Технико-экономическая характеристика отдельных способов производства стали

Простои составляют 4-9% календарного времени. Доля исходных материалов в себестоимости 90-94% для высоколегированных сталей.

Важным техническим показателем процесса электроплавки является расход электроэнергии на 1т стали.Расход электроэнергии колеблется в пределах от 500 до 1000 квт*ч на 1т. Эти величины приблизительно соответствуют расходу теплоты 500-900 тыс. кал, что на 25-35% меньше расхода теплоты в мартеновском процессе.

Легирование стали

Легированием называют процесс присадки в сталь легирующих элементов, чтобы получить так называемую легированную сталь, т. е. такую сталь в составе которой находятся специальные (легиру-ющие) примеси, введенные в нее в определенных количествах для того, чтобы сообщить стали какие-либо особые физико-химические или механические свойства.

Легирующими могут быть как элементы, не встречающиеся в простой стали, так и элементы, которые в небольших количествах содержатся во всякой стали (С, Мn, Si, Р, S). Очень часто операцию легирования совмещают с операцией раскисления (особенно если металл легируют марганцем, кремнием или алюминием).

С точки зрения влияния на свойства стали легирующие элементы делят на две большие группы:

1-я--легирующие элементы, расширяющие г oбласть твердых растворов. В эту группу входят и элементы, обладающие неогра-ниченной растворимостью в железе (никель, марганец, кобальт), и элементы, образующие сплавы, в которых гомогенная область непрерывного ряда твердых растворов ограничивается гетерогенной вследствие появления новых фаз (углерода, азота, меди).

2-я -- легирующие элементы, суживающие г область. Сюда вхо-дят и элементы, образующие с железом сплавы с полностью замк-нутой г областью (бериллий, алюминий, кремний, фосфор, титан, ванадий, хром, молибден, вольфрам), и элементы, образующие сплавы с суженной г областью (ниобий, тантал, цирконий, церий).

.Главное - избежать ненужного взаимодействия легирующих примесей с кислородом, чтобы уменьшить «угар» легирующих и обеспечить получение в стали минимума продуктов окисления - неметаллических включений, загрязняющих стали и снижающих их качество.

В зависимости от степени сродства к кислороду легирующие эле-менты также делят на две большие группы:

1-я -- легирующие элементы, сродство к кислороду у которых меньше, чем у железа (никель, кобальт, молибден, медь). Они в усло-виях плавки и разливки практически не окисляются, поэтому могут быть введены в металл в любой момент плавки. Обычно эти элементы вводят в металл в начале плавки вместе с шихтой. Отходы, образующиеся при выплавке и прокатке (ковке, штамповке) сталей, содержащих эти элементы, а также отходы изделий, изготовленных из этих сталей, следует хранить и использовать отдельно (экономически выгодно загружать в печь не чистые ни-кель, медь и т, п., а отходы шихты, содержащие эти примеси; если такие отходы загружать в печь при выплавке стали любой марки, то сталь при выпуске будет содер-жать никель, медь и т. д., а это не всегда полезно)

2-я -- легирующие элементы, сродство к кислороду у которых больше, чем у железа (например, кремний, марганец, алюминий, хром, ванадий, титан). Чтобы избежать большого угара этих эле-ментов при легировании, их вводят в металл после раскисления или одновременно с раскислением в самом конце плавки (часто даже в ковш, а иногда и непосредственно в изложницу или кристалли-затор).

Кроме легирующих этих двух основных групп применяют леги-рующие, введение которых в металл связано с возможной опасностью для здоровья, так как пары этих металлов или их соединений вредны. К таким элементам относятся сера, свинец, селен, теллур. Эти эле-менты вводят в металл непосредственно в процессе разливки стали и при этом принимают специальные меры безопасности. Легирующие примеси вводят в металл или в чистом виде, или в виде сплавов, или в виде соединений. Во всех слу-чаях для удешевления стали стремятся использовать максимальное количество дешевых отходов (шлак, руду), содержащих нужный элемент. Иногда для легирования и раскисления стали применяют, так называемые экзотермические брикеты, в состав которых могут входить содержащие легирующий элемент окислы, порошкообразные раскислители и восстановители, и окислители. Кроме того, в состав смесей могут входить раз-личные шлакообразующие добавки, обеспечивающие, получение вклю-чений, быстро удаляющихся из металла. При выпуске металла в ковш, в который загружены подобные брикеты, они «зажигаются», при реакции между восстановителями и окислителями выделяется необходимое количество тепла, легирующие примеси, входящие к состав окислов, восстанавливаются. Металл при таком методе работы не охлаждается. При правильном подборе состава смесей получают сталь, более чистую, при одновременном сокращении рас-хода раскислителей и легирующих.

Особенности размещения предприятий по производству стали

В наше время сложилась вполне определенная классификация металлургических заводов. Различают заводы с полным металлургическим циклом, которые включают выплавку чугуна, стали, выпуск проката (интегрированные заводы), заводы, не имеющие доменного производства (неинтегрированные заводы) и мини-заводы.

Рассмотрим каждое из вышеперечисленных предприятий.

Интегрированные заводы отличаются большой мощностью отдельных агрегатов, чем крупнее агрегат, тем выше его производительность, тем дешевле обходится производство металла. Чтобы работа крупных металлургических агрегатов была устойчивой, ритмичной, максимально эффективной, их нужно «кормить» доброкачественным сырьем, для доменного цеха это в первую очередь руда в виде агломерата или офлюсованных железорудных окатышей, кокс, флюсы, именно поэтому принцип размещения таких предприятий «на сырьё», т.е. вблизи месторождений коксового угля, железной и марганцевой руд. Такие предприятия имеют в своем составе также сталеплавильные и прокатные цехи, а значит имеют листопрокатное производство, выпускают также сортовой прокат, рельсы и др. Главный потребитель широкоформатного листа - судостроение. Судостроительные заводы располагаются в прибрежный зонах; если и металлургический завод построен на берегу, то нет проблем по доставке товара потребителю. Очень удобно, если и месторождения сырья расположены в прибрежных зонах. Но в любом случае, доминирующий фактор, влияющий на размещение предприятий с полным металлургическим циклом, - наличие сырья.

Неинтегрированные заводы не имеют доменных цехов и не имеют, стало быть, жидкого чугуна. Следует отметить, что при современных средствах транспортировки, данные предприятия можно располагать далеко от доменных цехов, что очень удобно, т.к. современные неинтеграционные заводы - это электросталеплавильные предприятия, которые потребляют огромное количество энергии, значит целесообразно их размещение вблизи крупных теплоэлектростанций. В размещении предприятий такого рода не последнюю роль играет потребитель, значит, при выборе местоположения электросталеплавильного предприятия, необходимо учитывать наличие потребителя вблизи теплоэлектроцентралей.

Третья группа заводов, узкоспециализированные предприятия, которые работают на привозных чугунных болванках и скрапах, главным поставщиком которых являются машиностроительные заводы. Такие предприятия специализируются на производстве проката, главным потребителем которого являются также машиностроительные заводы. Таким образом, четко вырисовывается принцип размещения этих предприятий: « на потребителя», в роли которого выступают машиностроительные заводы.

Таким образом, не сложно сделать вывод, что особенности размещения определяются специализацией предприятий по производству стали.

Технико-экономические показатели данных технологических процессов, рыночные аспекты их применения и перспективы развития

Для сравнения технологических процессов и определения наиболее выгодных необходимо использовать параметры, которые имеют место во всех сравниваемых процессах. Таким показателем экономической эффективности технологических процессов является себестоимость продукции, выраженная в денежной форме.

Экономическая эффективность работы конвертера определяется по формуле:

где П - годовая производительность конвертера, т. стали в год; Т -масса металла, шихты; 1440 - число минут в сутках; а -выход годных слитков; п -число рабочих суток в году; t - длительность плавки, мин.

Основной показатель, характеризующий производительность мартеновских печей, является съем стали с 1 м2 площади пода печи в сутки с (т/м2):

где C - съем стали, Р--суточная производительность, S - площадь пода печи, м2.

Производительность электропечей определяется по формуле:

где П - годовая производительность конвертера, т. стали в год; Т -продолжительность плавки, ч.; а -выход годных слитков; п -число рабочих суток в году; в - масса металлической шихты на одну плавку.

Себестоимость электростали будет определяться расходом металлической шихты на 1 тонну годных слитков и стоимости передела. Она включает также расход энергии, электродов, огнеупоров, изложниц, зарплату персоналу.

Основные технико-экономические показатели способов производства стали.

В условиях рынка используют научно-технические достижения: увеличивается выпуск конкурентно-0способных изделий на основе наукоемких, ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий. Роль этих технологий является определяющим фактором в достижении максимальных прибылей.

Так, более высокие технико-экономические показатели у кислородно-конвертерного способа выплавки стали. Это обусловленно рядом его преимуществ: большая производительность агрегата на единицу емкости и одного рабочего, ниже (на 54-10%) удельные капитальные затраты на строительство цеха той же производительности, меньше в 2-3 раза расход огнеупоров на единицу мощности агрегата. Экономическая эффективность обеспечивается за счет снижения ее себестоимости путем снижения расходов по переделу, доля которого в себестоимости составляет до10% (13-14% при мартеновской плавке; 25% -- при электроплавке).

В настоящее время наметилась устойчивая тенденция к сокращению мартеновского способа производства и переход на конверторный, как более экономически выгодный.

В то же время наметилось два экономически целесообразных пути совершенствования мартеновского производства. Так, как основным недостатком является большое количество расходуемого топлива и продолжительность процесса, то ускорению процессу способствует применение кислорода. Происходит интенсификация горения, усиливается окислительная способность печей, а следовательно, умсеньшается время плавки, снижается расход топлива. Увеличивается производительность.

Второй экономически выгодный путь - это переоборудование мартеновских печей в двухванные.

Перечисленные выше способы относятся к эволюционным путям совершенствования технологических процессов. Поскольку эволюция - это постоянное изменение, совершенствование технических средств труда без коренных изменений как самих средств, так и научных основ. Сюда также относятся механизация и автоматизация производства.

Кроме того, существует также революционный путь развития, когда преобразование производства происходит в результате изменение или замены рабочего хода (изменение технологического процесса). При этом часто приходится применять дорогостоящее оборудование, но при хорошей организации работы можно достичь снижение себестоимости продукции. К таким новым технологиям относится процесс прямого восстановления железа с помощью водорода.

В основе этого процесса лежит восстановление железа водородом или приролдным газом. Мелко раздробренный железный концентрат смешивают с водой и в виде пульпы подают по трубе с месторождения на металлический комбинат. Вода поступает в специальные отстойники, где очищается и поступает в водоворот. А из руды с помощью специальных добавок и обработке во вращающихся барабанах получают окатыши сферической формы. Которые поступают в шахтную печь. Там с помощью водородаоксиды железа восстанавливается до железа. Это позволяет получать высококачественную сталь, сократить технологический цикл (отсутствует доменное и коксохимическое производство), уменьшаается потребность в воде, практически отсутствуют вредные выбросы.

Показатели качества продукции данных технологических процессов и форма организации производства как современный уровень развития нашей цивилизации

При конверторном способе производства, благодаря тому, что окисление фосфора и серы идет одновременно имеется возможность остановить процесс на заданном содержании углерода и получить довольно широкую гамму углеродистых сталей при низком содержании серы и фосфора.

Электроплавка позволяет получить высококачественные стали. Отличительной особенностью ее является активное раскисление шлака, что приводит к непрерывному переходу кислорода, растворенного в металле, в шлак. Поэтому нет необходимости раскислять с помощью алюминия, а, следовательно, нет загрязнений тугоплавкими солями алюминия стали. Однако способ требует большого количества энергии. Поэтому сейчас стали использоваться новые методики рафинирования, т.е. повышение качества стали. К таким методикам относятся: плазменный, электрошлаковый, вакуумно-дуговой, вакуумно-индукционный и др. процессы. Общей их особенностью является создание условий для рафинирования жидкой стали. Сталь, полученная этими методами, отличается высокой химической и структурной однородностью, низким содержанием вредных примесей . методы позволяют сократить продолжительность электроплавки на 10-30 минут и получить мартеновским и конверторным способами сталь электропечного ассортимента.

Также в условиях НТП основным направлением преобразования производства является электронизация - широкое обеспечение средствами вычислительной техники, что позволяет ускорить самые разнообразные процессы, сэкономить ресурсы, энергию, повысить качество продукции.

Уделяют также внимание комплексной автоматизации - созданию полностью автоматизированных цехов и заводов, промышленных роботов и манипуляторов.

Так, поворот конвертера, его подъем и опускание водоохлаждаемой кислородной фурмы, загрузка сыпучих добавок и др. производятся с пульта управления. Продолжительность и режим дутья, время отбора проб определяет счетно-вычислительная техника. Все это позволяет снизить время производства стали и снизить себестоимость продукции при неизменном или повышающемся качестве.

Заключение

Человек с самого раннего возраста привыкает к окружающим его метал-лическим предметам домашнего обихода, не замечает и не задумывается, откуда они берутся.

Дамасские и булатные стали известны со II-III веков н.э. Почти все мировые культуры их использовали. Технологией ее изготовления владели кельтские и саксонские племена. Мечи викингов демонстрируют сложную структуру узора. Одна из высших форм такой стали производилась в Японии. Общеизвестны дамасские клинки из Средней Азии. В России существовало массовое производство. Это знаменитые Златоустовские клинки. Однако не все из этих клинков могли рубить железо (гвозди, прутки), некоторые могли гнуться в дугу, а то и вокруг пояса. Металл знаменитых дамасских клинков имел более высокое содержание углерода, чем большинство современных сталей. После искусной ковки дамасская сталь приобретала исключительную прочность, вязкость и характерный узорчатый рисунок. Остается загадкой, как изготовляли дамасскую сталь. Сегодня, используя высокие технологии, металлурги пытаются произвести сталь, похожую по свойствам на дамасскую, но пока их усилия тщетны, хотя с каждым годом качество получаемой стали и технико-экономические показатели ее производства улучшаются.

Будущее человечества тесно связано с использованием новых сплавов на металлической основе. Металл - фундамент современной цивилизации, ос-нова основ технического прогресса. И чем выше поднимается человечество по ступеням развития, тем больше его нужда в металлах.

Список литературы:

1. Анчишкин А.И. Наука-техника-экономика., М.: «Экономика», 1989г.

2. Васильева И.Н. Экономические основы технологического развития: Учебное пособие для студентов ВУЗов. - М.: Банки и биржи, изд. Объединение «ЮНИТИ», 1995г.

3. Волков М.И., Борщ И.М., Грушко И.М., Королев И.В. Дорожно-строительные материалы, М.: «Транспорт», 5издание, 1975г.

4. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия М.:«Металлургия», 4издание, 1985г.

5. Воскобойников В.Г., Макаров Л.П. Технология и экономика переработки железных руд, М.: «Металлургия», 1977г., 255с.

6. Глинка Н.Л. Общая химия, Издание двадцать третье.

7. Гуляев А.П. Металлургия, 1966 г.

8. Дворин М.Д., Дмитриенко В.В., Крутикова Л.В. и др. Системы технологий

отраслей народного хозяйства: Учебное пособие. Хабаровск: Изд-во ХПИ, 1991г.

9. Жадан В.Т., Гринберг Б.Г., Никонов В.Я. Технология металлов и других конструкционных материалов, Издание второе.

10. Кудрин В.А. Металлургия стали М.: «Металлургия», 1981г., 485с.

11. Медоваров Б.И. Металлургия: вчера, сегодня, завтра, К.: «Наукова думка», 1986г.

12. Основы металлургического производства (черная металлургия)
М.: «Металлургия» 1988г.

13. Основы технологий важнейших отраслей промышленности./ Под ред. И.А. Сидорова: Учебник для экономических специальностей ВУЗов: - М.: «Высшая школа», 1971г.

14. Основы технологий важнейших отраслей промышленности часть 1-ая./ под ред. И.В. Ченцова:- Минск: «Высшая школа», 1989г.

15. Технология металлов и конструкционные материалы /под ред. Б.А. Кузьмина - М.: «Машиностроение», 1981г.

16. Хрущев А.Т. География промышленности СССР, М.: «Высшая школа», 1990г.

17. Энциклопедия «Радость познания», Том 1 «Наука и вселенная»
М.: «МИР» 1983г.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5