Введение к работе
Актуальность. Изменения в мировом производстве стали определяются двумя факторами: ресурсным, который связан с меняющейся глобальной потребностью в металле, и инновационным, который связан с возрастающей конкурентоспособностью новых металлургических технологий. Сравнивая прирост производства всей стали с приростом производства электростали в период 1980-2000 гг., можно оценить долю инновационной составляющей в форсированном развитии электросталеплавильного производства: по нашим расчетам ускорение развития электросталеплавильного производства в период 1970-2000 гг. на 75...80% происходило за счет инноваций, т.е. внедрения новых технологических, конструкторских и планировочных решений.
Таким образом, нарастающий успех электрометаллургии стали определяется инновациями на стыке электротермии и металлургии, образующих электрометаллургию, и связан с созданием нового поколения электродуговых печей (ЭДП) и новых электросталеплавильных технологий. Электроплавка в энергосберегающих высокомощных ЭДП последнего поколения достигла практического предела технических возможностей при работе по традиционной технологии: плавление шихты за 22...24 мин, ультравысокая мощность до 200 МВт, вводимая на ступенях напряжения до 1600 В, производительность одного агрегата до 2 400 тыс. т/год
Одной из наиболее перспективных электросталеплавильных технологий является электроплавка стали при непрерывной загрузке шихты такого рода. Для оценки дальнейших перспектив отечественной электрометаллургии важно оценить эффективность новых электросталеплавильных процессов, которые имеют высокий потенциал развития и могут быть с успехом использованы в российской металлургии.
В этой связи представляется целесообразным изучить и обосновать технологические, энергетические, экономические и экологические преимущества новой перспективной электросталеплавильной технологии.
Цель работы. Изучение и обоснование технологических, энергетических, экономических и экологических преимуществ электроплавки с непрерывной загрузкой шихты как перспективной электросталеплавильной технологии для российской черной металлургии.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.
— Анализ развития выплавки стали в электродуговых печах по пути «ЭДП
обычной мощности - высокомощные ЭДП - энергосберегающие ультрамощные
ЭДП нового поколения - ЭДП с системой непрерывной загрузки шихты» с целью
показать, что в ЭДП последних поколений практически достигнут предел техни
ческих возможностей при работе по традиционной технологии и что на смену им
приходят новые энерготехнологические решения, отвечающие современным тре
бованиям энерго-ресурсосбережения, экономической эффективности и экологич-
ности.
- Сбор и систематизация доступной информации о выплавке электростали в
ЭДП, включая материалы промышленных исследований на 75-тонной ЭДП с сис-
^ национальная"
6ИБЛИ0ТЕКА 0Э2ОО&»Т5?Ч
темой непрерывной загрузки шихты (система Констил), полученных автором на заводе ОРИ Мартин в г. Брешия (Италия).
Теоретическое обоснование технологических и энергетических преимуществ новой технологии, необходимое для более глубокого понимания особенностей электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты.
Оценка перспектив электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты для отечественной черной металлургии с позиций экономической и экологической эффективности.
Научная новизна. Впервые выполнен комплексный технологический, энергетический, экономический и экологический анализ и сформулированы преимущества электроплавки стали при непрерывной загрузке шихты в жидкую ванну в сравнении с плавкой стали с порционной загрузкой шихты:
технологические преимущества проявляются в сокращении продолжительности плавки и повышении производительности ЭДП за счет устранения «холодного начала» плавки, одновременного протекания процессов расплавления и растворения скрапа при его погружении в расплав, более раннего формирования -активного шлака;
энергетические преимущества заключаются в более высокой доле активной мощности, отбираемой электродуговой печью от печного трансформатора, в снижении уровня шума от электрических дуг, в меньшем отрицательном воздействии печи на энергосистему за счет стабилизации энерготехнологического режима;
экономические преимущества определяются возможностью увеличения доли более дешевого легковесного скрапа в шихте; сокращения удельных расходов энергоносителей и электродов; снижения затрат на технологическую электроэнергию за счет более полного использования мощности печного трансформатора и утилизации тепла печных газов. Срок окупаемости оборудования для электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты значительно меньше среднего срока окупаемости металлургического оборудования в отрасли;
экологические преимущества проявляются в снижении эмиссии отходящих газов из-за отсутствия газокислородных горелок для интенсификации плавки.
Практическая значимость.
- МетЬдом математического моделирования определены предельные
габариты скрапа, который может быть загружен в крупнотоннажную электро
печь без замораживания жидкой ванны.
Определены условия стабильного и малошумного процесса электроплавки стали при горении дуг на зеркале жидкой ванны. Выбранный энерготехнологический режим обеспечивает высокую интенсивность нагрева металла, устойчивость горения дуг, надежность регулирования мощности.
Показано, что снижение эмиссии СОг при электроплавке стали с непрерывной загрузкой шихты может существенно увеличить экономическую эффективность процесса при учете в себестоимости электростали «киотской» составляющей.
Результаты работы могут быть использованы при принятии технических и инвестиционных решений по реализации проектов внедрения электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты на российских предприятиях.
Достоверность представленных результатов базируется на анализе большого объема доступной информации, в том числе полученной автором непосредственно на заводе, где применяется электроплавка стали с непрерывной загрузкой шихты. Теоретическое обоснование преимуществ новой технологии проводились автором с использованием моделей, адекватных энерготехнологическим процессам, проходящим в ЭДП; экономическая и экологическая эффективность оценивалась в соответствии с официальными методиками, стандартами и процедурами.
Предмет зашиты и личный вклад автора.
-
Результаты анализа процесса развития электроплавки стали в электродуговых печах по пути «ЭДП обычной мощности - высокомощные ЭДП - энергосберегающие высокоимпедансные ЭДП - ЭДП с системой непрерывной загрузки шихты».
-
Результаты расчетов плавления - растворения скрапа в расплаве и поведения электрической дуги при горении на зеркале жидкой ванны, полученные для обоснования технологических и энергетических преимуществ электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты.
-
Оценка перспектив электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты для отечественной черной металлургии с позиций экономической и экологической эффективности.
Автор самостоятельно сформулировал задачи исследования, принял участие в проведении и проанализировал результаты промышленных исследований, выполненных на ЭДП с системой непрерывной загрузки шихты, выполнил энерготехнологические расчеты, провел оценку экономической и экологической эффективности новой технологии, подготовил описание технологического процесса и исходные данные для технико-экономического обоснования проекта ЭДП с непрерывной подачей шихты.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 9 статей в научных журналах и сборниках.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: научно-техническом совещании «ДУГА-2000. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов электротермических производств» (СПб, 2002 г.); научно-практической конференции, посвященной 60-летию ОАО «Мечел» «Сталеплавильное производство: современные агрегаты и технологии» (Челябинск, 2003 г.); XII международной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали» (Челябинск, 2004 г.); VIII Конгрессе сталеплавильщиков (Нижний Тагил, 2004 г.); конгрессе металлургов Урала (Челябинск. 2005 г.); семинаре ОМЗ-Спецсталь «Повышение эффективности металлургического производства» (Ижорский завод, Колпино, СПб 2005 г.).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, выводов, списка использованных источников из 78 наименований, приложений, содержит 110 страниц, в том числе 31 рисунок и 25 таблиц.
![Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья [Электронный ресурс]](/i/i/4263/169004.png "Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья [Электронный ресурс] Рябчиков Михаил Юрьевич")
