Совершенствование работы футеровки конвертера в условиях КЦ-1 ПАО «НЛМК»

1.

Выпускная квалификационная работа бакалавра
Совершенствование работы футеровки
конвертера в условиях КЦ-1 ПАО «НЛМК»
ГОЛОСОВ Александр Викторович
Руководитель работы: к.т.н., доцент – Роготовский А.Н.

2. Удельный расход огнеупорной продукции для футеровки конвертеров КЦ-1

Наименование текущего проекта:
Снижение удельного расхода огнеупоров для футеровки
конвертеров КЦ-1
Базовый удельный расход огнеупорной продукции для футеровки
конвертеров КЦ-1 (2018г): 1,031кг/т
Цель проекта:
Снижение удельных расходов
огнеупорной продукции для футеровки
конвертеров КЦ-1
с 1,031 кг/т до 1,136кг/т, за счет
снижения расходов на содержание с
0,604кг/т до 0,6кг/т
Расход огнеупорной продукции
для конвертеров в КЦ-1
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
1,031
1,136
0,427
0,604
0,536
Существующее положение на 2018г,
кг/т
Целевой показатель, кг/т
0,600
0,0
на содержание
на ремонт
общие затраты
2

3. Диаграмма Парето. Распределение удельного расхода огнеупорной продукции для футеровки конвертеров КЦ-1 и выбор направления для

снижения затрат по
данным 2018г.
100%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
59%
41%
30%
20%
10%
0%
на ремонт
на содержание
3

4. Диаграмма Парето. Распределение удельного расхода огнеупорной продукции на содержание футеровки конвертеров КЦ-1 и выбор

направления для снижения
расхода по данным 2018г.
98%
100%
100%
90%
80%
70%
64%
60%
50%
40%
34%
30%
20%
10%
2%
0%
Локальное торкретирование (периклазовые
массы)
Подварка
Огнеупоры сталевыпускных отверстий
конвертеров
4

5. Диаграмма Исикавы Источники удельного расхода огнеупорной продукции для футеровки конвертеров КЦ-1 по данным 2018г

Расход огнеупоров на горячий
ремонт сталевыпускных
отверстий конвертеров
снижение с 0,011кг/т до 0,01кг/т
Повышенная
окисленность
металла
Расход огнеупорных
масс на подварку
конвертеров – 20%
снижение с 0,211кг/т
до 0,21кг/т
Снижение удельных
расходов огнеупорной
продукции на
содержание футеровки
конвертеров КЦ-1
c 0,604кг/т до 0,6кг/т
Износ повалочных
карманов
Расход огнеупорных масс на
локальное
торкретирование – 48%
снижение с 0,388кг/т до
0,38кг/т
5

6.

Разработка мероприятий по снижению удельного расхода огнеупорной продукции
для футеровки конвертеров КЦ-1
2016г
кг/т
2017г
кг/т
2018
кг/т
Цель 2019
кг/т
Январь 2019г
кг/т
Февраль 2019г
кг/т
Март 2019г
кг/т
Апрель 2019
кг/т
Май 2019
кг/т
Июнь 2019
кг/т
Июль 2019
кг/т
Август 2019
кг/т
Сентябрь 2019
кг/т
Октябрь 2019
кг/т
Ноябрь 2019
кг/т
0,457
0,462
0,388
0,38
0,277
0,38
0,286
0,275
0,346
0,382
0,344
0,369
0,361
0,364
0,362 0,360
0,213
0,218
0,22
0,205
0,21
0,209
0,21
0,188
0,229
0,208
0,197
0,203
0,204
0,207
0,209
0,206 0,204
0,019
0,019
0,014
0,011
0,01
0,0098
0,0099
0,0117 0,0106 0,0116 0,011 0,0105 0,008
0,008
0,011
0,007 0,006
ИТОГО (затраты на огнеупорную продукцию для
конвертеров в КЦ-1)
1,040
0,983
0,838
0,604
0,6
0,4958
0,5999
0,4857 0,5146 0,5656
0,576
0,584
0,575
Расход
огнеупорны
х масс на
локальное
торкретир
ование
Уход за футеровкой
конвертеров в
соответствии с
расход
модели расчета
огнеупорной
скорости износа
продукции на Расход
рабочего слоя
содержание огнеупорны
х масс на
футеровки
подварку
конвертеров конвертер
КЦ-1
ов
Провести испытания
опытноНизкая
промышленной
стойкость
наборных партии монолеток
блоков
различных
поставщиков
Декабрь 2019г
Источник
Корневая
образования причина
Декабрь 2019
кг/т
2015г
кг/т
Выполнение
(план/факт)
0,498
Декабрь 2019г
Подбор
альтернативных
поставщиков
локальных масс
Декабрь 2019г
Мероприятие
Декабрь 2019г
Показатель
0,59
0,5575 0,581
0,57
6

7.

Получение картины ситуации: динамика удельных расходов огнеупорной
продукции для футеровки конвертеров КЦ-1, руб/т
Стойкость
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Стойкость
500
1000
1500
Стойкость
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Конвертер №1 (футеровка № 101)
Уд. затраты на футеровку,
Уд. затраты огнеупоров на
Уд. затраты флюсы, руб/т
руб/т
ремонт, руб/т
693
20
27
346
26
28
231
27
29
173
30
29
139
31
27
115
32
26
99
33
24
87
34
22
77
35
22
69
35
22
63
35
22
Уд. затраты футеровка +
ремонт+ флюсы, руб/т
739
400
287
232
197
174
155
143
134
126
120
Конвертер №2 (футеровка № 103)
Уд. затраты на футеровку,
Уд. затраты огнеупоров на
Уд. затраты флюсы, руб/т
руб/т
ремонт, руб/т
666
20
33
333
26
28
222
28
29
Уд. затраты футеровка +
ремонт+ флюсы, руб/т
718
387
279
Конвертер №3 (футеровка № 102)
Уд. затраты на футеровку,
Уд. затраты огнеупоров на
Уд. затраты флюсы, руб/т
руб/т
ремонт, руб/т
664
20
21
332
26
22
221
28
24
166
30
25
133
32
26
111
33
27
95
34
27
83
34
26
74
35
27
66
35
27
Уд. затраты футеровка +
ремонт+ флюсы, руб/т
706
380
273
221
190
171
155
144
135
128
7

8.

Графики удельных расходов огнеупорной продукции действующих футеровок
конвертеров КЦ-1, руб/т
График удельных расходов конвертера №1 (101), руб/т
739
800
600
400
400
287
232
200
197
174
155
143
134
120
126
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
График удельных расходов конвертера №2 (103), руб/т
800
718
600
387
400
279
200
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6101
График удельных расходов конвертера №3 (102), руб/т
800
706
600
380
400
273
221
200
190
171
155
144
135
128
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
8

9.

Графики скорости износа действующих футеровок конвертеров КЦ-1, мм/пл
Конвертер 1
700
0,35
659
617
593
575
600
542
534
478
500
0,3
461
492
456
451
416
0,25
428
409
400
368
343
321 326 327
300
0,2
319
285
0,15
243
200
0,1
100
0,05
0
439
1041
1472
2037
2464
3021
3411
3994
4389
4987
5389
0
Средняя остаточная толщина, мм
593
542
478
461
456
416
428
343
321
327
319
Расчетная остаточная толщина, мм
659
617
575
534
492
451
409
368
326
285
243
Удельный объем выплавки трудоемкого
сортамента, т/пл
35,9
26,6
22,1
28,7
36,1
31,6
37,9
39,4
17,6
25,9
27,9
Средняя скорость износа, мм
0,286
0,189
0,171
0,131
0,107
0,101
0,083
0,093
0,089
0,077
0,073
min скорость износа, мм/пл
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
max скорость износа, мм/пл
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
9

10.

Графики скорости износа действующих футеровок конвертеров КЦ-1, мм/пл
Конвертер 2
700
0,4
659
617
600 584
0,35
575
524
0,3
500
439
0,25
400
0,2
300
0,15
200
0,1
100
0
0,05
480
936
1479
Средняя остаточная толщина, мм
584
524
439
Расчетная остаточная толщина, мм
659
617
575
Удельный объем выплавки трудоемкого
сортамента, т/пл
43,4
35,9
24,7
0
Средняя скорость износа, мм/пл
0,379
0,242
0,208
min скорость износа, мм/пл
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
max скорость износа, мм/пл
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
10

11.

Графики скорости износа действующих футеровок конвертеров КЦ-1, мм/пл
Конвертер 3
700
600
0,5
659
600
617
553
0,45
575
542
533 534
485492
500
0,4
510
0,35
451 443
409
400
394
368
0,3
337326
300
0,25
309
285
0,2
0,15
200
0,1
100
0,05
0
475
1031
1459
1977
2464
2867
3464
3952
4447
4971
Средняя остаточная толщина, мм
600
553
542
533
485
510
443
394
337
309
Расчетная остаточная толщина, мм
659
617
575
534
492
451
409
368
326
285
Удельный объем выплавки трудоемкого
сортамента, т/пл
26,9
31,5
34,6
24,7
24,4
28,3
23,3
16,1
18,9
24,8
0
Средняя скорость износа, мм
0,454
0,186
0,119
0,095
0,092
0,07
0,077
0,081
0,085
0,082
min скорость износа, мм/пл
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
0,083
max скорость износа, мм/пл
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
0,117
11

12.

Получение картины ситуации: динамика удельных расходов огнеупорной продукции
выведенных из эксплуатации футеровок конвертеров КЦ-1 2018-2019г, кг/т; руб/т
Номер конвертера, Поставщик, стойкость
Уд. расход на
Расход
Уд. расход
Расход
Уд. расход
футеровку, огнеупоров на огнеупоров на магнезиальны
флюсы, кг/т
кг/т
ремонт, т
ремонт, кг/т х флюсов, т
Конвертер №1, (футеровка 101), ст. 6108пл.
Конвертер №2, (футеровка 103), ст. 6178 пл.
Конвертер №3, (футеровка 101),ст. 5397 пл.
Номер конвертера, Поставщик, стойкость
Конвертер №1, (футеровка 101), ст. 6108пл.
Конвертер №2, (футеровка 103), ст. 6178 пл.
Конвертер №3, (футеровка 101),ст. 5397 пл.
0,4
0,4
0,4
551,9
580,0
496,0
0,6
0,6
0,6
Уд. затраты на
Уд. затраты
футеровку,
огнеупоров на
руб/т
ремонт, руб/т
34
49
54
38
37
38
5647,6
7017,5
8330,1
6,0
7,4
10,0
Уд. расход
ремонт+
флюсы, кг/т
6,6
8,0
10,6
Уд. расход
футеровка +
ремонт+
флюсы, кг/т
7,0
8,3
11,0
Уд. затраты
Уд. затраты
Уд. затраты
Уд. затраты
футеровка +
ремонт+ флюсы, футеровка +
флюсы, руб/т
ремонт+ флюсы,
руб/т
ремонт, руб/т
руб/т
25
63
72
97
27
64
86
113
36
74
92
128
12

13.

Выполненные мероприятия по снижению удельного расхода огнеупорной
продукции для футеровки конвертеров КЦ-1
Источник
образования
Корневая причина
Мероприятие
Произвести замену трубопроводов подачи азота в систему газодинамического торкретирования
Произвести пересмотр ТИ в части ухода за огнеупорами футеровки конвертера (проведение газодинамического торкретирования после
каждой плавки)
Расход
огнеупорных масс Подбор альтернативных поставщиков масс для локального торкретирования
на локальное
Оптимизация проведения измерения температуры и отбора проб металла на выпуске плавок рядового сортамента
торкретирование Подготовка справки по проведенным испытаниям в рамках РП
Разработать график ухода за футеровкой конвертеров при выводе из эксплуатации без достижения гарантийной стойкости
Расход огнеупорной
продукции на
Расход
содержание
огнеупорных масс
футеровки
на факельное
конвертеров КЦ-1
торкретирование
Расход
огнеупорных масс
на подварку
конвертеров
Произвести испытания массы для локального торкретирования
Произвести пересмотр ТИ и «Регламента сканирования» в части ухода за огнеупорами футеровки конвертера
Уход за футеровкой конвертеров в соответствии с методикой расчета скорости износа рабочего слоя
Провести испытаний опытно-промышленной партии саморастекающейся массы
Разработать график ухода за футеровкой конвертеров при выводе из эксплуатации без достижения гарантийной стойкости
Низкая стойкость
Провести испытания опытно партии монолитных сталевыпускных отверстий с измененной геометрией.
наборных блоков
Низкая стойкость
наборных блоков Провести испытания опытно-промышленной партии монолитных сталевыпускных отверстий с измененной геометрией.
13

14.

Получение картины ситуации: динамика удельных расходов огнеупорной
продукции для футеровки конвертеров КЦ-1, кг/т
Конвертер №1 Футеровка № 102
Стойкость, пл
500пл
1000пл 1500пл 2000пл 2500пл 3000пл 3500пл 4000пл 4500пл 5000пл 5500пл 6000пл 6129пл
Локальное торкретирование, кг/т
0.174
0.201
0.207
0.243
0.259
0.281
0.299
0,318
0,337
0,341
0,352
0,357
0,362
Подварка, кг/т
Содержание, кг/т
0.181
0.355
0.189
0.39
0.19
0.397
0.201
0.444
0.205
0.464
0.207
0.488
0.211
0.51
0,209
0,527
0,209
0,546
0,209
0,55
0,209
0,561
0,207
0,564
0,205
0,567
6000пл
Конвертер №1 Футеровка № 101
Стойкость, пл
500пл
1000пл
1500пл
2000пл
2500пл
3000пл
3500пл
4000пл
4500пл
5000пл
5500пл
Локальное торкретирование, кг/т
0,104
0,175
0,207
0,243
0,259
0,281
0,293
0,311
0,331
0,337
0,347
Подварка, кг/т
0,169
0,188
0,19
0,201
0,205
0,207
0,207
0,209
0,209
0,209
0,209
Содержание, кг/т
0,273
0,363
0,397
0,444
0,464
0,488
0,50
0,52
0,54
0,546
0,556
3500пл
4000пл
4500пл
5000пл
5500пл
6000пл
5500пл
6000пл
Конвертер №2 Футеровка № 103
Стойкость, пл
500пл
1000пл
1500пл
Локальное торкретирование, кг/т
0,104
0,175
0,207
Подварка, кг/т
0,169
0,188
0,19
Содержание, кг/т
0,273
0,363
0,397
2000пл
2500пл
3000пл
Конвертер №3 Футеровка № 102
Стойкость, пл
500пл
1000пл
1500пл
2000пл
2500пл
3000пл
3500пл
4000пл
4500пл
5000пл
Локальное торкретирование, кг/т
0,104
0,175
0,207
0,243
0,259
0,281
0,298
0,318
0,337
0,341
Подварка, кг/т
0,169
0,188
0,19
0,201
0,205
0,207
0,209
0,209
0,209
0,209
Содержание, кг/т
0,273
0,363
0,397
0,444
0,464
0,488
0,507
0,527
0,546
0,55
14

15.

Получение картины ситуации: динамика удельных расходов огнеупорной
продукции для футеровки конвертеров КЦ-1, кг/т
1,200
Общая таблица удельных расходов огнеупорной продукции
для футеровки конвертеров КЦ-1, кг/т
1,000
0,800
Цель: не более 0,6 кг/т
0,600
0,400
0,200
0,000
500
1000
1500
удельный расход огнеупорной продукции для
футеровки конвертера №2 ( 103 VGH) КЦ-1, кг/т
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0,273
0,363
0,397
удельный расход огнеупорной продукции для
футеровки конвертера №3 (102 Динур) КЦ-1, кг/т
0,273
0,363
удельный расход огнеупорной продукции для
футеровки конвертера №1 (101 VGH) КЦ-1, кг/т
0,273
Целевой удельный расход огнеупоров на
содержание, кг/т
удельный расход огнеупорной продукции для
футеровки конвертера №1 ( 102 Динур) КЦ-1, кг/т
5500
6000
6129
0,397
0,444
0,464
0,488
0,507
0,527
0,546
0,550
0,363
0,397
0,444
0,464
0,488
0,500
0,520
0,540
0,546
0,556
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,355
0,390
0,397
0,444
0,464
0,488
0,51
0,527
0,546
0,550
0,561
0,564
0,567
15

16.

Сравнение: сканограмма конвертера № 1 в начале компании
16

17.

Сравнение: сканограмма конвертера № 1 в конце компании
(применена методика), стойкость – 6280 плавок
17

18.

Сравнение: сканограмма конвертера № 2 в конце компании
(методика не применялась), стойкость – 6120 плавок
18

19.

Выводы по проделанной работе
1. После проведенного анализа, были выявлены факторы, влияющие на увеличение удельного расхода огнеупоров
на содержание футеровок конвертеров.
2. Проведен анализ эффективности использования различных огнеупорных материалов, влияющих на стойкость
конвертеров, режим работы конвертеров, показатели расход огнеупоров. По результатам этого анализа были выявлены
оптимальные показатели расхода материалов на содержание футеровки конвертеров.
3. Выполнен расчет скорости износа футеровки, где так же были вычислены все оптимальные показатели удельных
расходов материалов. Также были выявлены особенности расчета скорости износа футеровки.
4. Сравнение экономических затрат и затрат материалов на содержание позволило определить экономический
эффект из полученных расчетов. Из этих показателей можно сделать вывод что внедрение данной методики наиболее
эффективно в настоящее время. Данные топографических исследований при помощи лазерных сканограмм
подтверждают рациональность внедрения описанной методики.
Опытно-промышленные испытания, сбор и анализ данных, показали оптимальность применения данной методики
на стойкостях конвертера с 2400 по 6400 плавок. При достижении стойкости конвертера более 6400 плавок затраты на
содержание футеровки резко увеличиваются, т.к. на поддержание остаточной толщины футеровки требуется более
высокий расход материалов и соответственно удельные расходы возрастают, а при настоящей логистики цеха
использование конвертера со стойкостями больше 6500 плавок и увеличенными затратами на его содержание
становиться экономически не целесообразно.
19

20.

Спасибо за внимание
и уделенное мне время!