Евгений Николаевич Виноградов, заместитель генерального директора по производству – генеральный директор дивизиона «Северсталь Российская Сталь» и ресурсных активов
Россия, 162608, Вологодская область, Череповец, ул. Мира, 30
Evgenii N. Vinogradov, Deputy General Director of Production – General Director Severstal Russian Steel Division and Mining Assets
30 Mira Str., Cherepovets, Vologda Region 162608, Russian Federation
Леопольд Игоревич Леонтьев, академик, советник, Президиум РАН; д.т.н., профессор, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»; советник генерального директора, Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина
Россия,105005, Москва, ул. Радио 23/9, стр. 2
Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 32а
Leopol’d I. Leont’ev, Academician, Adviser, Russian Academy of Sciences; Dr. Sci. (Eng.), Prof., National University of Science and Technology “MISIS”; Advisor to the General Director, I.P. Bardin Central Research Institute of Ferrous Metallurgy of the Russian Academy of Sciences
23/9 Radio Str., Moscow 105005, Russian Federation
4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation
32a Leninskii Ave., Moscow 119991, Russian Federation
Андрей Александрович Калько, руководитель центра технологического развития Upstream
Россия, 162608, Вологодская область, Череповец, ул. Мира, 30
Andrei A. Kal’ko, Head of Technological Development Center Upstream
30 Mira Str., Cherepovets, Vologda Region 162608, Russian Federation
В статье приводится краткое описание металлургического производства ПАО «Северсталь», демонстрируется практический опыт уменьшения расхода сухого скипового кокса за период 2014 – 2024 гг. с 415 до 350 кг/т чугуна, т. е. на 15,7 абс. %. Авторы сформулировали направления исследований и задач по корректировке технологии для обеспечения сокращения удельного расхода твердого углеродного топлива за счет замены кокса и его твердых углеродных заменителей на вдуваемый природный газ, улучшения металлургических свойств железорудной шихты, оптимального уровня использования вторичных ресурсов в шихте. В статье представлены результаты лабораторных исследований процессов формирования жидких фаз при проплавке рядовых (4,9 – 7,2 % SiO2 ) и низкокремнистых (2,8 – 3,0 % SiO2 ) окатышей. Уровень температуры в зоне размягчения, полная потеря газопроницаемости слоя железной руды и капельный поток первичных шлаковых расплавов в окатышах с низким содержанием кремнезема увеличиваются на 45 – 50 °С по сравнению с рядовыми окатышами. На основании исследований проб кокса, отобранных в действующих доменных печах на глубине 10 – 12 м от уровня засыпи шихты и в фурменных очагах, был сделан вывод о возможности применения твердого топлива с увеличенной реакционной способностью в условиях выплавки чугуна с низкой щелочной нагрузкой (уменьшенной с 3,2 до 2,8 кг/т чугуна). По результатам лабораторных исследований было установлено влияние различных составов восстановительных газов с переменным содержанием водорода на процесс восстановления агломерата и окатышей. Показатель восстановимости Rf возрастает на 2,5 – 3,0 % при увеличении содержания водорода на каждые 5,0 % в составе газовой смеси. Определен показатель расхода углерода при выплавке чугуна в доменных печах, представлены результаты снижения данного показателя на 12,4 кг/т чугуна (3,0 отн. %) за период 2014 – 2023 гг. Статья описывает направления развития первого передела ПАО «Северсталь», включающие поэтапный отказ от агломерационного передела с увеличением доли окатышей в доменной шихте до 90 %, сокращением расхода кокса в доменной плавке до уровня 270 кг/т чугуна и увеличением расхода природного газа до 300 м3/т чугуна.
The paper provides a brief description of the metallurgical process at PJSC Severstal, demonstrates the practical experience of reducing the consumption of dry skip coke from 415 to 350 kg/t of pig iron over the period 2014 – 2024, a decrease of 15.7 abs. %, and identifies the potential for further reduction of solid fuel consumption in blast furnace smelting. Research directions and tasks were formulated to adjust the technology in order to reduce the specific consumption of solid carbon fuel (including by replacing coke and its solid carbon substitutes with injected natural gas), improve the metallurgical properties of iron ore charges, and determine the optimal level of secondary resources use in the charge. The authors presented the results of laboratory studies of the processes of liquid phase formation during the melting of ordinary (SiO2 content 4.9 – 7.2 %) and low-silica (SiO2 content 2.8 – 3.0 %) pellets. The temperature level of the softening zone, complete loss of gas permeability of the iron ore layer, and drip flow of primary slag melts in low-silica pellets increases by 45 – 50 °C compared to ordinary pellets. The article considers the production results of using 3 – 5 mm iron ore screening directly in the blast furnace process (200,000 tons, or 22.3 kg/t of pig iron in 2017). Based on the results of the studies of coke samples taken from operating blast furnaces at a depth of 10 – 12 m from the charge level and in the tuyere zones, it was concluded that it is possible to use solid fuel with increased reactivity in conditions of iron smelting with a low alkali load (reduced from 3.2 kg/t of pig iron to 2.8 kg/t of pig iron). Based on laboratory studies, the effect of various compositions of reducing gases with variable hydrogen content on the reduction process of sinter and pellets was established. The reduction factor (Rf , %) increases by 2.5 – 3.0 % for every 5.0 % increase in hydrogen content in the gas mixture. The indicator “carbon consumption during ironmaking in blast furnaces” was determined, which allows to assess the real efficiency of blast furnace smelting from the point of view of the climate agenda, and the results of reducing this indicator by 12.4 kg/t of iron (3.0 rel. %) for the period of 2014 – 2023 were presented. The authors formulated the directions for the development of PJSC Severstal first processing stage, including the gradual abandonment of the sintering stage with an increase in the share of pellets in the blast furnace charge to 90 %, a reduction in consumption of coke in the blast furnace to 270 kg/t of pig iron, and an increase in the consumption of gas-based coke substitute (natural gas) to 300 m3/t of pig iron.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.