Прогрессивные энерго- и ресурсосберегающие металлургические технологии. Учебное пособие для обучающихся по направлению «Металлургия» - страница 8

Сопоставление некоторых способов выплавки стали по расходу энергии приведено на рисунке 4.1.

Данный анализ позволяет сделать вывод о том, что наименее энергозатратным является процесс получения стали из металлолома в ДСП, в то время как схема «прямое восстановление железа (ПВ) + ДСП» наиболее энергозатратна, так как в данном процессе используется большое количество природного газа. Схема производства чугуна с использованием доменной печи (ДП) с последующей переработкой его в сталь в кислородном конвертере (КК) занимает промежуточное положение.

В целом, основными направлениями снижения энергоемкости сталеплавильного производства являются:

– выбор оптимальной структуры сталеплавильного производства (сокращение мартеновского производства и т.д.);

– максимальное использование всего ежегодно образующегося на предприятии металлолома;

– снижение доли чугуна в балансе плавки, сокращение расхода ферросплавов;

– совершенствование технологии плавки и конструкции сталеплавильных агрегатов;

– предварительный подогрев металлолома отходящими газами перед загрузкой;

– увеличение объемов внепечной обработки стали, в частности применение агрегата ковш-печь;

– как можно большая утилизация тепла отходящих газов, шлака, охлаждающей воды и металла;

– расширение объемов непрерывной разливки стали;

– выбор оптимальных с точки зрения энергозатрат схем расположения цехов по выплавке чугуна, стали и производству проката.

В качестве ресурсосберегающих мероприятий можно рассматривать технологии переплавки легированных отходов, которые позволяют плавить лом из легированных марок сталей с максимально возможным переходом легирующих элементов в готовый металл. В этом случае возможно исключение или сокращение окислительного периода плавки.

Рисунок 4.1 – Сопоставление способов выплавки стали по расходу энергии

Поскольку мартеновские печи практически полностью выведены из эксплуатации, рассмотрим пути снижения затрат только в кислородно-конвертерном и электросталеплавильном производстве.

В качестве сырья для кислородного конвертера используется жидкий чугун (70…80%) и металлолом. После загрузки исходных материалов в конвертер для выжигания «лишнего» углерода производят продувку ванны жидкого металла кислородом под высоким давлением через специальную фурму (фурмы).

Продувка разделяется на верхнюю (через погружную медную фурму), нижнюю (через донные фурмы) и комбинированную (одновременно через погружную и донные фурмы, при этом снизу может вдуваться только инертный газ). В процессе продувки кислород реагирует с углеродом и кремнием образую оксиды, при этом выделяется большое количество тепла, которое идет на поддержание температуры металла и расплавление металлолома. Однако этого количества тепла недостаточно для расплавления большего количества металлолома, чем 20…25%.

Конвертерный процесс сам по себе наименее энергоемок по сравнению с другими сталеплавильными процессами, однако использование большого количества чугуна для плавки обуславливает большую энергоемкость конвертерной стали.

Наиболее значимыми путями снижение затрат энергии в кислородно-конвертерном процессе являются:

– повышение температуры чугуна, заливаемого в конвертер, что позволяет добавить большее количество металлолома к шихте;

– увеличение доли металлолома и его предварительный подогрев отходящими газами;