ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Принято решение о введении долгосрочной шкалы индексации утилизационного сбора на сельскохозяйственную технику

Постановление Правительства Российской Федерации вступит в силу с 1 января 2025 года. При формировании изменений в коэффициенты утильсбора на сельскохозяйственную технику Минпромторг России внимательно проанализировал предложения профильных комитетов Государственной Думы и Совета Федерации, отраслевого сообщества и экспертов. Была сформирована сбалансированная позиция, которая позволит и удовлетво...

В России в 2025 году планируется разработка стандартов цифровизации и автоматизации сферы ЖКХ

Технический комитет по стандартизации планирует в следующем году разработать стандарт ГОСТ Р по автоматизации и цифровизации жилищно-коммунальной сферы в России. Внедрение стандарта позволит повысить эффективность, надёжность и прозрачность отрасли ЖКХ и будет способствовать цифровой трансформации процессов государственного регулирования. ГОСТ Р «Автоматизация, информатизация и цифровизация ЖКХ...

Эксперты обсудили вопросы развития электронного машиностроения в России

Эксперты радиоэлектронной отрасли обсудили вопросы развития электронного машиностроения в рамках заседания Экспертного совета по развитию электронной и радиоэлектронной промышленности при Комитете Госдумы по промышленности и торговле под председательством генерального директора Объединенной приборостроительной корпорации (управляющей компании холдинга «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех) Сергея ...

Минпромторг России представил проект Стратегии развития реабилитационной индустрии Российской Федерации на период до 2030 года

В рамках Российской недели здравоохранения состоялась презентация подготовленного Минпромторгом России проекта Стратегии развития реабилитационной индустрии Российской Федерации на период до 2030 года. Результаты полуторагодовой работы над проектом Стратегии представил директор Департамента развития фармацевтической и медицинской промышленности Дмитрий Галкин. Документ разработан с учетом измен...

На Донбассе завершился аудит металлургического комплекса региона

В южном отделении государственного научного центра ЦНИИчермет им. И.П. Бардина прошло совещание, посвященное развитию металлургической промышленности ДНР. На встрече, организованной с участием Ивана Маркова, директора Департамента металлургии и материалов Минпромторга России, и Евгения Солнцева, председателя Правительства ДНР, а также представителей местных промышленных предприятий, обсуждались ре...

Ростех и ГЛИЦ поставили мировой рекорд по дальности полета на парашюте с системой специального назначения «Дальнолет»

Парашютная система специального назначения «Дальнолет», разработанная Госкорпорацией Ростех, успешно прошла испытания, в ходе которых был установлен новый мировой рекорд по дальности полета. В рамках тестов, проводимых специалистами Государственного летно-испытательного центра им. Чкалова Минобороны России, парашютисты совершили прыжок с высоты 10 000 метров, преодолев более 80 км — такого р...

19 Июля 2023

Прорывная инновация в производстве стали

Прорывная инновация в производстве стали

Иннoвационный дизайн донных фурм и применение высокоэффективного газодинамического режима могут помочь уменьшить расход сырья и вспомогательных материалов, повысить качество продукции, а также снизить износ обoрудования системы донной продувки практически в два раза. Потенциальный эффект понятен: повышение эффективности конвертерной плавки и снижение себестоимости производимой стали. Денис Ковалев, руководитель дирекции по разработке новых технологий процесса НЛМК, подробно рассказывает о новой технологии, которая родилась в R&D компании.

Компания разработала способ повысить качество продукции, снизить износ оборудования и уменьшить расход сырья и вспомогательных материалов. Речь пойдет о технологии донной продувки — инновационные методы позволили продлить ее срок жизни в 1,5-2 раза.

Положение дел

Комбинированная продувка стали в кислородном конвертере — одна из лучших известных практик в отрасли конвертерной плавки. При этой технологии расплав дополнительно перемешивается инертными газами, подаваемыми через днище конвертера сквозь донные продувочные устройства — донные фурмы, при этом сама плавка продувается и перемешивается кислородом через верхнюю фурму.

Технология обеспечивает ряд преимуществ:

• снижает производственные затраты за счет уменьшения остаточного содержания кислорода в металле;

• уменьшает расход раскисляющих материалов (алюминия, ферросилиция, карбида кальция);

• увеличивает выход годной стали за счет снижения угара железа и его перехода в шлак в виде оксида — FeO;

• обеспечивает лучшую дефосфорацию стали и более быстрое достижение химического равновесия.

Но фурмы на дне по разным причинам выходят из строя или забиваются. И ровно с этого момента прoизводство cтали становится дороже. В новом проекте заново определено и сформулировано то, какими должны быть фурмы и как нужно обслуживать конвертер, чтобы они не выходили из строя. По сути решение похоже на лейку душа, у которой отверстий стало больше, но каждое из них теперь меньше в диаметре. Это позволило распределить нагрузку на большее число отверстий, при этом сохранив необходимое давление на содержимое для перемешивания.

Прoцесс прoизводства cтали и его особенности

Итак, для производства стали нужна смесь из чугуна и лома. В процессе используется технология донной продувки, с которой индустрия знакома довольно давно — с 1990-х годов. Такая технология помогла сократить время плавки стали с 6-8 часов в доменных печах до 20 минут в конвертере — впечатляющий результат.

Основной задачей при плавке является уменьшение концентрации углерода в сплаве. Если углерода будет много, то продукт получится хрупким — это не то, что нужно от стали. Низкоуглеродной считается сталь, в которой содержание углерода составляет не более 2%. При использовании донной продувки этот показатель составляет и вовсе 0,002%. Помимо излишнего углерода, также важно избавиться и от фосфора.

Один из очевидных способов уменьшения содержания углерода — добавить туда кислород. Тогда они в соединении образуют углекислый газ, от которого можно легко избавиться.

Представьте, что в конвертере уже есть чугун в жидком виде, лом — в твердом виде. Смесь нагревается до 1300-1650 градусов, сверху пускают кислород. Начинается реакция окисления железа. Если кислорода слишком много, то железо начинает гореть. В таком случае повышается его расход, что негативно сказывается на себестоимости продукции. А еще если чистого кислорода слишком много, то он начинает растворяться в железе, создавая внутри него пузырьки, что снова негативно сказывается на качестве.

Один из способов решения этой проблемы — использовать так называемые раскислители, например алюминий, который может активно брать на себя излишний кислород. Но это, во-первых, довольно дорогой способ, во-вторых, впоследствии алюминий нельзя будет полностью удалить из металла.

Для решения этой проблемы и была около 30 лет назад придумана донная продувка. Снизу через фурмы подается газ, но такой, который не будет вступать в реакцию с металлом, — например, инертный газ аргон. И раньше существовала проблема — срок жизни этих фурм был относительно небольшим. Срок жизни самого конвертера — около 6000 плавок, что соответствует примерно 7-8 месяцам, а срок жизни фурм был около 1500 плавок — хватало примерно на полтора месяца. После выхода из строя заменить их без рисков для потери герметичности самого конвертера невозможно. Как удалось решить эту проблему?

Обнаружение причины закупорки и поиск решения

Первый этап любого проекта — исследование. Было важно выяснить, что становится причиной выхода фурм из строя и в какой момент это происходит.

Сначала удалось определить, когда аргон перестает нормально выполнять свою работу. Есть ряд очевидных, но недостаточно надежных показателей: визуальное наблюдение за состоянием фурм, расходом подаваемого газа и содержанием оксидов железа в конвертерном шлаке. Чтобы корректно оценить результаты проделанной работы, необходимо было изменить подход к оценке эффективности работы донной продувки.

Есть известное классическое уравнение Вачера-Гамильтона, в котором главным элементом является произведение концентрации углерода и концентрации кислорода. Если этот показатель превышает 0,0026%, то становится понятно, что что-то идет не так. Интересно, что во время наблюдения цифры шли вразрез с фактическим расходом аргона. Аргон вроде бы поступает, расход есть, а произведение концентрации углерода и кислорода превышает пороговое значение. Парадокс!

Ответ удалось найти быстро. Конвертер живет не сам по себе, он требует обслуживания. В результате этого обслуживания на дно стекали определенные реагенты, которые во время плавки формировали твердый защитный слой из шлака, так называемый гарнисаж. Соответственно, одним из решений было изменение регламента обслуживания конвертеров.

В процессе исследования также стало ясно, что у фурм в какой-то момент происходит преждевременный разгар и в этом месте образуется большая воронка. Чтобы сохранить днище, эти воронки завариваются обслуживающим персоналом, и фурмы перестают выполнять свою функцию.

Днище конвертера с работающей донной продувкой (вид через горловину конвертера). Темные точки на фото — донные продувочные фурмы. Через них в конвертер поступает инертный газ.

Решением проблемы стало увеличение количества газопроводящих каналов — при этом диаметр каждого был уменьшен. Это обеспечивает больший напор газа при подаче, соответственно, снижается риск закупорки каналов, через которые подается газ. К тому же они меньше разгораются и не создают воронок, требующих устранения.

Эксперимент и полученный эффект

Для тестов был сделан индивидуальный заказ у производителя фурм, которые затем внедрили на конвертерах 1-го конвертерного цеха. Параллельно шли эксперименты и с режимами подачи аргона. Что получилось в итоге?

На текущий момент проведено три опытных кампании c фурмами новой конструкции и соблюдением предложенной схемы проведения газодинамического торкретирования. Итог — значительное увеличение работоспособности донной продувки. Средний срок составил более 3000 плавок, наилучший достигнутый результат — 3836 плавок. Раньше показатель не дотягивал до 2000 плавок.

Сканограмма состояния днища конвертера после более 2500 плавок. Слева — система донной продувки уже не работает, фурмы не распознаются, поскольку выведены из строя. Справа — система с фурмами нового образца: после 2592 плавок все 10 донных фурм находятся в рабочем состоянии.

Таким образом, срок жизни системы донной продувки вырос в 1,5-2 раза. Уменьшился перерасход аргона. Надлежащее высокое качество продукции достигается меньшими затратами. Все это случилось благодаря методу диагностики состояния фурм по косвенным показателям, но не обошлось и без силы инженерной мысли и пытливого исследовательского ума.

Что касается планов на будущее, то главным сейчас является снижение вариации в количестве плавок у новых систем донной продувки, а также дальнейшее повышение этого показателя до средних значений 4000 плавок. Затем — дальнейшее тиражирование этой технологии внутри НЛМК.

Пресс-релиз НЛМК

Кол-во просмотров: 3485
Яндекс.Метрика