<<
>>

2. СОЗДАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ, РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССАРОМЕЛТ

В 1981-1984 гт. было осуществлено проектирование и строительство опытной установки процесса жидкофазного восстановления (ОУ ПЖВ) железа на Новолипецком металлургическом комбинате. Технологическое задание разработал Московский институт стали и сплавов, генеральным проектировщиком был Московский Гипромез, непосредственно печь проектировал институт Стальпроект, Строительство ОУ ПЖВ осуществлял Новолипецкий металлургический комбинат под авторским надзором МИСиС и проектных организаций.

При проектировании ОУ ПЖВ был использован большой опыт, накопленный в цветной металлургии при освоении и эксплуатации опытно-промышленной, а затем промышленной печи плавки в жидкой ванне на медном заводе Норильского горно-металлургического комбината.

За основу была взята конструкция печи Ванюкова, снабженная дополнительным рядом фурм выше уровня расплава в печи и расширяющейся шахтой вместо вертикальной.

Несмотря на общее для процессов Ванюкова и РОМЕЛТ использование в качестве реакционной среды барботируемого шлака, эти процессы принципиально отличаются по физико-химической сути. Поэтому на основании опыта реализации процесса Ванюкова ответить на ряд вопросов по технологии и конструкции печи процесса РОМЕЛТ было невозможно. В частности, температурный уровень процесса как в ванне, так и, особенно, в зоне дожигания, должен был быть значительно выше (на 150 °С и более). Физические свойства расплавов - плотность, температура плавления, вязкость низкожелезистого шлака и чугуна сильно отличаются от свойств штейна и железосиликатного шлака. Плавка Ваюокова требует создания в возможно большем объеме шлака окислительных условий для взаимодействия кислорода дутья с расплавом и перевода железа из сульфидов в оксиды. Для процесса РОМЕЛТ необходимо, чтобы окислительные зоны подачи дутья были локализованы в возможно меньшем объеме, достаточном для частичного сжигания угля, генерации необходимого количества тепла, создания динамического воздействия на расплав для перемешивания и брызгообразования при минимальном окислении железа.

Остальной объем ванны должен иметь высокий восстановительный потенциал, обеспечиваемый замешиванием в шлак угля. В тот период опыта применения угля в процессе Ванюкова не было.

Принципиально новым приемом являлась также подача кислорода в надслоевое пространство печи и организация дожигания газов с максимальной передачей тепла расплаву. Надслоевое пространство при плавке Ванюкова не играет столь существенной роли для процесса и служит по существу для осаждения капельного уноса и отвода газов из ванны. Единственным опытом по этому направлению было частичное дожигание газов в кислородных конверторах.

Учет этих отличий потребовал внесения существенных изменений в конструкцию печи на этапе проектирования ОУ ПЖВ:

были разработаны и впервые применены медные кессоны из плит со сверленными каналами вместо литых, которые даже в условиях более низких температур не всегда имели достаточную надежность;

печь была снабжена сплошным усиленным кожухом в целях обеспечения взрывобезопасности и предотвращения выделения оксида углерода на рабочие площадки;

печь была выполнена с расширением в надслоевом пространстве до 4 м, ширина в зоне барботажных фурм также была увеличена до 2,5 м, а высота до 6,5 м для увеличения объема надслоевого пространства и тепловоспринимающей поверхности ванны;

уровни выпускных отверстий были изменены с учетом плотностей расплавов и увеличения высоты слоя шлака над барботажными фурмами;

была разработана новая конструкция фурм нижнего ряда, обеспечивающих большую надежность и безопасность в условиях применения технологического кислорода, фурмы оснащены сменными соплами с диаметрами 30, 45 и 60 мм для возможности оптимизации режима продувки;

была разработана конструкция петлевых многосопловых фурм для дожигания, устанавливаемых в верхней части боковых стен с возможностью изменения угла наклона и глубины ввода в рабочее пространство.

Следует отметить, что ряд технических решений, впервые примененных на ОУ ПЖВ в дальнейшем использовался для совершенствования плавки Ванюкова. К ним можно отнести использование в качестве дополнительного топлива угля вместо природного газа, дожигание в надслоевом пространстве элементарной серы с использованием тепла от дожигания, расширение рабочего пространства выше уровня ванны, применение кессонов новой конструкции и т.д.

При разработке проекта была поставлена задача минимизировать затраты на строительство установки, решив на ней только одну задачу - демонстрацию возможности осуществления заявленного процесса.

В связи с этим в качестве площадки было выбрано миксерное отделение ККЦ-2 Новолнпецкого меткомбината, где имелось свободное место и фундамент для второго миксера, строительство которого было временно отложено.

Такое размещение позволило использовать здание, тракт подачи сыпучих, кислородопроводы, пшамопроводы, отстойники и др. коммуникации и цеховые системы в период остановки одного из конверторов на перефутеровку.

В связи с этим установка могла работать короткими кампаниями, как правило, не более 5 суток, а также имела ограничения по мощности системы водяного охлаждения печи и охладителя газов, которые были выполнены в одном контуре с применением аппаратов водо- воздушного охлаждения, имевших недостаточную мощность и надежность. Схема подачи угля и отсутствие резервной линии подачи шихты от расходных бункеров к печи приводили к частым нарушениям процесса.

С 1985 г. на ОУ ПЖВ были начаты холодная и горячая обкатка оборудования и собственно проведение испытаний процесса. В пуско-наладочных работах и проведении испытаний участвовали: комплексный научно-исследовательский коллектив МИСиС, а также сотрудники ВНИИМТ (Свердловск), НПО «Энергосталь» (Харьков), ВНИИПИЧЭО (Донецк), Центрэнергочермет (Москва).

Автор диссертации являлся заместителем руководителя комплексного научно- исследовательского коллектива, участвовал в осуществлении авторского надзора за проектированием и строительством, холодных испытаниях оборудования, обучении персонала, разрабатывал технологические инструкции по эксплуатации оборудования, технике безопасности и действиям в аварийных ситуациях, готовил программы испытаний и технологические регламенты кампаний №№ 1-24 ОУ ПЖВ, непосредственно руководил проведением этих опытных кампаний и технологических исследований на установке. В качестве научного руководителя и ответственного исполнителя выполнил несколько научно- исследовательских тем. Выполнял работы по патентованию в стране и за рубежом объектов интеллектуальной собственности, созданной в процессе исследований.

<< | >>
Источник: Усачев Александр Борисович. Разработка теоретических и технологических основ производства чугуна процессом жидкофазного восстановления POMEJIT. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов. Москва - 2003. 2003

Еще по теме 2. СОЗДАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ, РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССАРОМЕЛТ:

  1. 2. СОЗДАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ, РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССАРОМЕЛТ