Инвестиционная привлекательность мини заводов

    Основные  инновационные особенности мини металлургических заводов относительно металлургических заводов и комбинатов полного цикла представлены в табл.2.2 
 

    Таблица 2.2. Инновационные особенности мини-заводов

    Таким образом, развитие и модернизация отечественных  металлургических предприятий должны преимущественно осуществляться на базе современных технологий и оборудования, что обеспечит повышение экспортного потенциала и привлечет крупные иностранные инвестиции в долгосрочном аспекте. Практика модернизации этих заводов и быстрый выход на уровень мировых стандартов подтвердила широкие возможности в достижении конкурентоспособных показателей при условии индивидуального и взвешенного подхода к реконструкции.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.Технология  выплавки стали.

    Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая  роль в производстве качественной и высоколегированной стали. Благодаря ряду принципиальных особенностей этот способ приспособлен для получения разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием серы, фосфора, кислорода и других вредных или не желательных примесей и высоким содержанием легирующих элементов, придающих стали особые свойства-хрома, никеля, марганца, кремния, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, циркония и других элементов.

    Преимущества  электроплавки по сравнению с  другими способами сталеплавильного производства связаны с использованием для нагрева металла электрической энергии. Выделение тепла в электопечах происходит либо в нагреваемом металле, либо в непосредственно близости от его поверхности. Это позволяет в сравнительно не большом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большей скоростью до высоких температур, вводить в печь большее количество легирующих добавок; иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки, что предполагает малый угар Легирующих элементов; плавно и точно регулировать температуру металла ; более полно, чем в других печах, раскислять металл, получая его с низким содержанием неметаллических включений; получать сталь с низким содержанием серы. Расход тепла и изменение температуры металла при электроплавке относительно легко поддаются контролю и регулированию, что очень важно при автоматизации производства.

    Электропечь лучше других приспособлена для  переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления. Металлизированные окатыши, заменяющие металлический лом, можно загружать в электропечь непрерывно при помощи автоматических дозирующих устройств.

    Общее описание дуговой  печи.

    Дуговая печь состоит из рабочего пространства (собственно печи) с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты.

    Плавку  стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Съемный свод набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным током.

    Шихтовые  материалы загружают на под печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляется за счет тепла электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.

    Выпуск  готовой стали и шлака осуществляется через сталевыпускное отверстие и желоб путем наклона рабочего пространства. Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.

    Шихтовые  материалы.

    Основной  составляющей шихты (75-100%) электроплавки  является стальной лом. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди; желательно, чтобы содержание фосфора в ломе не превышало 0,05 %. При более высоком содержании фосфора продолжительность плавки возрастет. Лом не должен быть сильно окисленным (ржавым). С ржавчиной (гидратом окиси железа) вносится в металл много водорода. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивалась загрузка с шихты в один прием (одной бадьей). При легковесном ломе после частичного расплавления первой порции шихты приходится вновь открывать печь и процеживать шихту, что увеличивает продолжительность плавки. В последнее время расширяется применение металлизированных окатышей и губчатого железа – продуктов прямого восстановления обогащенных железных руд. Они содержат 85 – 93 %  Fe, основными примесями являются окислы железа, SiO2 и Al2O3. отличительная особенность этого сырья – наличие углерода от 0,2 – 0,5 % до 2,0 % и очень низкое содержание  серы, фосфора, никеля, меди и других примесей, обычно имеющихся в стальном ломе. Это позволяет выплавлять сталь, отличающуюся повышенной чистотой от примесей. Переплав отходов легированных сталей позволяет экономить дорогие ферросплавы. Эти отходы сортируются по химическому составу и используют при выплавке сталей, содержащих те же легирующие элементы, что и отходы. Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс  и электродный бой. Основное требование к чугуну – минимальное содержание фосфора, поэтому, чтобы не вносить много фосфора в шихту, в малые (40т) печи подают не более 10 % чугуна, а в большегрузные  - не более 25%. В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах – кварцевый песок, шамотный бой, известь. В качестве окислителей используют железную руду, прокатную окалину, агломерат, железные окатыши, газообразный кислород. Шлакообразующим и окислителям предъявляют те же требования, что и при других сталеплавильных процессах: известь не должна содержать более 90 % CaO, менее 2 % SiO2 менее 0,1 % S и быть свежеобоженной, чтобы не вносить в металл водород. Железная руда должна содержать менее 8 % SiO2, поскольку он понижает основность шлака, менее 0,05 % S и менее 0,2 % P ; желательно применять руду с размером кусков 40 – 100 мм, поскольку такие куски легко проходят через слой шлака и непосредственно реагируют с металлом. В плавиковом шпате, применяемом для разжижения шлака содержание CaF2 должно превышать 85%. В электросталеплавильном производстве для легирования и раскисления применяются все известные ферросплавы и легирующие. Все используемые для выплавки стали шихтовые материалы должны соответствовать требованиям действующих стандартов и технических условий. Основными шихтовыми материалами для выплавки стали являются : стальной лом, передельный чугун, отходы графитизированных электродов, металлургический кокс, плавиковый шпат, кварцит или кварцевый песок, свежеобожженная известь, различные ферросплавы (Fe-Cr, Fe-Si, Fe- Mn, Ti, Ni, Mo, W, V, Si-Cr, Si-V), силикомарганец, никель, силикальций, алюминий, алюминиевые порошок, дробь, проволока катанка, технический глинозём, окатыши, агломерат, медь содержащие отходы.

Шихта составляется следующим образом ( в % от массы завалки) :

• Блюменговая обрезь – до 40 % ;
• В том числе ЗШ до 15 % ;

• Чугун – до 30 % ;
• Стружка – до 5 % ;
• Лом и отходы насыпной плотностью 0,8 – 1,2 т/ м3 - остальное.

В бадью  шихта укладывается таким образом:

• В подине располагалась малогабаритная, но плотная шихта;
• Выше ее – тяжелая;
• Сверху – мелочь.

    Также производится подача чугунной стружки  в завалку и подвалку поверх основной части шихты, при этом масса разовой порции не должна превышать 4 тонны. Загрузка стружки в бадью производится только магнитом для более равномерного её распределения. Также в состав завалки включают и известь в количестве 3-5 от массы шихты или известняк в количестве до 7 т.

    Расплавление.

    После окончания завалки электроды  опускают почти до касания с шихтой и включают ток. Под действием  высокой температуры дуг шихта под электродами плавится, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте «колодцы» и достигая крайнего нижнего положения. По мере увеличения количества жидкого металла электроды поднимаются. Это достигается при помощи автоматических регуляторов для поддержания определенной длины дуги. Плавление ведут при максимальной мощности печного трансформатора. Во время плавления происходит окисление составляющих шихты, формируется шлак, происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы. Окисление примесей осуществляется за счет кислорода воздуха, окалины и ржавчины, внесенных металлической шихтой. За время плавления полностью окисляется кремний, 40-60 % марганца, частично окисляется углерод и железо. В формировании шлака наряду с продуктами окисления (SiO2, MnO, FeO) принимает участие и окись кальция, содержащаяся в извести. Шлак к концу периода плавления имеет примерно следующий состав, % : 35-40 CaO; 15-25 SiO2; 8-15 FeO; 5-10 MnO; 3-7 Al2O3; 0,5 – 1,2 P2O5. низкая температура и наличие основного железистого шлака благоприятствует дефосфорации. В зоне электрических дуг за время плавления испаряется от 2 до 5 % металла, преимущественно железа. В процессе расплавления возможна присадка в печь извести, а также твердых окислителей: железной руды, агломерата, железорудных окатышей, окалины. Для ускорения процесса проплавления металлошихты после завалки и подвалки используются стеновые или дверные газокислородные горелки (ГКГ). Подача кислорода, вводимого через сводовую водоохлаждаемую фурму, начинается после  проплавления колодцев и образования жидкой ванны (через 10-15 минут после включения печи) с интенсивностью 1000- 1500 м3/ч. Продувка в течение всего периода расплавления сопровождается перемещением фурмы вниз по мере оседания металлошихты. Возможна подача кислорода через фурму установки FUCHS с расходом до 3000 м3/ч. В конце расплавления производится обновление шлака. При этом количество и свойство шлака в печи должны обеспечивать работу с максимально возможным заглублением дуг в шлак, для чего в течение всего периода шлак поддерживается во вспененном состоянии периодическими присадками дробленого кокса порциями до 50 кг через сводовое загрузочное устройство или с использованием манипулятора. Для обновления шлака производится его спуск через порог рабочего окна и присадку извести в количестве не менее 2000 кг порциями до 200 кг через сводовое загрузочное устройство. Температура металла к моменту полного расплавления должна быть: - для высокоуглеродистых сталей (содержание углерода (0,6%) 1500-1530 С); - для низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей (содержание углерода (0,6%) 1520- 1560 С). Содержание углерода в пробе металла после полного расплавления не должно быть на 0,10 % выше верхнего предела содержания его в готовой стали. При необходимость науглероживание металла производится вдуванием углеродосодержащих материалов и присадкой в печь чугуна.

    Окислительный период.

    Задача  окислительного периода плавки состоит  в следующем:

    - уменьшить содержание в металле  фосфора до 0.01-0.015%;

    - уменьшить содержание в металле  водорода и азота;

    - нагреть металл до температуры  близкой к температуре выпуска  ( на 120-130С выше температуры ликвидуса).

    Кроме того, за время периода окисляют углерод до нижнего предела его содержания в выплавляемой стали. За счет кипения (выделения пузырьков СО при окислении углерода) происходит дегазация металла и его перемешивание, что ускоряет процессы дефосфорации и нагрева. Окисление углерода производится газообразным кислородом, вводимым через сводовую водоохлаждаемую форму, расположенную над металлом на уровне 200-300 мм, с расходом 2000-3000 м3/ч; либо с помощью установки FOCHS. В случае необходимости применяются твердые окислители, вводимые через сводовое загрузочное устройство. Окислительный период начинается с того, что из печи сливают 65-75% шлака, образовавшегося в период плавления.  Шлак сливают, не выключая печь, наклонив ее в сторону рабочего окна на 10-12%. Слив шлака производят для того, чтобы удалить из печи перешедший в шлак фосфор. Удалив шлак, в печь присаживают шлакообразующие: 1-1.5% извести и при необходимости 0.15-0.25% плавикового шпата, шамотного боя или боксита. В течение всего окислительного периода производится присадка шлакообразующих и твердых окислителей для поддержания количества и состава шлака в печи. При этом шлак должен быть пенистым, достаточно жидкоподвижным и самотеком сходить через порог рабочего окна. Для обеспечения работы печи с максимально возможным заглублением дуг в шлак производятся периодические присадки дробленого кокса порциями до 50 кг через сводовое загрузочное устройство или с использованием манипулятора фирмы FOCHS с расходом порошка кокса 15-65 кг/мин. И газообразного кислорода до 3000 м3/ч. Присадка руды вызывает интенсивное кипение ванны - окисляется углерод, реагирую с окислами железа руды с выделением большого количества пузырьков СО. Под воздействием газов шлак вспенивается, уровень его повышается и он стекает в шлаковую чашу через порог рабочего окна. Во время окислительного периода производится отбор проб металла для определения химического состава металла. При достижении необходимого содержания углерода не более 0.6% для сталей со среднемарочным содержанием углерода до 0.25% и не более чем на 0.15% ниже нижнего уровня марочного предела для сталей с содержанием углерода 0.25% и  заданной температуры металла производится продувка металла инертным газом в течение 2-3 мин. Или выдержка той же продолжительности, после чего производится отбор двух проб металла на химический анализ. В течение всего окислительного периода идет дефосфорация металла по реакции. Для успешного протекания той реакции необходимы высокие основность шлака и концентрация окислов железа в нем, а также пониженная температура. Эти условия создаются при совместном введении в печь извести и руды. Из-за высокого содержания окислов железа в шлаках окислительного периода условия для протекания реакции десульфурации являются неблагоприятными, и десульфурация получает ограниченное развитие: за все время плавления и окислительного периода в шлак удаляется 30-40% серы, содержащейся в шихте. При кипении вместе с пузырьками СО из металла удаляются водород и азот. Этот процесс имеет большое значение для повышения качества электростали, поскольку в электропечи в зоне электрических дуг идет интенсивное насыщение металла азотом и водородом. Кипение и перемешивание обеспечивает также ускорение выравнивания температуры металла и его нагрев. За время окислительного периода необходимо окислить углерода не менее 0.2-0.3% при выплавке высокоуглеродистой стали (содержащей более 6С) и 0.3-0.4% при выплавке средне- и низкоуглеродистой стали. К концу окислительного периода содержание фосфора в металле должно быть не более0.012% для высококачественных сталей и сталей с нижним марочным пределом содержания марганца более 0.8% и не более 0.015% для остальных сталей. Для частичного снятия окисленности ванны возможна присадка до 1000 кг. чугуна. При выплавке стали со средним марочным содержанием углерода до 0.25% присадка чугуна обязательна.