Интервью с начальником технического отдела ОАО "КМЗ", кандидатом технических наук Игорем Шепетовским

Многопрофильное применение чугуна в современной промышленности делает весьма условным обозначение производства чугуна и предшествующей ему рудоподготовительной стадии понятием «первый передел». Также весьма условным становится применение комплексного термина «предприятие неполного цикла», особенно с учетом приобретения сырьевых активов многими компаниями, в структуре которых есть небольшие металлургические заводы.

Качество выплавленного чугуна становится одним из ключевых моментов в производстве деталей агрегатов, таких как корпуса двигателей, насосов и др. При этом физико-химические характеристики материала на стадии получения отливок изменяются незначительно, а проведение операций модификации сопряжено с существенными технологическими трудностями и экономическими затратами. Другими словами, потребитель товарного чугуна желает получить материал, обладающий твердостью и коррозионной стойкостью чугуна и в то же время пластичностью и обрабатываемостью стали.

Если говорить о крупных металлургических комбинатах, также являющихся потребителями товарного чугуна, то и они сегодня предъявляют высокие требования по качеству этого «полупродукта».

Сегодня предприятия, основной продукцией которых является товарный (чушковый) чугун, являются поставщиком уникального продукта, не имеющего аналогов в достаточно широком спектре выпускаемых для промышленности материалов.

Уникальность Косогорского металлургического завода (расположен в пос. Косая Гора, являющемся частью г. Тула) в современной черной металлургии состоит еще и в том, что при весьма ограниченных производственных мощностях (3 доменные печи малого объема, окруженная жилыми микрорайонами областного центра небольшая территория) предприятие выпускает весь спектр чугунов, а также основной ферросплав черной металлургии – ферромарганец.

Для удовлетворения жестких современных требований по качеству выплавляемых чугунов и ферромарганца рассматриваются и используются все возможные опции, начиная с выбора сырьевых материалов и кончая логистическим контролем отправляемой продукции. Ключевым моментом в соблюдении требований заказчиков, а также в решении задачи минимизации затрат на производство является оптимизация технологии доменной плавки.

Поскольку Косогорский завод является производителем чугунов нодулярного класса, при выборе видов используемого сырья учитывается не только металлургическая ценность железорудных материалов и кокса, традиционно определяемая содержанием в них железа и соотношением компонентов пустой породы. Не менее важно содержание в них таких вредных примесных элементов как фосфор и сера, а также примесных элементов, которые при выплавке рядовых чугунов считаются полезными или нейтральными: марганец, титан, ванадий, хром. В данном направлении технологами разработаны новые и значительно расширены имеющиеся методики прогнозирования конечного содержания этих элементов в получаемом чугуне, что позволяет сформировать требования предельного содержания примесных элементов в сырьевых материалах. Также разработаны технологические приемы перевода примесных элементов в шлак и колошниковый газ. Однако фосфор в доменном процессе практически полностью переходит в чугун, а задача минимизации содержания серы в чугуне технологически противоречит минимизации содержания титана и марганца и т.д., что и диктует необходимость формирования требований к исходному сырью по содержанию примесей.

В настоящее время выплавляемый в доменном цехе завода нодулярный чугун содержит 0,013-0,020% серы, до 0,05% фосфора, не более 0,025% титана, не более 0,05% марганца и не более 0,01% хрома. Нодулярный чугун Косогорского завода практически изменяет энциклопедическое определение чугуна как «сплава железа с углеродом, содержащего постоянные примеси», оставляя лишь первую часть определения. В то же время, выплавляемые на заводе чугуны «рядовых» марок, в которых регламентируется содержание марганца, фосфора и серы, соответствуют наиболее высоким группам, классам и категориям ГОСТа.

Особенностью производства чугуна на Косогорском заводе является использование железорудной шихты, практически полностью состоящей из неофлюсованных окатышей. В мире аналогичный опыт работы на 95-100% неофлюсованных окатышей в железорудной шихте имеется лишь на нескольких доменных печах компаний USSteel (Granite City, США), Arcelor-Mittal (Cleveland,США) и Stelco (Lake Erie, Канада). При этом следует отметить применение на североамериканских печах окатышей с очень высоким содержанием железа и, соответственно, минимальным содержанием пустой породы, использование кокса с высокими прочностными характеристиками и минимальным содержанием золы. Кроме того, указанные печи используют обогащенное кислородом воздушное дутье. Доменный цех Косогорского завода, находясь в гораздо более жестких сырьевых и технологических (отсутствие мощностей по производству кислорода) условиях, выплавляет высококачественный чугун; при этом доменная плавка ведется в достаточно стабильном режиме с постоянной оптимизацией технологических параметров.

В современных условиях нестабильной конъюнктуры рынка чугуна, колебаний рынка коксохимической продукции и железорудного сырья специалистами завода разработаны алгоритмы выбора оптимальных поставщиков сырья, оптимизации производственной загрузки мощностей, а также технологические приемы стабилизации работы доменных печей.

Одним из эффективных путей минимизации затрат на производство высококачественного чугуна является внепечная десульфурация, предполагающая выплавку чугуна с достаточно высоким содержанием серы в доменной печи и последующее удаление серы в ковше. При этом доменная плавка ведется в оптимальном шлаковом и газодинамическом режиме. В условиях Косогорского завода наиболее эффективным способом реализации данной схемы является подача магнийсодержащей порошковой проволоки в ковш с помощью трайб-аппарата. В ходе опытно-промышленных испытаний получен чугун с содержанием серы менее 0,010%.

Ряд реализованных на заводе мероприятий направлен на повышение температуры и минимизацию тепловых потерь воздушного дутья: построены газосмесительные станции, регулярно проводятся капитальные ремонты воздухонагревателей, применена футеровка фурменных приборов современными огнеупорными материалами.

Особо следует отметить освоение доменщиками завода производства ферромарганца с содержанием марганца до 80% из руд т.н. высокой вариативности химсостава. На сегодня отработаны технологические приемы оптимизации режима плавки ферромарганца при существенных колебаниях содержания основных элементов используемых марганцевых руд. На доменной печи, выплавляющей ферромарганец, используется технология выпуска сплава из печи в ямы литейного двора с последующей разборкой после застывания. Для механизации операции разборки ямы (разлома материала и складирования кусков ферромарганца) планируется приобретение гидравлического многофункционального манипулятора. Это существенно ускорит выполнение данной операции, являющейся «узким местом» технологической цепи, и улучшит условия труда персонала.

В ближайших перспективах завода проведение капитального ремонта первого разряда доменной печи №1 с установкой современного бесконусного загрузочного устройства лоткового типа, гидравлического оборудования литейного двора, передового комплекса газоочистки и применением современной концепции огнеупорной футеровки печи. Также будут реализованы проекты монтажа нового рудно-грейферного перегружателя на рудном дворе, строительства новой компактной разливочной машины и сухой газоочистки доменной печи №2.

:
Журнал «Металлы Евразии», № 12, 2007 г.