Tehnološki učinki obratovanja 45t EAF — VAD
V. Macur"1, A. Lesnik'2	UDK: 669.187.012
ASM/SLA: D5g, D8, A5f, A4s
1. UVOD
V	zasnovi obratovanja elektroobločna peč — vakuumska ponovčna peč (EAF-VAD postopek) smo želeli izboljšati kvaliteto jekla ob istočasno povečani produktivnosti in ekonomičnosti poslovanja. Tako smo leta 1983 uvedli izvenpečno rafinacijo jekla pri dveh 45-elek-troobločnih pečeh s postopkom vakuumske obdelave z dograjevanjem — VAD postopek in leto kasneje VAD-VOD postopek za elektroobločne peči kapacitete 15 in 35 ton.
V	šestih letih smo izboljšali kvaliteto ter pospeševali procese tako v elektroobločnih pečeh (EOP) kot v VAD napravi. Iz leta v leto se je povečeval odstotek sarž, izdelanih po VAD postopku, zato je prihajalo do zastojev pri obeh EOP, saj je bilo usklajeno obratovanje v VAD močno otežkočeno. Poraba energije in elektrod se je začela poviševati. Iz teh razlogov smo sredi leta 1988 opustili istočasno obratovanje dveh primarnih peči in začasno uvedli izmenično obratovanje s ciljem, da gredo vse sarže preko VAD postopka. Dosegli smo ugodne rezultate.
2. TEHNOLOŠKI UČINKI OBRATOVANJA
Ponovčna metalurgija po VAD postopku nam je prinesla naslednje prednosti:
—	izboljšanje kvalitete jekla ob zagotavljanju boljše enakomernosti,
—	večjo produktivnost in s tem večjo proizvodnjo,
—	večjo ekonomičnost proizvodnje,
—	izboljšanje delovnih pogojev zaradi mehanizacije procesov.
Preobsežno bi bilo obravnavati vse dosežke kot posledica obratovanja primarne obločne peči v povezavi z VAD postopkom. Poleg tega smo nekaj že poročali (1, 2, 3, 4, 5,). Poglejmo učinke obratovanja, ki so nas privedli do tega, da smo lahko eno peč ukinili in dosegli celo ugodnejše ekonomske učinke.
Učinki obratovanja dveh EOP 45 t s prenosom rafina-cije v ponovčno peč. kakor tudi obratovanje ene EOP 451, so prikazani v tabeli in na sliki. Zaradi boljšega pregleda so podatki zbrani za deset let pred uvedbo ponov-čne peči in zaključeni v polovici letošnjega leta. Z VAD postopkom smo pričeli obratovati junija 1983, vendar smo tega leta in še naslednje leto postopek osvajali, zato so ti rezultati združeni v desetletno obratovanje dveh elektroobločnih peči.
Iz prikazanih učinkov sta izrazito vidni dve obdobji odločilnih sprememb, tj. obdobje uvedbe ponovčne
metalurgije (rezultati za leto 1985) ter obdobje od druge polovice 1988, ko smo prenehali z istočasnim obratovanjem obeh EOP ter začeli kapacitete maksimalno izkoriščati.
Ob prenosu dela rafinacije iz EOP v VAD se je leta 1985 skrajšal celotni čas izdelave jekla EOP za 14 %, tj. od 4,5 ur na 3,9 ure. Pri tem se je čas rafinacije skrajšal za 33 %. V naslednjih dveh letih ni več bistvenih sprememb v skrajšanju časov izdelave, čeprav smo močno povečali odstotek izdelanih sarž preko VAD, in to od 57 % v letu 1985 na 80 % ob koncu 1986. leta.
Specifična poraba elektro energije v EOP se je ob uvedbi VAD postopka zmanjšala od 625 KWh/t na 585 KWh/t ali 6,4 %, vendar pa v celoti povečala na 649 KWh/t zaradi obločnega ogrevanja v ponovčni peči. Poraba se je postopoma dvigala do vrednosti 670 KWh/t v letu 1977. To pomeni 45 KWh/t več kot pred uvedbo VAD postopka, čeprav se je samo v EOP zmanjšala za 25 KWh/t. VAD postopek je zahteval porabo 64 do 70 KWh/t električne energije in 0,67 do 0,70 kg/t porabo elektrod.
Podobnemu trendu porabe elektro energije je sledila tudi poraba elektrod. Ta se je ob uvedbi VAD postopka znižala v EOP za 1 kg/t oziroma za 16 %, tj. od 6,40 kg/t na 5,40 kg/t. V skupni porabi EOP-VAD se je znižala za 10 %, tj. na 6,10 kg/t, in se postopoma dvigala tako, da je skupna poraba presegla prvotno 6,40 kg/t za 8 %. Dosegla je vrednost 6,9 kg/t.
Produktivnost obeh peči se je ob uvedbi VAD postopka povečala od 9,6 t/h na 11,4 t/h ali za 19 %, kar je povečalo letno proizvodnjo peči za 23.000 ton jekla. Žal je tudi ta trend ostal od 1987. leta nespremenjen. Tega leta je bila produktivnost peči 11,4 t/h in tega leta smo po VAD postopku izdelali že 80 % vsega jekla.
Kazalo je, kot da smo leta 1985 že izkoristili prednosti izvenpečne metalurgije in da se nekateri učinki slabšajo, kot je to poraba elektrod in energije. Morda smo bili v prvih letih proizvodnje EOP-VAD preveč zagledani v kvaliteto jekla in v osvajanje proizvodnje, dokler nas niso zastoji na EOP opozorili, da je potrebno nekaj spremeniti. Želeli smo še bolj pospešiti procese v EOP, pa to ni bilo možno. Bolj, ko smo povečevali odstotek sarž preko VAD postopka, več je bilo zastojev na pečeh, in to tudi pri visokih temperaturah, večja je bila poraba energije in elektrod in vedno večje so bile organizacijske težave usklajenega obratovanja dveh peči z eno VAD napravo. Tu imamo razlago za upadanje nekaterih učinkov kmalu po uvedbi VAD postopka.
Da bi lahko hitreje pospeševali procese v primarni peči in povečali ekonomske učinke, smo se sredi leta 1988 odločili za proizvodnjo z eno pečjo. Od takrat peči
*' Vladimir Macur, dipl. ing. met., Železarna Ravne *! A. Lesnik, dipl. ing. met., Železarna Ravne
Originalno publicirano: ŽZE, 23(1989)4 *** Rokopis prejet: avgust 1989
obratujeta izmenično, vsaj začasno. Ko ena peč obratuje in se maksimalno forsira, druga miruje in na njej opravljajo popravila.
V primerjavi z desetimi leti pred uvedbo VAD postopka smo ob polletju 1989 s takim načinom dela dosegli naslednje rezultate (Tabela 1, in slika 1).
Tabela 1
Učinki	enota	1974/84	1985	1986	1987	1988	1989/VI
Popravila in zalaganje	h/ch	0,580	0,581	0,558	0,481	0,370	0,337
Taljenje	h/ch	2,100	2,084	1,892	1,837	1,829	1,679
Rafinacija	h/ch	1,790	1,193	1,371	1,381	1,024	0,648
Skupni čas	h/ch	4,470	3,858	3,821	3,700	3,232	2,597
Produktivnost	t/h	9,610	11,390	11,280	11,410	13,530	17,328
Poraba energ. EOP	KWh/t	625	585	590	600	543	506
Poraba energ. VAD	KWh/t	—	64	64	70	58	48
Poraba elektrod EOP	kg/t	6,40	5,40	5,90	6,20	4,80	4,16
Poraba elektrod VAD	kg/t %	—	0,67	0,68	0,70	0,67	0,65
% AOP-EOP 45t št. 7		—	83	84	92	97	98
% AOP-EOP45t št. 7 + 8	%	—	57	57	80	82	98
Refinacija VAD	h	—	1,411	1,372	1,007	1,106	0,958
86 87 Leto
	18
	17
	16
.c	
—	15
>	
	K
o	
>	13
o TJ	12
O	
0_	11
	10
	V.VAD/EA				— — —<	i
		F N,7	**		/ /	
			/		/	-
	V.1AD/EA		/		/ i	
—			r	)	l	
	t/h EAF			/		
		Nr7	--j			
	/ /					
						
100
90^
80 u-<( LLl
70 ž
60^ <D
50 | 40-g
30, J
v 20 ^
74/84 85
86 87 Leto
88 89/VI
Slika 1
Učinki obratovanja EAF/VAD Fig. 1
Effects of WAF/FAD operation
—	skrajšanje skupnega časa v EOP od 4,5 ur na 2,6 ur ali za 42 %;
—	skrajšanje rafiniranja v EOP od 1,8 ur na 0,6 ur ali za 64%;
—	skrajšanje časov taljenja od 2,1 ur na 1,7 ur ali za
20%;
—	povečanje produktivnosti peči od 9,6 t/h na 17,3 t/h ali za 80 %;
—	zmanjšanje porabe električne energije v EOP od 625 KWh/t na 506 KWh/t ali za 19 %;
—	zmanjšanje celotne energije (EOP-VAD) od 625 KWh/t na 554 KWh/t ali za 12 %;
—	zmanjšanje porabe elektrod pri EOP od 6,40 kg/t na 4,16 kg/t ali za 35%;
—	zmanjšanje celotne porabe elektrod (EOP-VAD) od 6,40 kg/t na 4,81 kg/t ali za 25 %;
—	povečanje odstotka izdelanih sarž po VAD postopku od 57 % leta 1985 na 98 %.
Če upoštevamo, da imata peči moč transformatorja komaj 12,5 MVA oz. specifično moč 280 KVA/t, smo lahko z rezultati obratovanja EOP-VAD zadovoljni. Ker sta življenjsko in tehnološko zaostali, ju bomo odstranili in postavili novo OBT peč (Oval-sheil Bottom Tapping Furnace) z močjo transformatorja 41 MVA. Tako bi skrajšali tudi čase taljenja na 0,92 ur in odpravili dvojno ponev.
LITERATURA
1.	V. Macur, V. Prešern: Raziskovalni projekt: Tehnologija obdelave jekla s posebnimi postopki sekundarne rafinacije: I. del. Vakuumska metalurgija jekla. Poročilo Metalurškega inštituta, Ljubljana, dec. 1980.
2.	V. Macur, J. Bratina: Razvoj in uvedba vakumske ponovčne peči v Železarni Ravne Rudarsko-metalurški zbornik, 1984, 39.
-S- 3. S. Petovar, A. Rozman, A. Lesnik: Opis, Zakon in tehnološki VAD naprave v Jeklarni 2 Železarne Ravne. Rudarsko-metalurški zbornik, 18, 1984, 2, 45.
4.	S. Petovar, A. Rozman, V. Macur, A. Lesnik: Erfahrungen mit VAD-und VOD Technologien Železarna Ravne. Simpozium uber Problematik Stahlproduction mit Pfannenmetalurgisc-hen Verfahren. Budapest 16. —19. 4. 1985.
5.	V. Macur, A. Lesnik: Sechs-Jahrige Erfahrungen mit VAD-Verfahren in Železarna Ravne. 5. Internationale Konferenc »Sekundarmetallurgie«. Vsetin, 7.-9. 11. 1989.
ZUSAMMENFASSUNG
Der Grundzvveck der Einfuhrung des VAD Verfahrens war die Verbesserung der Stahlqualitat jedoch haben sich vvesent-lich auch die Betriebsleistungen des primaren Lichtbogenofens verbessert. Charakteristisch sind zwei ausgepragte Zeitab-schnitte dieser Anderungen. Die erste Anderungen entstand bei der Einfuhrung des VAD Verfahrens wo man bei zwei 45 t Lichtbogenofen mit der Trafoleistung von 12,5 MVA die gesamte Chargenzeit von 4,5 Stunfen auf 3,9 Stunden bzw. um 14% verkurzen konnte und die Rafination selbst um 33%. Die Ofenleistung ist um 19% gestigen, vvodurch die Jahresproduk-tion um 23 000 t grosser war. Mit immer grosserem Antail uber der VAD Anlage erzeugten Schmelzen kam zu Schvvierigkeiten
bei der Koordinierung des Betriebes zvveier Lichtbogenofen so sind wir auf die wechselweise Arbeit mit einem Ofen uberge-gangen um die Prozesse zu beschleunigen. Die Gesamte Betriebszeit im Lichtbogenofen hat sich von den aufanglichen 4,5 Stunden auf 2,6 Stunden verkiirzt bzw. um 42 %, die Ofenleistung hat sich um 80 % vergrossert, der Energieverbrauch im Lichtbogenofen ist von 625 kwt/t auf 506 kwh/t bzw. um 19% gefallen und der Elektrodenverbraucht fiel von 6,4 kg/t auf 4,16 kg/t oder um 35 %. Fur den Ofen mit der spezifischen Trafoleistung von kaum 280 KVA/t sind das gute Ergebnisse. Auch der Gesamtenergieverbrauch LBO-VAD ist kleiner als anfangs nur am Lichtbogenofen.
SUMMARY
Basic intention for application of the VAD process was the improvement of steel quality, but simulaaneously also the ope-rational effects of the primary EAF were improved. The first change appeared when VAD process was introduced since the overall time of steelmaking was reduced vvith the two 45 t EAF with transformer power of 12.5 MVA. from 4,5 to 3,9 hours, or for 14%, and the time of refining for 33%. The output was increased for 19% which represents 23,000 t higher produc-tion. The increasing portion of melts made by the VAD process caused the problems in harmonized operation of the two EAF.
Thus alternating operation vvith one furnace was applied and the processes were intensified. The total operational time of EAF was reduced from 4,5 to 2,6 hours or for 42 %, and the pro-ductivity vvas increased for 80 %, vvhile the energy consumption in EAF vvas reduced from 625 to 506 kWh/t or for 19 %, and the electrode consumption from 6.4 to 4.16 kg/t or for 35 %. For the furnace vvith specific transformer pover of 280 kVA/t, these results are favourable. Also the joint consumption of EAF and VAD set is lovver than the previous consumption of EAF itself.
3AKJ1IOMEHME
OcHOBHas ue/ib BBe/jeHMfi BAfl cnoco6a cocTonnacb b yjiyHiiieHMM KanecTBa CTa/in, xoth Mbi napan/ienbHO c otmm sa-metho y/iMHiuMJiM texho^orn4eckme flepictbme nepBHHHbix ochob 3/ieKTpMMecKMX flyroBbix neneM.
XapaKTepHaa 0c06ehh0ctb coctomt H3 /jByx Bbipa3MTe/ibHbix nepMOflOB M3MeHeHMH. nepsoe M3MeHeHne cocTonnocb b BBe-aeHMM BAfl cnoco6a, npn kotopom Mbi npn flByx 45-tm e/ie«-TpnMecKnx ne4ax npn noMomu TpaHccJ>opMaTopa 12,5 mtb co-KpaTM/iM c0B0KynH0e BpeMH M3r0T0B/ieHMe ciam oa 4,5 4aca Ha 3,9 naca t. e. 14%, patJiHHaiinio we Ha 33%. np0flyKTMBH0CTb we yBenn4n^acb Ha 19 %, mto npecTaB/in;ia 23.000 t 6o/ibwe.
Bce 6o/ibwe yBe/inMeHvieM npoueHTOB M3r0T0B/ieHMeM luhx-tob cBbiiue BAfl cnoco6a HacTynanM 3aTpyflHeHwi cor/iacoBa-HHfl pa6oTbi flByx e^eKTpn4ecK0Pi ,ayroBO& nenu.
Bc^eflCTBMM Mbi nepeiu/iM Ha nepeMOHHyio pa6oiy c oflHOfi ne^KOti m conpaTM/iM neBOHa4ambHbix 4,5 nacoB Ha 2,6 4aca t. e. Ha 42 %. rip0flyKTMBH0CTb yBe^M4M^acb Ha 80 %, xoth pacxofl aHeprMfi e^eKTpMHecKofi flyroBo(i nemi CHM3H/iacb c 625 kbt/t. Ha 506 kbt/t t. e. 19 %, pacxoa e/ieKTpoa cocTaB/in/i 6,4 kt/t Ha 4,16 kt/t m/im Ha 35 %. fljin nemkm, yaenbhbi(i Bec K0T0puPi cunbi TpaHCtJjopMaTopa cocTaB/iret TozibKo 280 kbt kbt/t ripe^CTaB-/lfieT 3to 6naronpnflTHbie pe3y;ibTaTbi.
TaK>ne c0B0KynHbiti pacxoa npn 3/ieKTpo ayr0B0(i neMM m BAfl npMcnocočfleHMH 6o/iee hm3ko ot nepbohohonanbhoro 3HaneHMfl aneKTpo ayroBoii ne^M.