ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Ректор и сотрудники МИФИ удостоены наград Министерства обороны РФ

В Министерстве обороны Российской Федерации высоко оценили работу ректора и сотрудников НИЯУ МИФИ – сегодня им вручили заслуженные награды. Медалями Минобороны России «За помощь и милосердие» награждены ректор НИЯУ МИФИ Владимир Шевченко и начальник военного учебного центра университета Андрей Коростелев. Эта награда – признание их личных заслуг в оказании содействия военнослужащим,...

Помощник Президента РФ Николай Патрушев в рамках визита в Якутию оценил перспективы развития Жатайской судоверфи

В рамках рабочей поездки в Якутск помощник Президента РФ, председатель Морской коллегии РФ Николай Патрушев вместе с главой Республики Саха (Якутия) Айсеном Николаевым посетил Жатайскую судоверфь — ключевой объект для строительства судов, обеспечивающих перевозку жизненно важных грузов в рамках Северного завоза. Судоверфь, находящаяся на территории опережающего социально-экономического ра...

Увеличенная скидка на лёгкие коммерческие автомобили по программе льготного лизинга в 20% продлена до конца года

По поручению Первого вице-премьера Дениса Мантурова Минпромторг России возобновил действие увеличенной скидки на лёгкие коммерческие автомобили (ранее была введена на период с 8 сентября до 1 октября). Она продлена до конца 2025 года. Напомним, в сентябре в качестве одной из антикризисных мер, направленных на поддержание темпов обновления парков лёгкого коммерческого транспорта, скидка на таки...

Минпромторг : Для рыбной отрасли сдали 46 судов по заключенным с 2018 года контрактам

Договоры на строительство 65 рыбопромысловых судов и 42 краболов заключены с 2018 года, из них сданы уже 46 судов. Об этом сообщил глава Минпромторга РФ Антон Алиханов на правительственном часе в Госдуме. Практически все новые суда у нас строятся с мерами господдержки, особенно востребован механизм квот под киль. С 2018 года заключены договоры на строительство 65 рыбопромысловых судов, 42 крабо...

«НПК ОВК» готова к обновлению вагонного парка России, но для этого нужны системные меры господдержки

На расширенном заседании Комитета по транспорту Торгово-промышленной палаты РФ, прошедшем в преддверии выставки «Транспорт России», обсуждалась актуализация Транспортной стратегии страны. В ходе мероприятия с докладом о критической ситуации в вагоностроительной отрасли выступил коммерческий директор ПАО «НПК Объединенная Вагонная Компания» (ОВК) Павел Ефимов. Ефимов указал на резкое сокращение ...

Правительство РФ актуализировало ставки таможенных сборов на ввозимые товары

Актуализация ставок таможенных сборов осуществляется с учетом уровня накопленной инфляции в рамках обязательств Российской Федерации во Всемирной торговой организации. По мнению ведомства, их значения должны быть сопоставимы с затратами на проведение таможенных операций. Изменения вступят в силу с 1 января 2026 года, чтобы участники внешнеторговой деятельности смогли адаптироваться к новым условия...

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: 5290
Яндекс.Метрика