Оборудование и технология производства сплава из стали марки 35Г в условиях предприятия ОАО "Ашинский металлургический завод"

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

Науменко А.В. Оборудование и технология производства сплава из стали марки 35Г в условиях предприятия ОАО «Ашинский металлургический завод» - Аша: ЮУрГУ, МПиО; 2013, 87с., 5 ил., библиограф. список 16 наим., 1 прил., 4листов чертежей ф. А1,4 листов техпроцесса

Целью работы является рассмотрение способа выплавки полупродукта в ДСП с целью получения, после внепечной обработки на АКП, стали марки 35 ГС в ЭСПЦ - 2 в ОАО «АМЗ». Всего в пояснительной записке: 8 разделов, 59 страниц, 24 таблицы, 6 рисунков, список литературных источников.

В данной работе описаны история и основные этапы развития ОАО «АМЗ», общая технология разливки стали на машине непрерывного литья заготовок, приведены технические характеристики основных металлургических агрегатов.

Целью технологической части работы является разработка технологии выплавки стали марки 35ГС в условиях электросталеплавильного цеха № 2 ОАО «АМЗ».

В работе также рассмотрены вопросы безопасности труда, экологии окружающей среды, ресурсо- и энергосбережения и рационального природопользования.



ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение выплавляемого сплава

1.2 Описание сплава

1.3 Технология выплавки сплава и работа оборудования в условиях ОАО АМЗ

1.3.1 Выбор оборудования для выплавки

1.3.2 Выбор шихты для выплавки

1.3.3 Выбор огнеупорных материалов

1.3.4 Технологическая карта (схема) выплавки

1.3.5 Контроль качества продукции

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Назначить и рассчитать технологические параметры выплавки

2.2 Энергоемкость оборудования

2.3 Баланс плавки

2.4 Тепловой расчет печи

3. МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ

3.1 Возможные способы нарушения технологического режима и способы борьбы с нарушениями

3.2 Возможные виды брака, методы борьбы с браком, способы устранения брака

3.3 Возможные направления модернизации технологии получения продукции

4 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ПОДОБНОЙ ПРОДУКЦИИ

5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ



ВЕДЕНИЕ

Настоящий период развития черной металлургии характеризуется коренным изменением масштабов производства качественных и высококачественных марок стали, а также их доли в общем объеме производства металла. Наблюдаемое во всем мире развитие машиностроения и других металлопотребляющих отраслей обеспечивается мероприятиями, проводимыми металлургами с целью повышения степени чистоты стали (главным образом, за счет внепечной обработки) и выхода годного (в основном, в результате перехода на непрерывную разливку металла). Около 15 - 20 лет назад требования новых отраслей техники к качеству стали многих марок резко возросли и продолжают возрастать. Это привело к тому, что масштабы производства стали и сплавов, содержащих ничтожно малое количество газов, неметаллических включений и других нежелательных примесей, заметно увеличились.

Разработаны новые способы обработки металла как в самом агрегате, так и вне его. Возникла новая ситуация, когда масштабы выплавки стали уже не характеризуют промышленную мощь, главным становится высокое качество, чистота и надежность металлопродукции. Неизбежное при этом усложнение технологии оправдывается достигаемым результатом.

Мировой опыт настоящего периода характеризуется, прежде всего, интенсивным внедрением в практику различных методов внепечной обработки и непрерывной разливки стали.

ОАО «Ашинский металлургический завод» в настоящее время является безусловным лидером среди малых заводов чёрной металлургии Южного Урала по темпам развития, перевооружения производства, внедрения новейших технологий и последних образцов техники, организации научных исследований в области производства чёрных металлов.

В настоящее время на Ашинском металлургическом заводе (АМЗ) сталеплавильное производство представлено электросталеплавильным комплексом, работающем в составе дуговой сталеплавильной печью емкоскью 120 т и агрегатом ковш-печь.

Разливка ведется на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Для внепечной обработки стали сооружено отделение внепечной обработки стали, в котором размещен агрегат «ковш-печь», введенный в действие в 2003 г.

Сооружение нового электросталеплавильного цеха с объектами комплекса осуществили без потери производства в существующих цехах.

С вводом в действие электропечи и достижением проектной мощности мартеновский цех вывели из эксплуатации в 2010 году.

Особенностью проекта реконструкции сталеплавильного производства АМЗ со строительством нового электросталеплавильного комплекса взамен существующего мартеновского цеха является необходимость стыковки нового производства с существующим отделением агрегата ковш-печь и строящимся отделением непрерывной разливки стали.

Принятый на АМЗ порядок сооружения агрегатов в процессе замены мартеновского производства на новое электросталеплавильное производство не

вызывает сомнения. Вначале - агрегат ковш-печь, затем - слябовая МНЛЗ (с работой от мартеновских печей) и потом - строительство электропечи с последующей остановкой мартеновского цеха.

Но такая серьезная реконструкция должна выполняться после проработки общей концепции строительства нового электросталеплавильного комплекса «в целом» с выделением из него отдельных этапов, то есть - от «общего» к «частному».

К сожалению, как показал анализ решений выполненных проектов отделений с агрегатом ковш-печь и МНЛЗ, эти отделения сооружались без возможности стыковки с новым отделением выплавки стали в электропечи, ни в части строительных и технологических решений, ни в части обеспечения одинаковой производительностью.

Этот факт накладывает дополнительные трудности при осуществлении строительства нового электросталеплавильного комплекса, а также необходимости решать в будущем все возникающие проблемы по технологической стыковке и совместной эксплуатации производственной линии «электропечь - печь-ковш - МНЛЗ» производительностью 1,0 млн. т стали.

Технологическое решение характеризуется выбором качественного и высокопроизводительного оборудования, благодаря которому можно добиться исключительно эффективных производственных результатов при незначительном количестве работающих и невысоком удельном энергопотреблении, что делает установку высоко конкурентоспособной.

Компоновочное решение разработано с учетом имеющихся в распоряжении производственных площадей:

- минимальная площадь занятых площадей;

- оптимизация количества требуемого персонала;

- оптимизация продолжительности производственных циклов и затрат.

В основу технических спецификаций оборудования положен обширный опыт компании DANIELI в области проектирования и ввода в строй металлургических предприятий и, в частности, самых современных компактных производственных агрегатов. Выбор различных систем, входящих в состав установки, строго связан с достижением следующих высокоприоритетных задач, а именно:

- ограниченные капитальные затраты;

- высокое качество продукции;

- высокая производительность;

- максимальная простота в эксплуатации;

- эксплуатационная надежность;

- максимальная гибкость для удовлетворения различной рыночной конъюнктуры.

Благодаря плодотворному сотрудничеству разных фирм, входящих в состав концерна DANIELI, мы можем поставить все технологическое оборудование, сопутствующие вспомогательные системы и инфраструктуру для всего ассортимента металлургических установок. Местные представительства фирмы готовы обеспечить техническое содействие на стадиях проектирования установки и ее монтажа и предоставить консультационные услуги после запуска установки в производство с целью улучшения ее эксплуатационных показателей путем внедрения передовых технологических инноваций. Услуги по обучению персонала Заказчика являются важной частью передачи технологии и ноу-хау компанией DANIELI, и обеспечивают оперативное и быстрое освоение установки в короткие сроки (и, следовательно, сокращение периода окупаемости инвестиций). Кроме того, при необходимости компания DANIELI предоставит техническое содействие в эксплуатации и техобслуживании производственных агрегатов после их приемки.

Высокая производственная мощность.

Благодаря высоким эксплуатационным показателям и условиям, предусмотренным для предлагаемой установки, цель обеспечения ею максимально достижимой производительности может быть достигнута путем:

- низкой потребности оборудования в техобслуживании;

- высокого уровня автоматизации;

- управления технологическим процессом;

- высокое качество готовой продукции.

Высокое качество готовой продукции как в отношении соблюдения сверх узких допусков, так и качества материала, является неизменной характеристикой оборудования DANIELI. Эта цель может быть достигнута путем внедрения:

Обширного ноу-хау в области выплавки, рафинирования и разливки стали, предоставляемого через дочернее предприятие фирмы Danieli Centro Met AB, в Швеции:

- рассчитанный на высокоскоростную разливку;

- конструкция промковша, разработанная на основе водяного моделирования;

- усовершенствованная система вторичного охлаждения;

- тянуще-правильные агрегаты с двумя точками изгиба, рассчитанные на снижение деформации.

Благодаря процессу интернационализации рынка металлопродукции, гибкость производства представляет собой ключевой залог успеха любого проекта. Высокая гибкость означает возможность быстрого реагирования на любые изменения в динамике развития рынка или возможность полной эксплуатации рыночных ниш. На установках DANIELI эта цель достигается с помощью следующих основных параметров:

- широкий диапазон продукции в плане ее типоразмеров;

- модульная конструкция оборудования с возможностью расширений в будущем (станция дегазации в вакууме для производства марочного сортамента специальных сталей);

- конструкция ДСП позволяет обеспечить различные комбинации состава шихты;

- технологический процесс выплавки стали в ДСП, позволяет обеспечить использование различных комбинаций электрической и химической энергии;

- компоновка оборудования, разработанная с целью обеспечения нескольких технологических маршрутов для повышения до максимума производственного потенциала установки и одновременно с этим для обеспечения гибких связей между различными производственными агрегатами.

Эффективность.

Без увеличения общих капиталовложений можно обеспечить повышение годовой производственной мощности установки за счет повышения эффективности ее работы, т.е. за счет повышения выхода годного и коэффициента использования оборудования. Выход годного оптимизируется благодаря:

- использованию современных моделей автоматизации с целью оптимизации характеристик разливки;

- конструкции механического оборудования, направленной на снижение образования настыли в промковше, уменьшение обрези передних и задних концов заготовок. Коэффициент использования повышается за счет автоматизации процесса производства. Фактически, благодаря обеспечению постоянного и высокого воспроизводства настройки каждой отдельной единицы оборудования и каждой отдельной операции, возможность человеческой ошибки сведена к минимуму. Сокращение времени, необходимого при переналадке производства в связи с переходом на выпуск другого типа продукции, обеспечиваемое за счет:

- конструкции кожуха ДСП, позволяющей осуществить его быструю замену при внепоточном проведении техобслуживания резервного кожуха;

- сокращение продолжительности ликвидации последствий прорывов жидкой стали на ручьях в связи с сокращением общего количества таких аварийных и ситуаций;

- простота конструкции оборудования позволяет сократить его техобслуживание. Более того, можно обеспечить поставку системы автоматизации с пакетом "Плюс техобслуживание" для оптимизации профилактического техобслуживания установки.



1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение выплавляемого сплава

Выплавляемый сплав используется для элементов сварных металлоконструкций и различных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450°С; проката, предназначенного для изготовления мостовых конструкций обычного и северного исполнения; несущих элементов различных сварных конструкций; деталей трубопроводной арматуры после закалки и отпуска; в качестве основного слоя. А так же применяется при изготовлении: тяги, оси, серьги, траверсы, рычаги, муфты, валы, звездочки, цилиндры, диски, шпиндели, соединительные муфты паровых турбин, болты, гайки, винты и другие детали, к которым предъявляются требования невысокой прочности.

1.2 Описание сплава

Сталь марки 35ГС используется для изготовления арматуры периодического профиля класса А-III диаметром от 6 до 40 мм. Поставляется потребителю в виде сортового проката, в том числе фасонного: ГОСТ 5781-82, ГОСТ 2590-71. Заменители стали марки 35ГС: ВСт5сп, Ст6, Ст5пс. Химический состав и другие свойства стали приведены в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1 - Химический состав стали марки 35 ГС, масс. %

Химический элемент	C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu
Содержание	0,30 - 0,37	0,60 - 0,90	0,80 - 1,20	? 0,045	? 0,040	? 0,30	? 0,30	? 0,30



Таблица 2 - Механические свойства стали марки 35 ГС

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	KCU, Дж/м2	HB
Сталь арматурная III класса горячекатаная	6 - 40	390	590	14
Образец длиной 340 - 360 мм профиля № 14 стержневой арматуры горячекатаный		410 - 450	690 - 710	15 - 21	48 - 64	202
Образец длиной 340 - 360 мм профиля № 14 стержневой арматуры после закалки 1000 °С, вода (35 °С), 4 с, отпуск 425 °С		890 - 900	1000 - 1050	9 - 10	127 - 157	363

Таблица 3 - Температура критических точек

Критическая точка	оС
Ac1	750
Ac3	820
Mn	369

Сталь марки 35ГС сваривается без ограничений.

1.3 Описание технологии выплавки сплава и работы оборудования в условиях ОАО «Ашинский металлургический завод»

1.3.1 Выбор оборудования для выплавки

Производство стали марки 35Г в условиях нового Электросталеплавильного цеха №2 имеет следующую технологическую схему: производство полупродукта в основной электродуговой печи ДСП-120, рафинирование и доводка стали до требуемого химического состава на агрегате печь-ковш, разливка на одноручьевой вертикальной слябовой машине непрерывного литья заготовки.



Рисунок 1 - Технологическая схема

Таблица 4 - Общие характеристики агрегата: дуговая электросталеплавильная печь (ДСП-120)

Тип печи	переменного тока с полной платформой
Система загрузки скрапа	система непрерывной загрузки - CONSTEEL
Tип выпуска жидкого металла	эркерный
Сталь на выпуске	120 T
Зеркало расплавленного металла	50 т
Диаметр кожуха	6800 мм
Внутренний диаметр панелей	6900 мм
Тип панелей	стальные и медные (нижние) трубы
Угол выпуска	20°
Угол спуска шлака	-15°
Емкость печи	144,5 м3
Тип электродных консолей	проводные
Круговой диаметр электродов	1250 мм
Диаметр электрода	610 мм
Длина электрода	2700 мм
Емкость корзины для лома	85 м3

Таблица 5- Технические характеристики ДСП-120

Наименование показателей	Единица измерения	Обозначение
Конструкция футеровки свод	-	Центральная часть свода в зоне прохода электродов выполняется футерованной (из периклазохромитового кирпича), периферийная часть из водоохлажадемых панелей
стены	-	Водоохлаждаемые панели. Участок стен под водоохлаждаемыми панелями-кирпич периклазоплавленный обожженный. На внутреннюю поверхность панелей наносится защитная огнеупорная масса.
Температура воды: на подводе на сливе	°С °С	70-80 90-100
расход воды на охлаждение (свод и стены электропечи)	м3/т	85
Организация пылегазоудаления устройство для отвода дымовых газов	-	Водоохлаждаемый коленообразный патрубок от электропечи; диаметр газоходов - 2200 мм
Количество отводимых газов	м3/ч	36000
Тип газоочистки	-	мокрая
Содержание пыли в отходящих газах: до газоочистки после газоочистки	г/нм3 г/нм3	1,164 0,205
Оборудование для интенсификации расплавления шихты. Манипулятор		(см. ниже)
Кислородная фурма: скорость перемещения фурмы	м/мин	30
расход кислорода	м3/мин	50
давление кислорода	кгс/см2	13-15
Устройство измерения температуры металла и отбора проб скорость перемещения зонда	м/мин	не более 20
управление работой устройства	-	с помощью АСУТП, ручное
глубина погружения сменного блока зонда в расплав металла	мм	500
длительность цикла измерения температуры и взятия пробы металла	сек	не более 10
Устройство для загрузки добавочных материалов	-	Загрузка в электропечь шлакообразующих и ферросплавов производится через специальное отверстие в водоохлаждаемой части свода
Диаметр загрузочной трубы и кессона	мм	350
Электроды тип	-	графитированные
диаметр	мм	610
поставщик	-	НЭЗ (г. Новочеркаск) НовЭЗ (г. Новосибирск), Италия, Испа-ния, Герма-ния, Япония и др
герметизация	-	газодинамическое уплотнение
диаметр распада электродов	мм	1400
скорость перемещения электродов: в автоматическом режиме в ручном режиме	мм/сек мм/сек	60-120 80-160
привод исполнительного механизма перемещения электродов	-	гидравлический
Кислородная фурма: скорость перемещения фурмы	м/мин	30
расход кислорода	м3/мин	50
давление кислорода	кгс/см2	13-15
Механизм подъема и поворота свода	-	Осуществляет подъем и поворот свода на величину, обеспечивающую полное раскрытие рабочего пространства печи Наклон печи в сторону рабочего окна для скачивания шлака производится на 10°
Длительность подъема и поворота свода с возвратом	сек	100
Механизм наклона печи	-	Осуществляет наклон пе-чи в сторону слива метал-ла на 40°, что обеспечива-ет полное удаление метал-ла и шлака. Наклон печи в сторону рабочего окна для скачивания шлака произ-водится на 10°.
Аппаратура контроля, автоматического регулирования и автоматизированного управления	ДСП-100И7 оснащена надежной системой контроля температуры подины с сигнали-зацией аварийного перегрева. Электропечь оснащена аппаратурой контроля параметров электрического и теплового режимов ее работы, автоматическим регулированием мощности и автоматизированной системой управления на базе вычислительной техники (АСУ ДСП). Автоматический регулятор мощности обеспечивает устойчивое горение электрических дуг при максимальных скоростях перемещения электродов во все периоды плавки. АСУ ДСП-100И7 реализует следующие функции: ? контроль и управление энерготехнологическим режимом плавки; ? контроль и управление системой газокислородных горелок; ? контроль и управление системой водоохлаждения; ? контроль и управление кислородной продувкой; ? контроль и управление отводом дымовых газов; ? контроль и управления системой дозирования и ввода в печь шлакообразующих материалов и ферросплавов; ? контроль состояния готовности основных узлов, технологических схем, устройств и пускорегулирующей аппаратуры.

Агрегат ковш-печь, также называется агрегатом комплексной обработки стали (АКОС) -- это звено в единой технологической схеме с дуговой печью, для доведения металла в ковше, после его выпуска из плавильного агрегата, до заданной температуры и химического состава.

В агрегате проводятся операции окончательного раскисления, десульфурации, легирования и модифицирования. Ковш накрывается водоохлаждаемым или футерованным сводом с отверстиями для введения графитированных электродов, подачи присадок и контроля процесса, наводят свежий высокоосновный шлак, обладающий высокой десульфурирующей способностью и защищающий металл от вторичного окисления окружающей атмосферой.

Таблица 6 - Технические характеристики агрегата Ковш-печь

Наименование параметра	Норма	Примечание
	Номинал	Допустимая
1. Емкость ковша, т	117	120
2. Диаметр кожуха ковша, мм
- в верхней части	3700	-
- в нижней части	3375	-
3. Высота ковша, мм	3950	-
4. Мощность трансформатора, МВА	18	-
5. Напряжение трансформатора, В
- высокое напряжение	10000	+ 5 %
- низкое напряжение	318,5…132,5
6. Номинальный ток, кА	32,6	-
7. Число фаз	3	-
8. Напряжение цепей управления, В	220; 24	-
9. Напряжение силовых цепей приводов, В	380	380
10. Диаметр графитированных электродов, мм	400	400
11. Диаметр распада электродов, мм	700	700+5
12. Ход электрода, мм	2500	2500-20
13. Скорость перемещения трех электродов одновременно вверх, мм/с	75	-
14. Скорость нагрева металла, 0С/мин	3…4	-	расчетная
15. Расход охлаждающей воды, м3/ч
- на свод	160	-
- на вторичный токопровод	60	-
16. Расход аргона на продувку металла, м3/ч	5-25	30
17. Расход азота на газодинамические уплотнители, нм3/ч	2100	2500
18. Давление аргона на продувку, МПа	0,6	1,6
19. Масса агрегата ковш-печь, кг	168000	-

Оборудование агрегата печь-ковш:

- Рабочие площадки;

- Водоохлаждаемый свод с системой подъема;

- Колонны электрододержателей с системой подъема;

- Печной трансформатор мощностью 18 МВА;

- Сталевоз для перемещения ковша;

- Система взвешивания и подачи сыпучих материалов;

- Система газоочистки отходящих газов;

- Система донной продувки металла аргоном с узлами продувки, измерения и регулирования расхода аргона;

- Система аварийной (верхней) продувки аргоном;

- Двухручьевой трайб-аппарат;

- Оборудование для определения температуры и взятия пробы металла;

- Система водяного охлаждения;

- Система сжатого воздуха;

- Гидростанция;

- Система автоматизированного управления оборудованием;

- Система автоматизированного управления процессом

- На агрегате контролируются следующие параметры:

- температура, окисленность жидкой стали и шлака;

- масса кусковых материалов по порциям и видам материалов;

- масса порошкообразных материалов, интенсивность подачи порошка;

- расход аргона на транспортирование порошкообразных материалов;

- расход аргона на аэрацию порошкообразных материалов;

- положение фурмы;

- положение механизма для ввода электродов в расплав;

- давление в пневмонасосе;

- расход аргона и давление на перемешивание металла;

- состав и давление газа под крышкой;

- электрические параметры нагрева (сила тока, напряжение, активная мощность);

- масса алюминиевой проволоки вводимой в металл;

- продолжительность обработки металла;

- давление и расход воды.

В настоящее время в сталеплавильном цехе имеется отделение непрерывной разливки стали со слябовой Машиной непрерывного литья заготовок поставки фирмы «STB».

МНЛЗ оснащена подъемно-поворотным стендом с независимым подъемом кронштейнов для приема сталеразливочных ковшей и манипулятором для установки на них крышек.

Разливка стали может осуществляться методом «плавка на плавку» полностью закрытой струей, то есть с применением защитной трубы, погружного стакана, с добавлением разливочного порошка и в защитной среде аргона.

Расчет максимальных скоростей разливки выполняется раздельно для толщин слябов 180 мм и 240 мм при этом максимально допустимые скорости разливки рассчитаны из условия принятой конструктивно металлургической длины МНЛЗ, равной 25,68 м, чтобы жидкая фаза слитка не попала в зону действия машины газовой резки.

Таблица 7 - Основные технические данные существующей МНЛЗ (по материалам фирмы «STB»)

Радиус разливочной дуги, м.	8
Количество ручьев, шт.	1
Металлургическая длина машины, м.	25,68
Скорость разливки	1,72-2,17 м/мин - для сляба толщиной 180 мм ь0,97-1,22 м/мин - для сляба толщиной 240 мм
Размерный сортамент отливаемых слябов	180х900 - 1600 мм 240х900 - 1600 мм длина слябов 4,5ч6,8 м
Вес плавки, т	100
Емкость сталеразливочного ковша, т	110
Цикл разливки, мин	50-60
Емкость промежуточного ковша, т	27-30
Кристаллизатор	прямой с изменением ширины и толщины
Тип затравки	Цепная
Механизм качания	Гидравлический
Вид резки заготовок	Газовая

1.3.2 Выбор шихты для выплавки

Основными составляющими металлошихты являются привозной и оборотный металлолом, а также чугун.

Качество металлической шихты, ферросплавов, окислителей, шлакообразующих и заправочных материалов, используемых при выплавке стали, должно соответствовать требованиям нормативно-технической документации. Не допускается к использованию шихта, загрязненная цветными металлами.

Используемые шихтовые материалы должны удовлетворять следующим требованиям:

Максимальная масса кусков шихты, используемой на плавку, не должна превышать 30% от массы садки (с учетом загрузки завалочных устройств). Количество крупной шихты не должно превышать 40% завалки.

Размер кусков привозного углеродистого скрапа должен быть не более 600х350х250 мм.

Размер используемых прессованных пакетов должен быть не более 500х500х600 мм, плотность пакетов не менее 2 г/см³.

Размер кусков оборотного скрап из прокатного цеха (обрези): толщина куска 50…300 мм, ширина не более 1000 мм, длина не более 1500 мм.

Допускается использование стружки (без масла и воды) длиной 50..100 мм.

Суммарное содержание примесей, не удаляемых в процессе плавки, не должно превышать значений, установленных химическим составом выплавляемой стали, с учетом примесей, вносимых ферросплавами.

Перед завалкой шихты в печь мастером по плавке записывается химический состав ферросплавов, шихты, номера вагонов или автомобилей с шихтой, номера корзин, произвести в плавильной карте расчет элементов, вносимых составляющими металлошихты.

Расчет шихты производится на содержание в шихте углерода не менее 0,85%.

Содержание в металлошихте элементов, не удаляемых в процессе выплавки металла, не должно превышать значений заданного химсостава.

Требуемое содержание углерода по расплавлению шихты обеспечивается введением в металлошихту углеродосодержащих добавок (чугуном, электродным боем, кусковым коксом из расчета не более 15 кг/т).

1.3.3 Выбор огнеупорных материалов

При выборе огнеупорных материалов для футеровки дуговых сталеплавильных печей необходимо учитывать, что отдельные участки футеровки работают в разных условиях. В связи с этим условия службы огнеупоров подины и откосов, стен и свода рассматривались отдельно.

Подина и откосы. В течение длительного времени огнеупорная футеровка подины непосредственно контактирует с расплавленными металлом и шлаком. После выпуска плавки и при загрузке холодной шихты происходит резкое охлаждение подины. При загрузке шихты корзиной подина в целом испытывает механический удар, а поверхностный слой подины повреждается врезающимися кусками скрапа. В период плавления при неудачно составленной завалке, когда под электродами оказывается легковесная шихта, электроды могут опуститься до подины прежде, чем на ней образуется достаточный слой жидкого металла. Горящие при тонком слое металла дуги перегревают и вымывают материал подины, образуя ямы.

В период плавления при неудачно составленной завалке, когда под электродами оказывается легковесная шихта, электроды могут опуститься до подины прежде, чем на ней образуется достаточный слой жидкого металла. Горящие при тонком слое металла дуги перегревают и вымывают материал подины, образуя ямы. Во время плавления и в окислительный период футеровка подины насыщается закисью железа. В восстановительный период окислы железа переходят в обратном направлении -- из футеровки подины и откосов в металл и шлак.

Восстановительная среда после выпуска плавки снова меняется и становится окислительной.

При сливе и после слива металла футеровка подины непосредственно контактирует со шлаком и насыщается им. В значительно большей степени, чем подина, воздействию шлаков при высоких температурах подвержена футеровка откосов, поэтому откосы являются наиболее слабым участком футеровки электропечей. Футеровка подины и откосов не только подвержена влиянию указанных выше факторов, но и сама влияет на ход процесса в сталеплавильной ванне. Попадающая в шлак окись магния снижает жидкотекучесть шлака, уменьшает его химическую активность. В связи с этим не только увеличивается расход огнеупорных материалов, но и требуется больше времени на рафинирование металла, повышается расход шлакообразующих на нейтрализацию вредного влияния MgO, увеличивается расход электроэнергии.

Исходя из назначения и условий работы футеровки подины и откосов, к ней можно предъявить ряд требований. Рабочий слой подины, непосредственно контактирующий с металлом и шлаком, должен обладать высокой огнеупорностью, термостойкостью, противостоять химическому и механическому воздействию металла и шлака. Подина в целом должна быть достаточно механически прочной, чтобы воспринимать механические удары при загрузке шихты, и обладать большим тепловым сопротивлением. Стены. Температурные условия работы внутренней поверхности стен особенно тяжелы, так как в отдельные периоды плавки температура некоторых участков стен может превысить огнеупорность материала, а при открывании рабочего пространства и загрузке шихты стены быстро охлаждаются. Скорость изменения температуры внутренней поверхности стен может достигать, как уже отмечалось, 10000 °С/ч, что создает значительные термические напряжения в футеровке. В связи с этим внутренний слой футеровки должен быть выполнен так, чтобы ему были свойственны высокая огнеупорность и термостойкость, низкий коэффициент теплового расширения и высокий коэффициент температуропроводности, а для получения большого теплового сопротивления футеровка стен печи должна быть хорошо теплоизолированной с внешней стороны. В особо тяжелых температурных условиях работает нижний пояс футеровки стен шириной 300--400 мм, находящийся под прямым излучением дуг переменного тока и воспринимающий нагрузку от верхних слоев кладки стен. Поэтому нижнюю часть стен следует выполнять из особо огнеупорных материалов, или в крайнем случае, делать ее достаточно большой толщины.

Свод является наименее долговечной частью футеровки дуговых печей. Как и футеровка стен, свод испытывает значительные температурные колебания. По ходу плавки свод может прямо воспринимать излучение выдуваемых из-под электродов дуг, а также поглощать отражаемое шлаком и футеровкой печи излучение. В результате температура свода, особенно его центральной части, может превысить огнеупорность материала, и свод может подплавляться. Особенно часто подплавление свода происходит при работе с очень жидкими шлаками, обладающими большой отражательной способностью. При открывании рабочего пространства и отвороте сводового кольца его излучение воспринимается холодными элементами конструкции печи, и свод быстро остывает.

Это вызывает появление больших термических напряжений, приводящих к скалыванию свода. Свод постоянно испытывает сжимающую нагрузку от распора, что снижает температуру начала его деформации. Выбивающиеся из печи раскаленные газы содержат много пыли, которая оседает на своде и при высокой температуре может вызвать его химическое разрушение. Исходя из особенностей службы огнеупоров в сводах дуговых печей, к ним можно предъявить ряд особых требований. Эти огнеупоры должны характеризоваться высокой огнеупорностью, термостойкостью, химической стойкостью по отношению к плавильной пыли, большим тепловым и электрическим сопротивлением. Последнее вытекает из того, что при недостаточном электрическом сопротивлении материала свода электрическая цепь между фазами может частично замкнуться по своду. Это может привести к возникновению электрических дуг между сводом и водоохлаждаемыми элементами уплотнений электродов в своде, прогоранию водяной рубашки и попаданию в печь воды.

Итак для футеровки электропечи используют периклазовые, в том числе из плавленого сырья огнеупоры, обладающие достаточно высокой огнеупорностью и термостойкостью.

В частности, ванна электропечи имеет комбинированную футеровку из периклазовых и периклазоуглеродистых кирпичей и периклазовой набивной массы, выпускное отверстие электропечи - специальные периклазовые огнеупоры, а огнеупорная часть свода электропечи выполняется из муллитовых (высокоглиноземистых) огнеупоров.



1.3.4 Технологическая карта (схема) выплавки

Сталь в дуговой печи выплавляется по двум вариантам:

-с завалкой металлошихты на "болото" (40-50 т металла предыдущей плавки);

- с завалкой металлошихты на "сухую" подину, очищенную от остатков шлака и металла от предыдущей плавки. Проводятся: после холодного ремонта подины в течение первых двух плавок подряд. При превышении температуры подины в одной из нескольких замеряемых точек более чем 300 °С. По указанию старшего мастера печного участка с целью контроля за состоянием футеровки подины печи.

Подготовка печи

Выплавка полупродукта производится при удовлетворительном твердом состоянии подины и откосов, с защитным гарнисажем на водоохлаждаемых панелях стен и свода, с хорошо очищенным и засыпанным эркерным отверстием, целыми электродами, при исправном состоянии и надежной работе охладительной системы, механизмов, электроаппаратуры и газоочистки. После холодного ремонта стен выплавляется две плавки стали общего назначения. После замены подины выплавляется 3 плавки стали общего назначения по специально утвержденному начальником цеха электрическому режиму.

Подготовка печи к завалке лома осуществляется в следующей последовательности: перед завалкой бадьи электроды выставляются на полный подъем и, по достижению верхнего концевого выключателя, автоматически блокируются в безопасном положении. Производится открытие свода печи. Предварительно необходимо отсоединить систему дымоотсоса, осуществить подъем и поворот свода и закрыть дверцу шлаковой летки. После выгрузки лома из бадьи (корзины), поправить лом внутри печного пространства, используя бадью. Затем закрыть свод и подать напряжение на электроды. Произвести опускание электродов в автоматическом режиме. После расплавления "болота" начинается ввод лома в печь при помощи системы непрерывной загрузки Consteel. Масса загруженного лома контролируется при помощи системы взвешивания, установленной на платформе печи. Выпуск первых двух плавок осуществлять «насухо», с обязательным контролем состояния подины и откосов и их заправкой. После выпуска предыдущей плавки производится удаление остатков шлака и настылей из канала эркера и торца концевой втулки эркерного выпуска. Отверстие снизу плотно заделывается каолиновой ватой на высоту от 250 до 300 мм, после чего эркер закрывается затвором. Далее отверстие засыпается массой марки Theramer Fill 226 до образования «горки» над уровнем футеровки подины.

Заправка подины и откосов:

Для заправки подины печи применяется торкрет-масса JEGUN. После выпуска металла печь наклоняют в сторону рабочей площадки для осмотра футеровки мастером и сталеваром с целью общей оценки состояния откосов, подины и выявления на ней остатков металла и шлака. Одновременно оценивается состояние свода и стен. Остатки металла с подины нужно удаляют повторным наклоном печи в сторону слива металла (операция выполняется после заделки эркерного отверстия). Остатки не удаленного металла необходимо заморозить в эркерной зоне печи. При выдувке кислородом остатков металла с подины необходимо обрез трубки держать на расстоянии от 150 до 200 мм от поверхности металла (определяется визуально), при этом для более полного удаления металла из углублений в подине до 100 мм глубиной рекомендуется давать под струю кислорода небольшие порции магнезитового порошка. Количество порошка определяется мастером (старшим мастером), порошок дается вручную - лопатой. При углублении подины более 100 мм и наличии в углублении остатков жидкого металла, в металл опускается специальная сляба с целью намораживания остатков металла. После выдержки и намораживания металла на слябу (определяется визуально) производится удаление слябы с намороженным металлом. После оценки состояния подины производится ремонт подины. Заправка подины и откосов производится механизированным способом. Допускается заправка вручную. Углубление ванны производить под руководством старшего мастера присадками кварцитового песка, кварцита или порошка ферросилиция.

Горячий ремонт подины проводить по мере необходимости в местах локального износа подины методом подсыпки ремонтных масс согласно ВТИ 123-ЭС-02-2010. После заправки подины, откосов и завалки шихты при необходимости производить частичный ремонт стен (подварка) массами согласно ВТИ 123-ЭС-02-2010. Порог рабочего окна должен быть заправлен до уровня, обеспечивающего сход шлака во время окислительной продувки. При работе на «болоте» общий износ футеровки подины контролируют не реже одного раза в смену путем измерений с помощью шомпола, изогнутого на конце под углом 90^о (по визуальной оценке) и рулетки, а также по показаниям теплоприборов в зонах ванны. Шомполом прощупывают всю площадь подины. В случае нарушения твердости подины или обнаружения углублений, принимают меры к сливу плавки «насухо» и производят ремонт подины.

ь Подготовка скрапа для загрузки на конвейер Consteel

Изначально ДСП загружают при помощи скраповой бадьи, оборудованной зажимом на дне, используя основной и вспомогательный крюки загрузочного крана. Печь и скраповая бадья предназначены для выполнения загрузки за счет двух или трех бадей даже при завалке легковесного лома (плотностью< 0,7тонн/м3). Загрузка не должна превышать 90% объема печи во избежание проблем с закрытием свода. Последовательность загрузки лома в бадью - исключительно важна (особенно, первая загрузка или первоначальная загрузка при условии использования Consteel).

При погрузке лома на конвейер учитываются следующие моменты:

Лом должен быть разложен равномерно, его толщина должна составлять приблизительно 650 мм, что на 150 мм ниже высоты загрузочного конвейера. Если используются чугун и брикетированное железо, для получения равномерной выплавки они должны быть разложены на загрузочном конвейере тем же самым образом. При этом загрузка чугуна и брикетированного железа в ДСП должна быть остановлена приблизительно за 15 минут до выпуска для того, чтобы предотвратить любые задержки, вызванные высоким содержанием углерода. Из-за высокой плотности чугуна и брикетированного железа (ГБЖ), при использовании этих материалов нагрузка конвейера соответственно увеличивается. Следовательно, контур с системой взвешивания для содержащейся в ДСП жидкой стали затормозит скорость конвейера для того, чтобы соответствовать интенсивности подачи в рамках заданной системы продолжительности загрузки. Загружаемые на конвейер Consteel чугун и брикетированное железо, дойдут до печи приблизительно через 10 минут. Более крупные, тяжёлые куски скрапа могут поглотить больше тепла во время транспортировки через устройство предварительного подогрева, следовательно, по возможности, они должны быть размещены на верхнем слое.

ь Подготовка скраповой бадьи (корзины)

Дно бадьи должно быть наполнено слоем легковесного лома без воды или масла; дробленный очищенный лом может использоваться вплоть до 10% от общего объема завалки. Данный слой действует в виде подушки для обеспечения защиты огнеупорного пода печи от возможных повреждений из-за тяжеловесных кусков скрапа. А также является неким уплотнением, предотвращающим потери через дно бадьи мелкого лома. Следующий слой должен содержать самые тяжелые (большие) куски лома вплоть до 15% от загрузки бадьи во избежание поломки электродов при падении лома во время плавления. На поверхность тяжеловесного лома добавляют науглероживающий материал, материал для образования шлака (известь, известняк и доломит), которые должны быть расположены вблизи стен бадьи вне области распада электродов. Следующий слой лома должен составлять основной объем веса шихты. Это слой лома среднего веса для защиты футеровки и водоохлаждаемых панелей от теплоизлучения дуги. Последний слой - это легковесный лом малого размера, необходимый для облегчения дугового зажигания и выравнивания дуги.

ь Шихтовка плавки

Плавку шихтуют из расчёта получения в металле после расплавления значений массовых долей химических элементов не выше заданных в марке стали.

Основные требования к шихтовым материалам:

Масса тяжеловесных отходов (обрези) в составе общей массы завалки должна быть не более 50%. Во избежание риска взрыва следует загружать сухой скрап (без масла, воды) и не использовать герметизированные контейнеры.

Куски скрапа не должны превышать по длине 1,5 м, по ширине 0,5 м и по высоте 0,5 м. (по массе максимум ~ 1,5 т). В состав шихты может вводиться никель, медь, молибден на нижний предел марочного состава, а также отходы, легированные никелем, медью и молибденом. Шихтовку плавки по массовой доле углерода производят чугуном (твердым) или коксом (антрацитом). Отходы производства и лом, содержащие медь, никель и другие легирующие элементы складируются и хранятся раздельно по группам и сортам и использовать в завалку только при выплавке марок стали, легированных этими элементами. Общая масса металлошихты должна составлять от 125 до 135 т (без учета остатка жидкого металла в печи от предыдущей плавки). При шихтовке плавки загрузка металлошихты производиться загрузочной бадьей и с конвейера. Часть шлакообразующих материалов (2-3 т) вводить вместе с металлоломом в загрузочную бадью, остальное количество - в печь по ходу плавки порциями массой от 150 до 250 кг. Общий расход извести должен составлять от 5,0 до 6,0 т на плавку. Допускается вместо извести использовать в завалку от 2,5 до 3,0 т известняка. В этом случае расход извести в ДСП (через свод) должен составлять от 2,5 до 3,5 т. При отсутствии чугуна в металлошихте масса вводимой в печь (загружаемой сверху или вдуваемой через инжектора) коксовой мелочи или углеродсодержащего материала должна составлять не менее 1000-1200 кг.

Процесс завалки и подвалки металлошихты в печь осуществлять в следующем порядке. Перед опусканием корзины с ломом в печь полностью закрывают рабочее окно и шлаковую летку печи. Корзина с металлошихтой опускается так, чтобы ребро жесткости челюстных затворов находилось в створе верхнего среза каркаса электропечи. По команде сталевара крановщиком производится медленное раскрытие корзины. После того, как на подину просыплется первая порция металлошихты массой от 1 до 3 т, корзину медленно поднимают вверх до полного раскрытия челюстных затворов с одновременным освобождением ее от металлолома. Нахождение персонала на рабочей площадке перед печью во время завалки не допускается.

ь Ферросплавы

Ферросплавы, предназначенные для присадки в жидкий металл, должны быть прокалены в нагревательной печи докрасна не менее 20 минут.

Продолжительность времени от конца прокалки (сушки) до использования ферросплавов, как правило, не должна превышать 8 часов.

Порошки, применяемые для раскисления шлака, должны иметь фракцию: ферросилиций, силикокальций и алюминий - не более 2 мм, кокс - не более 1 мм.

ь Окислители

Твердые окислители - железорудные окатыши, железная руда (в дальнейшем - окатыши) перед использованием должны быть прокалены в нагревательной печи докрасна в течение не менее 20 мин. Газообразный кислород, применяемый для продувки металла в печи, должен содержать не более 0,8 г/м влаги.

ь Шлакообразующие

Шлакообразующие, применяемые в рафинировку, должны быть прокалены в нагревательных печах докрасна и иметь размер отдельных кусков не более 150 мм.

ь Плавление на ДСП

После завалки металлошихты свод переводят в рабочее положение и сталевар производит включение печи в соответствии с утверждённым электрическим режимом. Сразу после включения печи, включают в установленном режиме стеновые комбинированные фурмы-горелки. После расплавления первой загрузки до определенной степени подают лом, чугун, ГБЖ, углеродсодержащие материалы фракцией 5-20 мм через отверстие Consteel, расположенное на боковой стене ДСП. Шлакообразующие материалы (известь, плавиковый шпат, глиноземсодержащие материалы) подают посредством системы перемещения материалов через свод. Объем подаваемого лома регулируется за счет компьютерной программы в зависимости от потребляемой мощности, доступной электрической и химической энергии, а также температуры ванны. Данная программа учитывает также объем вводимого углеродсодержащего материала фракцией 0,1-3 мм (далее УСМ) и извести или известняка. В случае недостаточной пенистости шлака или чрезмерной подачи лома необходимо: сократить интенсивность подачи лома; увеличить мощность; увеличить объем шлака путем добавления УСМ (образование пены). Ввиду низкого уровня металла в печи на этом этапе, а также с целью получения заданного химического состава шлака, вместе с ломом добавляют известь, доломит и УСМ.

Кислород используют для формирования пенистого шлака. Пенистый шлак сохраняют для обеспечения защиты водоохлаждаемых панелей и огнеупорной футеровки, сокращения расхода электроэнергии и времени работы под током. Кислород и УСМ используют с начала плавки для получения химической энергии посредством окисления углерода и производства достаточного объема печного газа для формирования пенистого шлака с целью обеспечения защиты дуги и боковых стен, а также для сокращения времени работы под током

Кислород подают при помощи кислородных модулей. Во время данного этапа процесса плавления интенсивность подачи лома и других железосодержащих материалов, извести определяется сталеваром для получения температуры ванны примерно 1560°C. После отработки 20-25 МВтч производят отбор пробы металла для определения массовых долей углерода, марганца, фосфора, серы, хрома, никеля и меди, пробы шлака для определения массовых долей CaO, Si02, FeO, MnO, MgO и измерение температуры металла. Пробы шлака отбирают намораживанием на кислородную трубку. Основность шлака (CaO/ Si0₂) , должна составлять 1,7-2,5. Пробу металла отбирают с помощью специального пробоотборника. Если проба металла из-за неудовлетворительного качества (проба в раковинах) бракуется, то производят повторный ее отбор. Результаты химического анализа пробы металла и шлака фиксируются в паспорте плавки сталеваром. Контроль массовой доли углерода в металле производят по результатам химического анализа пробы металла. Для защиты футеровки печи от теплового излучения электрических дуг и увеличения объёма полезной мощности трансформатора, а также предотвращения насыщения стали азотом, на протяжении всей плавки запрещается допускать оголение дуг. Шлак должен находиться во вспененном состоянии, для чего в процессе шлакообразования в печь сверху присаживают сначала коксовую мелочь массой от 300 до 600 кг (при наличии нерасплавленной шихты в районе инжекторов для УСМ) с последующим вдуванием углеродсодержащего материала от 800 до 1200 кг. При неисправной установке для вдувания УСМ разрешается в печь вводить через свод коксовую мелочь массой от 800 до 1000 кг порциями массой от 20 до 60 кг. Допускается вдувание УСМ проводить через три устройства. В процессе продувки кислородом вспененный шлак удаляют из печи самотёком, не допуская схода металла и оголения дуг. Основность шлака в печи должна быть от 1,8 до 2,2. Известь вводят в печь равномерно в процессе окисления и нагрева металла порциями по 200-300 кг. Для предотвращения повышенного износа футеровки печи массовая доля оксида магния (MgO) в шлаке должна быть от 5,0 до 9,0 %, для чего в печь после спуска шлака вводят доломит массой 700-800 кг порциями по 200-300 кг. Содержание оксида магния (MgO) в шлаке корректируется в зависимости от основности шлака и содержания в нем FeO. Продолжительность от последнего измерения температуры до начала выпуска плавки должна быть не более 3 минут. Температура металла перед выпуском плавки должна быть не менее 1620 °С. В процессе наведения рафинировочного шлака отбирают 2-3 пробы шлака. Последнюю пробу шлака отбирают перед выпуском, намораживанием на кислородную трубку. В пробе не должно быть посторонних примесей. При отправке пробы по пневмопочте сообщают лаборанту номер плавки и номер пробы.

ь Доводка плавки

Скрап подают до определенной степени в соответствии с доступной мощностью. Как только достигнуто примерно 85-90% общей загрузки, автоматически начинается процесс доводки плавки, электроэнергия уменьшается примерно на 10 - 15%, интенсивность подачи скрапа также уменьшается для обеспечения увеличения температуры в ванне жидкой стали до получения температуры для выпуска плавки.

ь Подготовка к выпуску плавки

За 5-8 минут до выпуска печь отклоняют не более чем на 2 градуса в сторону шлаковой летки для скачивания шлака. Когда скачивание шлака завершено, наклоняют печь обратно в горизонтальное положение. Отбирают пробу металла и шлака для проверки химического состава. Интенсивность вдувания кислорода и УСМ регулируются по мере необходимости для того, чтобы достичь температуры выпуска. Для повышения температуры ванны до уровня не менее 1620 ^оС замедляют ход конвейеров. Температура металла перед выпуском корректируется в зависимости от количества отдаваемых материалов в ковш. Сталь-ковш подготавливается и перемещается в положение для выпуска плавки. Температура футеровки сталь-ковша должна быть не менее 1000^о С за 10 минут до выпуска. Ферросплавы для выпуска должны быть подготовлены основываясь на результат химанализа пробы, взятой после скачивания шлака. При необходимости увеличения окончательной температуры ванны можно уменьшить скорость конвейера до минимума. Необходимо, чтобы соединяющая тележка в этот период двигалась. Измеряют температуру ванны, чтобы убедиться в том, что температура выпуска достигнута. После достижения температуры выпуска кислородную и углеродную фурмы отключают. Несущие электрододержатели поднимают до «половины хода» поворачивая управляющее устройство элетрододержателя в положение «быстрый подъём». Отодвигают соединяющую тележку. Как только соединяющая тележка начинает двигаться обратно, двигатель отключится автоматически. Гидравлический цилиндр останавливается автоматически, когда достигнет координаты отвода. Регулирование переключают с основного пульта управления на пульт поста управления выпуска. Сообщают оператору пульта управления выпуска о том, тележка готова к выпуску.

ь Выпуск и подготовка к перезапуску

Как только с пульта управления получено сообщение о том, что всё готово к выпуску, начинают процедуру:

- убедившись, что сталь-ковш правильно расположен под печью и включена донная продувка аргоном. Он не должен быть непосредственно центрирован к выпускному отверстию, должен находиться немного впереди;

- убедившись, что ферросплавы готовы для разгрузки в сталь-ковш;

- убедившись, что пульт управления для выпуска включён и соответствует настроенным значениям выпуска;

- наклоняют печь на сторону выпуска, останавливают приблизительно на четырёх градусах. Это увеличивает объём стали над выпускным отверстием, который способствует выпуску стали без шлака. Если печь слишком наклонена, есть риск, что жидкая сталь может вступить в контакт с охлаждаемой водой панелью эркера;

- когда печь наклонена на немного более чем 2 градуса на сторону выпуска, буферы на стороне шлака должны автоматически передвинуться назад. Тем не менее до выпуска печи необходимо убедиться в том, что оба буфера печи передвинуты назад. Буферы должны быть передвинуты назад для того, чтобы дать возможность наклонить печь обратно в исходное положение, когда выпуск завершён;

- передвигают назад механизм блокировки эркера;

- открывают выпускное отверстие;

- после того, как сталь начинает течь в ковш, запускают систему загрузки ферросплавов, которые дозированы и готовы к загрузке;