Производство стали в дуговых электрических печах

       Метод VOD. Этот приём вакуумно-кислородного обезуглероживания с продувкой аргоном. В основе способа лежит осуществление реакции [C]+[O]=CO, равновесие которой в вакууме сдвигается в правую сторону. Чем ниже парциальное давление СО, тем ниже должна быть остаточная концентрация углерода в стали. При данном создаются благоприятные условия для восстановления оксида хрома углеродом, что позволяет проводить ход обезуглероживания без заметных потерь хрома со шлаком. Коррозионностойкую сталь выплавляют в электропечи с довольно высоким содержанием углерода (0,3—0,5 %) ; сталь выпускают в особый ковш с хромомагнезитовой футеровкой, имеющим в днище фурму для подачи аргона. Ковш устанавливают в вакуумную камеру, откачивают воздух и начинают продувку кислородом сверху сквозь водоохлаждаемую фурму, которую вводят в камеру сквозь крышку. Одновременно производится продувка аргоном посредством дно ковша. После окончания продувки проводят присадку раскислителей и легирующих для корректировки состава. Расход аргона в данном способе немаловажно ниже чем в AOD (всего 0,2 м^3/т) . Получаемая сталь содержит весьма низкие концентрации углерода (0,01 %) при низком содержании азота. Окисление хрома незначительное. Для удаления серы в ковш загружают известь, что позволяет вслед за тем раскисления и кратковременного перемешивания аргоном снизить концентрацию серы в металле до необходимых пределов. По сравнению с процессом AOD тот самый приём больше сложен и применяется для производства сталей ответственного назначения с низким содержанием углерода. К достоинствам того и иного процесса следует отнести экономию дорогого низкоуглеродистого феррохрома, просто использовавшегося при получении нержавеющей стали в дуговых печах, а кроме того достижение низких содержаний углерода без значительных потерь хрома. 
 

2. Динамика трудозатрат  при развитии технологического  процесса производства  стали. 

     Исходя  из динамики трудозатрат ,различают 2 возможных  варианта развития технологического процесса – ограниченное и неограниченное . Построим график изменения живого и прошлого труда для определения варианта развития техпроцесса. Мы имеем следующие данные : Тж=1000/(3t² + 1200) и Тп=0,002t² + 0,8: 

Таблица 2.1 

 
 
 

Рис. 2.1. Ограниченная динамика трудозатрат.  

     С помощью графика и аналитической  таблицы удается установить , что  в нашем случае имеет место  ограниченный вариант  развития. И  момент времени, до которого развитие целесообразно равен t* ≈ 3,01

     В нашем техпроцессе имеет место трудосберегающий техпроцесс, потому что Тж уменьшается, а Тп – возрастает.

     Установим в какой степени снижаются  затраты живого труда по мере роста затрат прошлого труда,т.е. определим тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда и соответствующего уменьшения труда живого. Для этого найдем отношение (Тж)’=dТж/dТп.  

                             
 

     (Данное соотношение отражено в таблице 2.1) Мы видим ,что значение отношения убывает => реализуется убывающий тип отдачи дополнительных затрат овеществленного труда. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Уровень  технологии технологического процесса.

 

     В нашем техпроцессе мы обнаруживаем ограниченный путь развития, который называется рационалистическим. Он связан с уменьшением затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда. Вместе с тем живой труд уменьшается в большей степени, чем возрастет прошлый труд. Рационалистическое(эволюционное) развитие с экономической точки зрения всегда предпочтительнее, чем путь эвристического (революционного) развития технологического процесса.  Это связано с дополнительными затратами на научно-исследовательские, работы при эвристическом совершенствовании технологии. Однако путь рационалистического развития принципиально ограничен.Рассчитаем параметры технологического процесса L , B , Y для момента времени t=3. 

     Воспользуемся моделью рационалистического развития техпроцесса. 

      L= (3.1.)   где L- производительность труда ; B -  технологическая вооруженность ; Y- уровень технологии, Y*-относительный уровень технологии. 

L=1/Тж =1,2270

B=Тп/Тж =1,0037

У=(1/Тж)*(1/Тп )  =1,2315

У*=У/L=1/Тп=1,2225 

    Это соотношение справедливо для  механизированных процессов и является математической моделью закона рационалистического  развития тех. процесса. 

Таблица 3.1 

 

      Очевидно , что У*>L  на протяжение первых 3-х лет, отсюда следует , что рационалистическое развитие  техпроцесса производства извести целесообразно до 3 года включительно. Далее оно становиться нецелесообразным 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Структура технологического  процесса. 

      Технологический процесс производства строительной извести состоит из следующих основных стадий , представленных на рисунке 4.1

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Рис. 4.1 Схема технологического процесса производства стали в дуговой  сталеплавильной печи 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Рис 4.2. Пооперационная структура технологического процесса производства стали в дуговой сталеплавильной печи:

 - предметные связи;    - временные связи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

 

 
 
 

Рис 4.3.  Структура операций  процесса производства извести:

        - предметные связи;      - временные связи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   5. Анализ перспективных  направлений развития  технологического  процесса производства  стали в электропечах 

   Можно выделить следующие основные технологические направления работ по модернизации производства стали в дуговых электрических печах:

· комплексное использование сырья;

· более глубокое обогащение руд, максимально возможная переработка накопленного и образующегося металлического лома с целью снижения энергетических затрат;

· минимизация издержек производства, включая транспортные расходы на перевозку сырья и готовой продукции;

· организация производства отдельных видов металлопродукции, снижающих уделбную металлоемкость национального дохода, включая холоднокатанный лист, коррозионно-защищенные металлические изделия, холодногнутые профили и др.;

· повышение качества стальной заготовки (содержание химических элементов в узких пределах, бездефектная поверхность, качественная макро- и микропродукция. 

      Повышение эффективности работы дуговых сталеплавильных  печей возможно за счет применения автоматизированной системы контроля и управления (АСКиУ) технологией выплавки стали.  

      Общеизвестно, что на сегодняшний день экономически наиболее целесообразной является выплавка высококачественной стали в дуговых  сталеплавильных печах переменного  тока (ДСП).  

      На  многих существующих ДСП, разработанных 15-20 и более лет назад, используется аналоговая или простейшая цифровая система управления, которая уже морально устарела и не соответствует современным требованиям к производительности печи, удельному расходу энергии, качеству выплавляемой стали, надежности и т.д. Вместе с тем в последнее время наметился качественный скачок в области микропроцессорных систем автоматического управления и электрического привода, связанный с новым подходом к решению задач управления, проектирования систем управления и автоматизации, новыми технологиями монтажа и наладки. Существующие системы управления ДСП реализуют достаточно простые законы управления и имеют низкое быстродействие, определяемое датчиками и исполнительными устройствами. Это, в свою очередь, ведет к высокому удельному расходу электроэнергии и низкому качеству выплавляемой стали.  

      Все эти требования можно удовлетворить  при использовании современных  программируемых контроллеров, приводов перемещения электродов на нижнем уровне автоматизации и промышленных ЭВМ на верхнем. При этом существенную роль играют алгоритмы регулирования и быстродействие отдельных элементов системы. Последнее связано с тем, что одним из основных параметров, определяющих и качество стали, и удельный расход электроэнергии, является дисперсия тока дуги, а ее снижение следует считать одной из главных задач модернизации печи.