yandex.metrica
Электрометаллургия

Технико-экономические показатели работы электропечей

Годовая производительность дуговых электропечей может быть определена по формуле

А = (24nGa)/(τ100),    (178)

где n — число рабочих суток в году; G — масса шихты, т; a — выход годных слитков, %; τ — продолжительность плавки, ч.

Ниже рассматриваются отдельные составляющие этой формулы.

Емкость электропечи

Производительность электропечей различной емкости при выплавке углеродистой (1) и легированной (2) сталиУвеличение емкости электропечи с самого начала развития электропечного процесса считалось одним из основных факторов повышения их производительности. На рис. 121 представлена зависимость фактической производительности электропечей от их емкости при выплавке углеродистой (кривая 1) и легированной (кривая 2) стали.

Число рабочих суток в году

Продолжительность непрерывной работы электропечей, т. е. число рабочих суток в году, равна календарному времени, за вычетом продолжительности ремонтов (капитального, холодного или горячего). Капитальные ремонты электропечей производятся один раз в течение 1,5—4 лет. При определении годовой производительности печи капитальный ремонт обычно не учитывается. В год проведения капитального ремонта число рабочих суток соответствующим образом корректируют.

Холодный ремонт включает комплекс работ, связанных с заменой футеровки стен электропечей, а также текущий ремонт механического и электрического оборудования печи и обслуживающих ее машин.

Периодичность холодных ремонтов по текущему обслуживанию обору­дования составляет 25—40 сут. В тех случаях, когда периодичность замены футеровки стен совпадает или близка к периодичности текущих ремонтов оборудова­ния, они совмещаются. Продолжительность работ по за­мене футеровки колеблется в пределах 12—24 ч и в ос­новном определяется способом выполнения футеровки и организацией работы при ремонте.

В объем работ по замене футеровки стен электропе­чей включаются следующие операции: снятие свода, охлаждение и ломка футеровки, расчистка откосов и убор­ка огнеупорного боя и мусора, кладка верхнего ряда откосов и стен, установка свода.

Горячие простои могут быть разделены на простои по техническим и по организационным причинам. К пер­вому типу относятся простои по горячему ремонту фу­теровки, ремонту и смене свода, ремонту электрического и механического оборудования, а также по смене и на­ращиванию электродов. Эти простои необходимы для поддержания печи в рабочем состоянии, однако их дли­тельность может быть сокращена при механизации ремонтных работ (например, торкретировании футеровки), повышении стойкости отдельных элементов и т. д. Про­стои по организационным причинам включают простои вследствие отсутствия шихты, разливочного оборудова­ния, электроэнергии, электродов и т. д. Простои по орга­низационным причинам могут достигать 5%, однако при нормальном материально-техническом снабжении и ор­ганизации работы в целом подобные простои исключа­ются. Поэтому при проектировании новых электропечей простои по организационным причинам не учитываются.

В табл. 34 приведены данные по длительности холодных и горячих ремонтов электропечей разной емкости по нормативным данным Гипромеза, а также число ра­бочих суток в году.

Продолжительность ремонта электропечей и число рабочих суток

Отношение продолжительности холодных и горячих ремонтов на работающих заводах может быть отлично от приведенных в табл. 35 в зависимости от метода вы­полнения футеровки и ее обслуживания, применяемых материалов и т. д.

Продолжительность плавки

Ниже приведены факти­ческие данные по продолжительности отдельных перио­дов и плавки в целом:

данные по продолжительности отдельных периодов и плавки в целом

С увеличением емкости печи длительность периода заправки возрастает, так как увеличивается общая пло­щадь подины и откосов, подлежащих ремонту. Механизация заправки позволяет сократить длительность этого периода в два раза и более. Продолжительность завалки определяется способом загрузки шихты и при использовании корзин не зависит от емкости печи, в среднем составляет 5 мин, лишь на 100-т печах загруз­ка сверху продолжается 10 мин, что связано с меньшей скоростью открывания печи. Переход с мульдовой завал­ки на завалку сверху позволяет сократить этот период на 10—35 мин.

Продолжительность плавления в значительной степе­ни зависит от установленной мощности трансформатора; с уменьшением удельной мощности трансформатора уве­личивается длительность плавления (рис. 122).

Длительность плавления шихты в дуговой электропечи в зависимости от удельной мощности трансформатораОборудование электропечей мощными трансформаторами с удельной мощностью > 400 кВА/т — резерв сокращения длительности плавления. Сокращение длительности периода плавления может быть достигнуто в результате применения кислородной и газо-кислородной продувки, а также предварительного нагрева лома.

Продолжительность окислительного периода возрастает с увеличением емкости печи, что объясняется снижением скорости окисления углерода в крупных электропечах. Применение кислорода в качестве окислителя в этот период позволяет ускорить окисление углерода и нагрев ванны.

Продолжительность восстановительного периода наиболее строго регламентируется технологическими инструкциями и в значительной степени определяется марками выплавляемых сталей. В практике заводов сортамент выплавляемых сталей заметно упрощается с увеличением емкости печи. Это обстоятельство и обеспечивает уменьшение длительности рассматриваемого периода с увеличением емкости печи.

Применение электромагнитного перемешивания ван­ны и комплексных раскислителей, переход при выплав­ке ряда сталей на одношлаковый процесс способствуют сокращению восстановительного периода. При оснаще­нии электропечей более мощными трансформаторами, чем существующие, например электропечей емкостью >100 т в соответствии с кривой 6 рис. 119, продолжи­тельность плавления сокращается в 1,2—2,5 раза. Одно­временно при использовании методов интенсификации окислительного и восстановительного периодов можно заметно сократить продолжительность и этих периодов. Выше приведены расчетные данные Гипромеза с учетом высказанных соображений (в знаменателе).

Выход годных слитков

Потери металла при электро­сталеплавильном производстве складываются из угара в печах, скрапа в ковше и потерь при разливке в виде литников при сифонной развилке и недоливкой. Угар металла при выплавке конструкционных сталей и. уме­ренном расходе кислорода (≤ 10 м3/т) составляет 5— 7 кг/т независимо от емкости печи при условии исполь­зования шихты одинакового качества. Однако при сло­жившейся практике на заводах крупные электропечи снабжаются шихтой более низкого качества и угар ме­талла в печи возрастает: в печах емкостью ≥100 т до 7,5—9,5 кг/т.

В целом выход годных слитков, по данным заводов, уменьшается с увеличением емкости печи с 90—92% для 5—10-т электропечей до 88—90% для 80—100-т электро­печей.

При большом расходе кислорода (25—35 м3/т), что имеет место при выплавке, например, нержавеющей ста­ли, заметно возрастает угар металла и выход годных слитков снижается до 84—87%.

Себестоимость стали

При сравнении себестоимости стали особенно очевидны преимущества крупных элект­ропечей. Например, себестоимость стали ШХ15 при вы­плавке в 20-т электропечах в 1,5 раза меньше, чем при выплавке в 5-т электропечах. Стоимость исходных ма­териалов (лома, ферросплавов и др.) определяется их качеством, маркой стали, отдаленностью от источников снабжения и другими, не связанными, непосредственно с электропечью, факторами. Поэтому доля исходных ма­териалов в общей себестоимости стали может колебать­ся в больших пределах:

таблица

С увеличением степени легирования стали возраста­ет удельная доля исходных материалов в себестоимости стали. Стоимость легирующих элементов в отходах зна­чительно меньше, чем в ферросплавах. Поэтому одним из способов снижения себестоимости стали является по­вышение в составе шихты количества отходов легиро­ванных сталей.

По той же причине себестоимость стали, выплавлен­ной переплавом, ниже, чем выплавленной на свежей шихте. Одновременно необходимо применять меры по уменьшению угара легирующих элементов по ходу плавки, а также уменьшать потери металла при раз­ливке и при дальнейшем переделе.

Стоимость передела в значительной степени опреде­ляется масштабами производства и емкостью электро­печи. Например, стоимость передела в 5—10-т электро­печах в среднем в два с половиной раза выше, чем в 100-т электропечи.

Одновременно с увеличением емкости электропечи изменяется удельная доля некоторых отдельных статей передела. С увеличением емкости электропечи возраста­ет удельная доля стоимости электроэнергии, электродов и сменного оборудования в стоимости передела при одновременном снижении доли расходов, на технологи­ческое топливо, заработную плату, текущий ремонт обо­рудования и общезаводские расходы. Экономия электро­энергии, улучшение качества электродов и условий их хранения и эксплуатации, механизация ремонта и обслу­живание печи способствуют сокращению стоимости пе­редела в электропечах любой емкости.

Расход электроэнергии составляет 500—800 кВт-ч на 1 т металла и уменьшается с увеличением емкости пе­чи. Таким образом, применение электропечей большой емкости, усовершенствование их конструкции и техноло­гии выплавки стали, улучшение обслуживания печи по­могут снизить стоимость передела и себестоимость ста­ли в целом.