Такой прирост является результатом бурного развития черной металлургии Китая, который продолжал наращивать производство стали и в кризисные 2008-2009 годы, что позволило стране в 2008 году произвести более 50% мирового объема конвертерной стали. Однако пять ведущих китайских меткомпаний произвели лишь 141,5 млн. тонн стали (28,3% общего объема производства страны).

В последние двадцать лет металлургия Китая стала своеобразным полигоном, на котором ведущие производители металлургического оборудования отрабатывают прогрессивные проекты. При строительстве новых предприятий основной акцент делается на высокопроизводительные сталеплавильные комплексы в составе двух-трех крупных конвертеров емкостью 200-250 тонн и более. В других странах предпочтение также отдается цехам с конвертерами большой вместимости. Например, значительный объем конвертерной стали в Германии выплавляется в 21 конвертере вместимостью 150-380 тонн.

Конструктивные тенденции

Современные конвертерные цеха оборудованы, как правило, двумя крупными конвертерами вместимостью 150-315 тонн каждый, что позволяет гармонизировать основные грузопотоки при высокой удельной производительности агрегатов. При этом приоритет отдается технологическим решениям и построениям, которые направлены на снижение потерь энергии, железа, огнеупоров и других расходных материалов при снижении вредного влияния на окружающую среду.

На сегодняшний день наибольшее распространение в мире получила комбинированная продувка кислородом сверху и нейтральным газом (аргон, азот, углекислый и даже угарный газы) снизу.

Для повышения эффективности ведения конвертерной плавки используются методы контроля положения и конструкции верхней фурмы, скорости вдувания кислорода, повышения эффективности процесса растворения извести, оптимизации параметров вдувания аргона через донные фурмы, а также оперативного прогнозирования содержания углерода по ходу продувки. Для стабилизации процесса конвертерной плавки и снижения ее длительности все большее распространение получает технология предварительной десульфурации чугуна в ковше.

Сегодня практически обязательной технологической операцией является раннее обнаружение и отсечка шлака в ходе технологического перелива металла из конвертера в ковш.

Все большее распространение получают агрегаты комплексной внепечной обработки стали типа “ковш-печь”, которые позволяют подготовить сталь для разливки на машинах непрерывного литья заготовки (МНЛЗ).

Ну и, конечно, наблюдается устойчивый рост объемов производства конвертерной стали, которая подвергается вакуумной обработке, что прежде всего связывают с широким распространением новых групп низкоуглеродистых сталей. Также в технологической цепи применяются высокопроизводительные МНЛЗ и литейно-прокатные агрегаты, которые обеспечивают существенное снижение удельных энергозатрат.

Совокупность перечисленных решений способствовала развитию так называемой модульной схемы построения конвертерных цехов, которая предполагает совмещение процесса дискретной выплавки стали в конвертере с ее квазинепрерывной разливкой в рамках технологической цепочки “конвертер — “ковш-печь” — МНЛЗ”. Такое построение требует максимально ритмичной работы плавильных агрегатов и оптимальной схемы грузопотоков, которая достигается при использовании двух конвертеров.

При модульном построении масса плавки определяется суточной производительностью МНЛЗ. Для конвертерных цехов с сортовыми или блюмовыми МНЛЗ, она за редким исключением не превышает 160-180 тонн стали. А современные слябовые МНЛЗ разливают до 2,5-3,0 млн. тонн стали в год, что примерно соответствует массе плавки 250-320 тонн. При этом резервы их производительности еще не исчерпаны. Например, на заводе Masteel (Китай, Maanshan Iron & Steel Company) при работе на двух одноручьевых МНЛЗ достигнута суммарная годовая производительность 5,7 млн. тонн.

Кирпичный вопрос

Одной из важнейших стратегий развития конвертерного производства является достижение высокой стойкости рабочей футеровки, что снижает удельные затраты на огнеупоры и исключает простои, связанные с ремонтом (обеспечивает значительное повышение производительности конвертерного цеха в целом).

Последнее десятилетие характеризуется значительным повышением стойкости футеровки конвертера за счет применения комбинированных сбалансированных схем, в которых учитываются особенности износа отдельных зон, в том числе подверженных повышенной эрозии.

Сегодня нормальной средней стойкостью футеровки конвертера принято считать 6-10 тыс. плавок (рекордные показатели стойкости футеровки конвертеров — 10-30 тыс. плавок в зависимости от количества промежуточных ремонтов). Стойкость огнеупоров на украинских предприятиях не превышает 3,5-4 тыс. плавок. Для этого используются различные по качеству и толщине изделия, что приводит к сбалансированному износу футеровки в целом.

Повышению стойкости футеровки способствует сокращение времени ее прямого контакта со струей кислорода, а также автоматизация конвертерного процесса, позволяющая уменьшить количество повалок конвертера и предотвратить перегрев стали в конце плавки.

Существенную роль в повышении стойкости футеровки конвертеров играют современные методы контроля за ее состоянием, позволяющие измерять профиль футеровки и степень ее износа в ходе эксплуатации. Примером такого оборудования может служить лазерная система измерения профиля футеровки. Полное сканирование конвертера занимает 25-30 минут. Обнаруженные участки с малой толщиной футеровки ремонтируют торкретированием и раздувом шлака.

Отечественные достижения

На территории бывшего СССР развитие конвертерного производства преимущественно идет за счет модернизации цехов, сооруженных в 1980-е годы и ранее. Так, была проведена глубокая реконструкция и модернизация конвертерных цехов Магнитогорского и Новолипецкого меткомбинатов,  “Северстали” (все — Россия), “Arcelor Mittal Темиртау” (Казахстан).

Единственный новый конвертерный цех на территории бывшего СССР построен и запущен в эксплуатацию на Алчевском меткомбинате (АМК, Луганская область). Модернизация сталеплавильного производства в Алчевске выполнялась в условиях действующего предприятия с высокой плотностью застройки. Перевод с мартеновского производства стали на конвертерное осуществлялся путем постепенной замены основного технологического оборудования и технологий, что обеспечило плавный (без потерь) переход на более современный уровень производства стали. Отметим, что вместимость конвертеров при проектировании нового оборудования была принята 300 тонн, что соответствовало вместимости сталеразливочных ковшей в существовавшем мартеновском цехе.

На первом этапе (2005 год) началась эксплуатация комплекса непрерывной разливки стали, установки “печь-ковш” и вакууматора. Комплекс конвертерного производства стали был запущен в эксплуатацию 27 ноября 2007 года. Его номинальное годовое производство — 5,5 млн. тонн стали. Максимально возможная проектная производительность одного конвертера — 36 плавок в сутки (достигнуто 28 плавок). Весь комплекс конвертерного цеха с момента подготовки строительной площадки до пуска был построен за 26 месяцев.

Стоит отметить, что производство стали в конвертерах с применением кислорода является достаточно совершенной системой технологий, базирующихся на небольшом количестве технологических парадигм. Они используют эффективные закономерности, потенциал которых ограничивается действием физико-химических законов. Соответственно дальнейший прогресс в конвертерном производстве следует ожидать в части повышения эффективности совмещения технологий от подготовки чугуна после его выпуска из доменной печи и до разливки стали на МНЛЗ.

автор — вице-президент Украинской ассоциации сталеплавильщиков