CONARC: объединение конвертера и электродуговой печи для эффективного производства стали

Процесс CONARC для сталелитейки

Процесс CONARC разработан Mannesmann Demag Hüttentechnik (ныне SMS Siemag). Цель — объединить преимущества классического верхнедувного конвертера и электродуговой печи (EAF). Название CONARC отражает слияние двух процессов (CONverter + ARCing). Технология основана на увеличенном использовании горячего чугуна в EAF и направлена на оптимизацию энергоповтора и максимизацию производительности. Процесс позволяет использовать любые виды и смеси сырья: горячий чугун, مباشرة восстановленное железо (DRI) и лом, обеспечивая высочайшие требования к качеству для всех марок и классов сталей — от углеродистых до нержавеющих. В зависимости от требований к продукту за CONARC следуют чашная печь или вакуумная дегазация.

Основное оборудование CONARC

Базовое оборудование: два одинаковых огнеупорных корпуса печи, один поворотный электродный стол с одним набором электродов для обоих корпусов, одно электроснабжение (трансформатор и др.) для обоих, одна поворотная водохлаждаемая верхняя кислородная ланза для обоих корпусов. Альтернативно — две стационарные верхние ланзы (по одной на корпус). Опционально: устройства нижнего перемешивания, интегрированные в дно каждого корпуса; горелки и инъекторы для топлива, углерода, кислорода. Также важны системы зарядки сырья и флюсов, газоочистки и энергоповтора. Типичный технологический поток на рис. 1.

Рис. 1 Технологический поток CONARC

Процесс CONARC для углеродистых сталей

Базовая концепция: декарбуризация в одном корпусе, электрическое плавление в другом. Процесс разделен на две стадии:

1. Конвертерная стадия — декарбуризация жидкого железа вдувкой кислорода верхней ланзой. Снижаются C, Si, Mn, P. Реакции экзотермичны — выделяют много тепла. Холодный заряд (лом, DRI) загружают для утилизации энергии и защиты корпуса от перегрева.
2. Электродуговая стадия — после завершения декарбуризации ланзу убирают, вводят электроды. Заряжают остальной твердый заряд для достижения целевого веса плавки. Поднимают температуру до слива. Затем дешлакивание и слив в отливную чашу.

Из двух корпусов один работает в конвертерном режиме (с верхней ланзой), второй — в режиме ЭДП. Принцип на рис. 2.

Рис. 2 Принцип процесса CONARC

Энергоповтор

Двухступенчатая котельная система:

• Ступень 1: отходящие газы проходят через котельную (шарнирный колено, камера послегорения, горячая газопровод) и охлаждаются до 600 °C. Компоненты спроектированы как напорные части для генерации пара.
• Ступень 2: газ охлаждается до 200 °C в вертикальном проходном котеле, разработанном для данного применения.

Система обеспечивает необходимое охлаждение газа и использует значительную часть тепловой энергии для генерации пара для нужд металлургического комбината.

Преимущества процесса

• Высокая гибкость по сырью: лом, горячий чугун, DRI в различных пропорциях в зависимости от качества стали, доступности и цен.
• CONARC покрывает полный диапазон: от чистого EAF (100 % лом/DRI) до чистого конвертера.
• Печь не просто электрическая плавка, но и химический реактор — контролирует примеси за счет увеличенного использования первичного сырья.
• Гибкость к меняющемуся составу чугуна (Si, P, S) без проблем.
• Эффективное удаление фосфора при высоком P в чугуне (до 0,2 %): простое управление температурой зарядкой DRI как хладагентом, добавка извести, слив фосфатного шлака через шлаковую дверь.
• Цикл «слив-слив» < 40 мин легко достижим.
• Большая гибкость по энергоресурсам.
• Эффективная энергоповтор снижает выбросы CO₂.
• Значительный устойчивый вклад в энергоэффективность завода.
• Плавные помехи в электрической сети.