление.

Основные элементы отработанной на ДСП—1 технологии были перенесены на технологию выплавки полупродукта в ДСП—2 с системой «DANARC». Печь была введена в работу в 2000 г., но из-за технических и технологических проблем длительное время работала нестабильно, с низкими технико-экономическими показателями. После окончания гарантийного срока в августе 2001 г., специалистами завода разработаны и внедрены энерготехнологические режимы. В результате решения технологических и организационных вопросов в сентябре 2002 г., печь оборудованная старым трансформатором мощностью 50 МВА, превысила проектную производительность и обеспечивает производство 19—20 плавок в сутки. Показатели работы печи в сравнении с началом работы и работой ДСП—1 приведены в табл. 1.

ТАБЛИЦА 1.

Печь с системой «DANARC» имеет высокие технические показатели и хорошую энерговооруженность. По периметру рабочего пространства установлены 6 газокислородных горелок мощностью 5 МВт каждая. Углы наклона и разворота горелок, после их корректировки, обеспечивают равномерный нагрев и плавление шихты. По ходу плавки изменяется соотношение расходов природного газа и кислорода, подаваемого через горелки, при этом они могут работать в режиме дожигания окиси углерода в отходящих газах, что повышает эффективность использования тепла в рабочем пространстве. Для интенсификации процесса плавки ДСП—2 оборудована двумя кислород-углеродными манипуляторами «MORE» каждый из которых оснащен кислородной фурмой и копьем подачи порошкообразного углеродсодержащего материала в струе сжатого воздуха. Подина печи оборудована тремя донными продувочными пробками для усреднения ванны по химическому составу, температуре и интенсификации процесса за счет перемешивания металла аргоном, на уровне шлакового пояса установлен инжектор углеродсодержащего материала для вспенивания шлака.

Работа на вспененном шлаке целесообразна также с точки зрения повышения усвоения энергии электрических дуг, экранируемых шлаковой ванной. До настоящего времени продувочные пробки и инжектор не используются, это является резервом для повышения эффективности работы печи, шлак вспенивается за счет копий «MORE» и скачивается через порог рабочего окна под печь в шлакоуборочный тоннель, откуда его вывозят с помощью ковшевого погрузчика в накопительные закрома для охлаждения. Затем он вывозится для переработки в песчано-щебеночную смесь, используемую в дорожном строительстве.

Особое внимание было уделено отработке шлакового режима. Пи этом добились оптимального химического состава шлака для обеспечения максимальной стойкости футеровки печи. Достигнуто это путем присадки вспомогательных материалов (в частности, доломита) в соответствующем количестве в разные периоды плавки.

Применение известняка в качестве шлакообразующего материала также дает хорошие результаты. Необходимо помнить не только о его положительном влиянии на интенсификацию процесса шлакообразования на ранних стадиях плавки, вспенивание шлака, но и об увеличении расхода тепловой энергии на диссоциацию.

Достигнутые показатели работы достаточно высокие для такого типа дуговых печей переменного тока с трансформатором 50 МВА. Особо следует подчеркнуть низкий расход электроэнергии. Такие показатели достигнуты, в первую очередь, благодаря хорошо рассчитанным и спроектированным фирмой «DANIELI» техническим и геометрическим параметрам печи, как единого технологического агрегата, включающего весь набор устройств, механизмов и газоотводящего тракта, усовершенствованию энерготехнологического режима, учитывающего особенности печи и трансформатора агрегата.

Это позволило вывести из работы старую ДСП—1 и использовать ее только для выплавки высоколегированной стали. При выплавке этого сортамента (в частности, нержавеющей стали) в ДСП—1 проводится переплав легированных отходов, дальнейшие операции доводки металла осуществляются на установке «печь-ковш» и вакууматоре VD/VOD. Следует отметить, что нет принципиальных ограничений для производства сложно- и высоколегированного сортамента в ДСП—2 благодаря широким возможностям установки «печь-ковш». В современных условиях работы цеха работа одной высокопроизводительной печью более эффективна, чем работа двумя печами, имеющими разную производительность.

Особое внимание было уделено отработке технологии производства подшипниковой стали, так как цех традиционно специализирован на ее выплавке. Ранее подшипниковую сталь производили по классической технологии двушлаковым процессом с обработкой металла на выпуске рафинировочным шлаком. Такая технология предусматривает строгое регламентирование содержаний углерода по ходу процесса. Для стабилизации содержания углерода использовали чушковый чугун (до 25% от массы металлошихты). С вводом в эксплуатацию УПК технология была изменена. В печи проводили расплавление шихты и окислительный период, полупродукт выпускали в ковш и дальнейшую доводку осуществляли на УПК. Тем не менее, массовая доля углерода перед выпуском по-прежнему ограничивалась (не ниже 0.65%), что входило в противоречие с концепцией интенсификации процесса плавки.

Для получения требуемого содержания углерода, даже при использовании в завалку чушкового чугуна, необходимо было ограничивать количество вдуваемого кислорода, что снижало производительность печи. Были проведены опытные плавки без использования в шихтовке чушкового чугуна, на которых массовая доля углерода в конце окислительного периода составляла 0.35—0.45% и ниже (до 0.08%). Качественные показатели (загрязненность неметаллическими включениями) остались на прежнем уровне. Отказ от использования чушкового чугуна существенно снизил себестоимость подшипниковой стали.

К вводу в эксплуатацию ДСП—2 с системой «DANARC» встала проблема освоения технологии производства подшипниковой стали на высокопроизводительной печи, массовая доля углерода перед выпуском из которой составляет до 0.08%. Определенные трудности вызвала необходимость науглероживания металла вне печи на 0.60—0.70%. В настоящее время эта проблема успешно решена.

Сопоставление влияния различных вариантов технологии произвожства подшипниковой стали на содержание неметаллических включений представлено в табл. 2.

ТАБЛИЦА 2.

Таким образом, на ЗАО «ММЗ “ИСТИЛ (Украина)”», была освоена технология производства широкого марочного сортамента в современной ДСП, оснащенной комплексом оборудования для интенсификации процесса плавки, без ограничения производителньости печи и снижения качества металла.

© В.Н. Щербина, Р.Н. Пильчук, Г.И. Касьян, А.С. Гарченко, 2003