Новая технология в производстве стали: струйный процесс

Несмотря на экономические сложности, технологические разработки в сфере производства металла ведутся постоянно. В последние годы наблюдаются колебание цен на лом и горячебрикетированное железо прямого восстановления (ГБЖ) и растущее давление со стороны государственных органов с целью сокращения выбросов углекислого газа. Это повысило интерес производителей стали к увеличению доли лома и ГБЖ, которые могут использоваться в конвертерном производстве стали. Струйный процесс – технологическая разработка, которая позволяет увеличить долю твердых материалов, загружаемых в конвертер.

Процесс

В струйном процессе используется конвертер с нижней продувкой. Кислород вдувают в расплавленную массу из чугуна, лома и железа снизу, и эти материалы перерабатываются в сталь. За счет добавления дополнительного количества угля в нижнюю часть конвертера струйный процесс обеспечивает достаточно тепла, чтобы можно было добавить в смесь большую долю лома и губчатого железа. Для достижения этого результата на ванну, где происходит плавление, подается обогащенный кислородом воздух температурой около 1300 °C.

Этот горячий поток распространяется со скоростью, близкой к скорости звука. Он перемешивает расплавленную массу настолько активно, что почти весь угарный газ, выходящий из ванны, вступает в реакцию с кислородом в потоке горячего воздуха. Так образуется CO2 и нагревает жидкую сталь.

Кроме того, уголь продувается снизу и отдает дополнительное тепло. Эта закачка угля тщательно контролируется. Комбинация целенаправленной подачи угля и горячего воздуха создает столько тепловой энергии, что конвертер может работать, используя только металлолом и губчатое железо. Кроме того, благодаря своей конструкции кислородные форсунки, расположенные в нижней части конвертера, разрезают лом, как резаки. В результате конвертер может быть загружен очень крупными кусками лома.

Как это работает?

Чугун, лом и ГБЖ являются тремя основными носителями железа, которые используются в процессах производства стали. Энергия, присущая горячему металлу, и тепло, выделяющееся на этапе продувки кислородом, позволяют загружать примерно до 20% твердых материалов в сталеплавильные конвертеры. Если применяются методы сжигания дополнительного топлива, этот показатель может быть увеличен примерно до 30%. Для более высокой скорости загрузки твердого материала требуется дополнительная энергия для плавления и нагрева. Эта дополнительная энергия может быть получена за счет электроэнергии или угля. Однако производство и использование электроэнергии обычно связано со значительными потерями при преобразовании энергии и высокими затратами. Поэтому струйный процесс был разработан для высокоэффективного использования химической энергии угля, чтобы можно было напрямую использовать больше твердых материалов в конвертерном сталеплавильном производстве.

Струйный процесс идеально подходит для лома/ГБЖ в количестве 25–27% от массы шихты в конвертерах любого размера. Он позволяет гибко реагировать на изменение цен на чугун, лом и ГБЖ. Таким образом, конвертеры, оснащенные этим решением, закрывают пробел между традиционными установками кислородных конвертеров и электродуговыми печами.

За счет уменьшения использования угля, завод выбрасывает меньше углекислого газа, а также сокращает издержки на производство. Струйный процесс помогает сделать производство стали более экологичным, а в комбинации с другими методами (электролиз расплавленного оксида или органический цикл Ренкина) можно полностью избавиться от выделяемого углекислого газа.