Доменное и сталеплавильное производство в ОАО "Уральская Сталь"

При обогащении дутья кислородом снижается перепад давления газов между горном и колошником вследствие уменьшения выхода горнового газа на единицу сжигаемого углерода и скорости движения газов в столбе шихтовых материалов.

При вдувании природного газа в количестве 70-90 м³ на 1 т чугуна расход кокса уменьшается на 10-14%. Экономия кокса при вдувании природного газа достигается за счет:

1) Увеличения непрямого и уменьшения прямого восстановления.

2) Замены части углерода кокса углерода природного газа.

3) Уменьшения прихода серы в печь, основности и выхода шлака вследствие уменьшения расхода кокса, вызываемого первыми двумя факторами.

Комбинированным принято называть дутье, включающее добавки как в виде окислителей (кислород, пар), так и восстановителей (природный газ, коксовый газ, мазут пылеугольное топливо и др.). Наибольшее распространение получило сочетание обогащения дутья кислородом с вдуванием природного газа. Основной положительный эффект при вдувании природного газа состоит в значительном сокращении расхода кокса, а при обогащении дутья кислородом - в увеличении производительности печи. Но достижение возможного эффекта при вдувании природного газа ограничивается его отрицательными сторонами - увеличением количества горнового газа с понижением температуры в горне, а достижение возможного эффекта обогащенного кислородом дутья ограничивается, наоборот, чрезмерным повышением температуры в горне.

Идея работы доменной печи на повышенном давлении газов была выдвинута с целью улучшения восстановительной способности газов. Однако положительное действие повышенного давления проявляется не в улучшении восстановительной способности газов, а в улучшении газодинамического режима доменной печи, при котором возможно значительное повышение производительности и снижение расхода кокса. Повышение давления газа внутри доменной печи достигается путем пережима струи газа при помощи специального дроссельного устройства, установленного в газопроводе очищенного от пыли газа. Положительное действие повышенного давления газа заключается в том, что с увеличением давления уменьшается объем газа и его скорость, вследствие чего уменьшаются подъемная сила газа и перепад давления газа между горном и колошником. Это позволяет увеличивать массовое количество дутья, не превышая его критического объема.

доменный сталь электродуговой отливка

2. Электросталеплавильный цех

Электросталеплавильный цех (рисунок 14) предназначен для производства углеродистых и легированных сталей. Углеродистую разливают на МНЛЗ, легированную - в изложницы.

В состав электросталеплавильного цеха входят следующие производственные отделения:

? главное здание, сблокированное с отделением отделки литой заготовки;

? отделение первичной переработки шлака;

? шихтовый пролет, сблокированный со скрапоразделочным отделением.

Рисунок 14 - План и поперечный разрез электросталеплавильного цеха

Главное здание принято в составе пяти пролетов: загрузочного, шлакоуборки, печного, разливочного и МНЛЗ.

2.1 Схема подготовки производства в цехе

Подача контейнеров с металлом, чушкового чугуна, извести в шихтовый пролет авто- и железнодорожным транспортом; загрузка грейферной корзины V=70м³ и хранение в шихтовом дворе; загрузка грейферной корзины из контейнеров мульдомагнитным краном; взвешивание грейферной корзины на платформенных весах; передача грейферной корзины в печной пролет тележкой; наполнение мульд ферросплавами из бункеров; взвешивание мульды на весах; сушка ферросплавов в двухкамерной печи; подача сыпучих материалов системой конвейерной весодозировки; загрузка магнезитом заправочной машины; передача шлаковой чаши на шлакоперерабатывающий участок; подача ферросплавов и извести на печь-ковш №2 конвейерами, подача ферросплавов на выпуске из электропечи в ковш, передача стальковшей в разливочный пролет на сталевозе, обработка плавки на установке печь-ковш №1 или №2, передача стальковшей на машину непрерывного литья заготовок, разливка в состав на балконе кранами, обработка литых заготовок в ТЗО, отгрузка заготовок на платформы.

Загрузочный пролет. В загрузочном пролете размещаются бункера для сыпучих материалов, металлизованных окатышей, ферросплавов и заправочных материалов.

Пролет имеет рабочие площадки с отметками 8 м; 16,85; 21,525, 26,85, 30,25 метров. Ширина пролета 12 м. Основная рабочая площадка на отметке 8 м предназначена для обслуживания дуговых электропечей и для перемещения мульдозавалочной машины с ферросплавами и некоторыми видами шлакообразующих материалов, для которых необходимо осуществить перед вводом в печь нагрев.

Печной пролет. В печном пролете установлены 2 электропечи емкостью по 120 т, типа ДСП-120. Печи оборудованы устройствами конвейеров для ввода сыпучих материалов через свод и установками для улавливания и очистки газов. У печей расположены установки по вводу ферросплавов в сталеразливочный ковш, подступы к печам и другое вспомогательное оборудование. В торце пролета (со стороны печи №1) на рабочей площадке с отметкой 8 метров место ремонта футеровки съемного кожуха печи, склад огнеупоров. В другом торце пролета расположен бункер для выбивки сводов. Для движения сталевозов установлен железнодорожный путь с тупиком.

В печном пролете в настоящее время установлены и эксплуатируются 2 загрузочных крана грузоподъемностью 180-63/20 т. С целью герметизации от дыма и шума печной пролет огражден от других пролетов стенами.

Разливочный пролет. В торце разливочного пролета со стороны печи №1 размещается разливочная площадка для разливки стали в изложницы.

Над сталевозными путями напротив первой электропечи (и второй) размещаются установки стабилизации и доводки металла, а за печью №2 установка внепечной доводки стали - печь-ковш №1. В 1999 году была смонтирована печь-ковш №2, размещенная за печью №1.

В пролет выведены пути для сталевоза. В этом пролете предусмотрены участки и оборудование для текущего обслуживания сталеразливочных ковшей, стенды для установки шиберных затворов. Пролет имеет ширину 30 м и оборудован тремя кранами, грузоподъемностью 180-63/26 т. И двумя консольными кранами с вылетом стрелы 6 м.

Пролет машин непрерывного литья заготовок. В пролете размещена четырехручьевая, блюмовая машина непрерывного литья заготовок радиального типа для разливки стали на литые блюмы сечением 350-420 мм, оборудование по ремонту промежуточных ковшей, установка по выдавливанию «козлов», установка сушки сталеразливочных ковшей, машина наливной футеровки пром-ковшей. Пролет имеет ширину 30 м и оборудован одним мостовым краном, грузоподъемностью 100-20 т, и двумя мостовыми кранами, грузоподъемностью 30/5 т.

Шихтовый пролет. Шихтовый пролет предназначен для хранения скрапа и загрузки скрапа в бадьи. Пролет спроектирован со скрапоразделочным отделением. В пролете предусмотрены закрома для лома и чушкового чугуна, запас металлического лома в закромах - 4-5 суток работы.

Бадьи наполняются скрапом при помощи контейнеров объемом 14 м³, которые доставляются заполненные скрапом из скрапоразделочного отделения. Шихтовый пролет оснащен платформенными весами для взвешивания бадьи. Для загрузки бадьи на весах применяется габаритный скрап, хранящийся в шихтовом пролете. Заполненные металлошихтой бадьи на передаточных тележках передаются к печному пролету через специальные галереи. С целью улучшения работы шихтового пролетав печь вводится дополнительный железнодорожный путь для подачи габаритного скрапа.

Пролет шлакоуборки. Принятая схема пролета обеспечивает разделение грузопотоков стали и шлака, что имеет существенное значение. Пролет шлакоуборки имеет ширину 18 м и длину 336 м. В пролете размещаются стенды для шлаковых ковшей емкостью 16 м кубических и укладываются тупиковые железнодорожные пути для перевозки шлаковых ковшей в отделение первичной переработки шлака.

Для обслуживания электросталеплавильного цеха построены вспомогательные отделения и сооружения:

? установка газоочистки;

? экспресс-лаборатория;

? совмещенный склад сыпучих материалов и ферросплавов;

? административно-бытовой корпус;

? мастерская по ремонту оборудования.

В настоящее время электродуговой комплекс состоит из:

? двух электродуговых печей вместимостью 120 т каждая;

? двух установок ковш-печь;

? двух установок непрерывного литья заготовок (блюмовая и слябовая).

Печь ДСП-120 (рисунок 15) является трехфазной дуговой сталеплавильной печью, работающей на переменном токе промышленной частоты, электрические дуги горят между тремя вертикально расположенными графитированными электродами (d=610мм) и расплавляемой металлошихтой или жидким металлом.

Рисунок 15 - Конструкция ДСП-120: 1 - гидроцилиндр поворота; 2 - заслонка; 3 - стеновая водоохлаждаемая панель; 4 -свод; 5 - газоотвод; 6 - полупортал; 7 - экономайзер; 8 -электрод; 9 - короткая сеть; 10 - опора; 11 - гидроцилиндр подъема

В таблице 3 приведены технические характеристики электродуговых печей №1, 2 SMS Demag.

Таблица 3 - Техническая характеристика электродуговых печей №1, 2 SMS Demag

Наименование	ЭДП№1	ЭДП№2
Номинальная масса плавки на выпуске, т	120	120
Остаток металла и шлака («болото») в печи, т	20	20
Вместимость печи, т	140	140
Проектная мощность, тыс. т/год	1000	1000
Производительность, т/час (2010)	126,7	123,1
Мощность трансформатора, МВА	95	95
Напряжение первичное, КВ	35	35
Внутренний диаметр корпуса печи, м:
- верхней части	6,9	6,9
- нижней части	6,7	6,7
Высота корпуса от уровня порога загрузочного окна, мм	2 559	2 559
Объем печи (нетто), м3	126	126
Толщина огнеупорной футеровки, мм:
- шлакового пояса	400	400
- подины	600	600
- центральной части свода	~550	~550
Размер рабочего окна, мм	1000х1200	1000х1200
Свод печи с патрубком	Водоохлаждаемый
Кантующая платформа с люлькой, град:
- максимальный угол наклона для выпуска стали	15	15
- максимальный угол наклона для скачивания шлака	10	10
- максимальная скорость наклона, град/сек	1	1
- скорость возврата в исходное положение, град/сек	3,5	3,5
Характеристика портала печи:
Механизм подъема свода:
- ход, мм	500	500
- средняя скорость, град/сек	4	4
Движение электродов, мм:
- ход	4800	4800
- режим управления скоростью	Регулируемый
Электрододержатель:	Токопроводящая консоль
- материал токопроводящей консоли	Сталь плакированная медью
- диаметр электрода, мм	610	610
- ток электродов (макс), кА	60,5	64
- диаметр распада электрода, мм	1 250	1 250
Короткая сеть (водоохлаждаемые кабели):
- расчетный ток, кА	64	64
- плотность тока (макс), А/мм2	5,5	5,5
Часовой расход воды на, м3:
- кожух печи, крышку и газокислородные горелки	980	980
- свод с патрубком	900	900
- водоохлаждаемый газоход и камеру дожигания	2 200	2 200
Трансформатор, м3:
- теплообменник короткой сети (наружный контур)	440	440
- короткую сеть (внутренний контур)	235	235
- трубу ввода низкого напряжения	7,8	7,8
- маслоохладитель	175	175
- струйное охлаждение электродов	3	3
Часовой расход воды на аварийные нужды:
- продолжительность подачи, мин	30	30
- кожух печи, крышка и газокислородные горелки, м3	400	400
- свод печи с патрубком, м3	400	400
Часовой расход, нм3:
- кислорода (средний)	7500	7500
- природного газа (средний)	752	752
- сжатого воздуха	400	400
- азота	35	35
- аргона	100	100
Станция гидравлики:
- тип гидравлической жидкости	Водногликолевая жидкость
- рабочее давление, МПа	21	21
- аксиально-поршневые насосы, шт	2	2

Загрузка металлошихты осуществляется сверху через открытый корпус загрузочными корзинами (бадьями). При такой загрузке резко сокращается продолжительность загрузки и лучше используется объем рабочего пространства печи. Данная печь относится к типу печей с поворачивающимся сводом. Свод подвешен к Г-образной несущей конструкции - полупорталу. Приподнятый свод вместе с полупорталом и несущими конструкциями графитированных электродов поворачивают в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси опорно - поворотного вала в сторону разливочного пролета на 75-90є, открывая рабочее пространство корпуса для загрузки металлошихты. Опорно - поворотный вал установлен на отдельном фундаменте, облегчая металлоконструкцию печи. Конструкция ДСП-120 имеет опорные сегменты и механизм наклона, позволяющий для слива жидкого металла через выпускное отверстие по сливному желобу наклонять печь на угол 40-45є . При выпуске шлака печь наклоняется на 7є.

Выплавка стали осуществляется с использованием в шихте привозного и оборотного металлолома, жидкого или твердого(чушкового) чугуна с окислением газообразным кислородом.

Все шихтовые, добавочные и вспомогательные материалы, используемые для выплавки стали, должны соответствовать требованиям государственных стандартов и технических условий. Лом различных групп (сортов) хранящийся на скраповом дворе должен складироваться раздельно. Металлошихта не должна быть промасленной, загрязнённой мусором, примесями цветных металлов (медь, свинец, олово, хром, никель, цинк, молибден), воспламеняющимися и взрывоопасными предметами, а также не должна содержать токсичных и радиоактивных загрязнений, сосудов под давлением, закрытых или недостаточно открытых контейнеров любого рода, крупных кусков (размером с кирпич) токонепроводящих предметов(земля, остатки изоляции, шины, трубы заполненные деревом или бетоном).

В металлошихте не должно содержаться шлака, прокатной окалины, пыли из пылеуловителей, шлифовальной пыли и шлама. Не допускается наличие в металлошихте снега и льда. Выплавка стали осуществляется с использованием в шихте привозного и оборотного металлолома, жидкого или твердого(чушкового) чугуна с окислением газообразным кислородом.

Бункера с сыпучими материалами и ферросплавами располагают выше уровня рабочей площадки цеха сделаны подвесными и снабжены системой дозированной выдачи материалов снизу, расходные бункера располагают в ряд вдоль фронта печей, что позволяет создать общую систему доставки в них материалов.

В качестве шлакообразующих материалов для присадки в ковш во время выпуска используют свежеобожженную известь (в течение суток с момента обжига) и материал для разжижения шлака. Размер кусков шлакообразующих материалов не должен превышать 80мм. Массовая доля активного оксида кальция в извести (CaO_акт) -не менее 85%.

Вспенивание шлака производится вдуванием углеродсодержащего материала (УСМ) фракции от 0,5 до 3,0мм через установленные в кожухе печи инжекторы. Размер фракции кокса и УСМ контролируется с помощью сита. При отсутствии возможности вдувания УСМ через инжекторы, допускается для вспенивания шлака производить присадки кокса(коксовой мелочи) сверху(через отверстие в своде) порциями массой от 20 до 40кг.

Ферросплавы и шлакообразующие материалы, вводимые в печь и ковш на выпуске, должны быть сухими. Массовая доля влаги данных материалов не должна превышать 1,0%. Массовую долю влаги данных материалов определяют в ЦЛК.

Во время работы дуговые печи выделяют в атмосферу большое количество (40-500 м³/ч на 1 т) запыленных газов. При норме содержания пыли в отходящих газах 150 мг/м³ ее уровень в различные периоды плавки колеблется в пределах 2-12 г/м³, а в период расплавления шихты 0,25-7 г/м³.

Очистка отходящих газов от пыли является важнейшей задачей охраны среды в электросталеплавильном производстве. Для отвода газов от печи и их очистки от пыли применяют различные схемы.

2.2 Технология выплавки основных марок стали в ДСП

Сталь в дуговой печи выплавляется по двум вариантам:

? с завалкой металлошихты на «болото» (от 15 до 20т металла предыдущей плавки);

? с завалкой металлошихты на «сухую» подину, очищенную от остатков шлака и металла от предыдущей плавки.

Плавки на «сухую» подину проводятся:

? после холодного ремонта подины в течение первых двух-трех плавок подряд.

? при превышении температуры подины в одной из точек более чем 300єС.

? по указанию старшего мастера печного участка с целью контроля за состоянием футеровки подины печи.

Шихтовку плавок производят по двум вариантам:

? 100%твердой шихты(массовая доля металлолома 76% и массовая доля чушкового чугуна 24%);

? массовая доля твердой шихты 60% и массовая доля жидкого чугуна 40%.

Плавка металла в электропечи длится 50 мин. и состоит из следующих периодов:

? заправка и торкретирование печи - 5 мин;

? завалка шихты - 5 мин;

? плавление - 5 мин;

? заливка чугуна - 5 мин;

? плавление - 25 мин;

? выпуск стали - 5 мин.

Расход энергоресурсов:

? электроэнергия - 0,277 кВт·ч/т;

? кислород технический - 0,052 м3 /т;

? газ природный - 0,0109 м3/ч;

? аргон - 0,00064 м3/ч .

Расход шихтовых материалов:

? итого чугуна - 427,2 кг/т в т.ч.:

? чугун передельный чушковый - 28,7 кг/т;

? чугун передельный жидкий - 392,5кг/т;

? итого лома - 697,5 кг/т в т.ч:

? лом стальной - 595,5 кг/т

? лом легированный - 18,7 кг/т;

? обрезь легированная - 18,7 кг/т;

? ферросплавы (алюминий чушковый, медный лом, никель, ферромарганец, лом бронзы, латуни и другие) - 24,1 кг/т.

Добавочные материалы:

? известь - 39,8 кг/т;

? коксовая мелочь - 13,5 кг/т;

? окатыши - 1,1 кг/т;

? плавиковый шпат - 1,6 кг/т;

Отходы производства 148,8 кг/т в т.ч.:

? скрап стальной - 13,4 кг/т;

? угар - 112,2 кг/т;

? брак - 2,2 кг/т;

? завалка и подвалка шихты двумя корзинами;

? плавление с применением газокислородных горелок; шесть плавок проводится на «болоте», т.е. без заправки, а каждая седьмая плавка сливается полностью, после чего проводят заправку (торкретирование).

Подготовка печи к плавке.

После каждой плавки сталеваром и сменным мастером производится осмотр печи, состояния эркера, футеровки стен, свода, подины(при выпуске всего металла), сталевыпускного канала, состояния водоохлаждаемых элементов печи, электрододержателей, кабелей короткой сети, состояния оконной горелки и 4-х комбинированных фурм-горелок. Обнаруженные замечания и неисправности оперативно устраняются. Осмотры подины (при применении вспомогательного измерительного приспособления для уровня подины) и ремонты подины и откосов проводятся своевременно - при износе не более 150-200мм первоначальной толщины футеровки. Порог рабочего окна должен быть очищен от остатков металла и шлака. Визуальным осмотром проверяется состояние огнеупорной футеровки малого свода и при необходимости, производится его замена. До завалки металлошихты производится смена и наращивание электродов. После завалки шихты осуществляют перепуск электродов.

Шихтовка плавки.

Плавку шихтуют из расчёта получения в металле после расплавления значений массовых долей химических элементов не выше заданных в марке стали. Отходы производства и лом, содержащие медь, никель и другие легирующие элементы должны складироваться и храниться раздельно по группам и сортам и использоваться в завалку только при выплавке марок стали, легированных этими элементами. Шихтовку плавок производят 125 до 135т(с учетом остатка жидкого металла в печи от предыдущей плавки. Для более плотной загрузки в дуговые печи и рационального использования лом сортируют по химическому составу и габаритности и подвергают переработке (дробление, резка, прессование, очистка от масел и инородных примесей и другое). По содержанию углерода их разделяют на стальной лом и отходы (до 2% С) и чугунный лом и отходы (более 2% С). Стальной лом и отходы делят на категории: А - углеродистые нелегированные; Б - легированные (подразделяют на 67 групп по содержанию легирующих элементов).

Шихтовые материалы в бадье и в печи размещают следующим образом: в зону электрических дуг под электроды укладывают тугоплавкие лом и отходы, так как загрузка их ближе к откосам увеличивает продолжительность плавления и увеличивает тепловую нагрузку на футеровку стен. При шихтовке плавок по варианту (60% твердой шихты и 40% жидкого чугуна) загрузка металлошихты производится одной загрузочной бадьей и заливкой жидкого чугуна по специальному желобу, причем масса металлолома должна составлять от 75 до 80т, масса жидкого чугуна-от 50 до 55т (допускается заливка чугуна массой до 70т). В бадью на «подушку» из легковесного лома, загружают 2000кг извести(известняка).

Основным шлакообразующим материалом, способствующим удалению из стали вредных примесей (серы и фосфора), является обожженная известь СаО, получаемая из известняка СаС0₃ при температуре 900-1100°С. Свежеобожженная известь содержит, %: СаО 85-93; MgO до 4,0; Si0₂ до 4,0; Fe₂0₃ + Al₂0₃ до 3,0; S < 0,1; С0₂ <3-5. Известняк в основных дуговых печах применяют редко. Общая масса извести и доломита при шихтовке плавок должна составлять от 4800 до 5200кг и от 1000 до 1200кг, соответственно. После образования жидкой ванны, в печь по ходу плавки, через свод вводят от 2800 до 3200кг извести и от 800 до 1200 кг доломита порциями массой от 150 до 250кг.

Жидкий чугун с тележки для транспортировки чугуна с помощью крана помещается на тележку загрузки, которая подъезжает к печи по рельсам. В позиции загрузки ковш кантуется и жидкий чугун заливается в печь по специальному желобу. После этого порожний ковш откатывается в исходное положение. В случае возникновения непредвиденных простоев ДСП№2 начальник смены цеха должен сообщить об этом диспетчеру цеха.

Заливка чугуна в печь осуществляется после заведения заливочного желоба в рабочее окно печи. Конструкция системы загрузки жидкого чугуна в печь обеспечивает загрузку чугуна со скоростью от 7 до 8т/мин. Меры безопасности при заливке чугуна и подготовке металлолома при наличии в нем влаги, снега или льда должны обеспечиваться приемами загрузки лома, изложенными в инструкции. При неисправности заливочного устройства, заливку чугуна производить сверху после отведения свода, отработав после начала расплавления металлошихты завалки от 5 до 7 МВтч.

После завалки металлошихты свод переводится в рабочее положение и сталевар производит включение печи в соответствии с электрическим режимом, утверждённым начальником цеха. Сразу после включения печи, включают в режиме горелок стеновые комбинированные фурмы-горелки.

После заливки чугуна оконная дверца закрывается. Начинается продувка ванны кислородом через стеновые комбинированные фурмы-горелки. Для работы фурм-горелок в режиме «продувка» используется технический кислород(объемная доля О₂ - не менее 99,5%).Расход кислорода должен составлять от 4000 до 5500м³ на плавку. После отработки 23-25МВтч производят отбор пробы металла, шлака для определения массовых долей CaO, SiO₂, FeO, MnO, MgO и измерение температуры.

Проба металла отбирается с помощью специального пробоотборника. Если проба металла из-за неудовлетворительного качества (проба в раковинах) бракуется, то производится повторный ее отбор. Результат химического анализа пробы металла должен быть зафиксирован в паспорте плавки контролером УТК. Для защиты футеровки печи от теплового излучения электрических дуг и увеличения съёма 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 антрацит массой от 300 до 500кг(при наличии нерасплавленной шихты в районе угольных инжекторов) с последующим вдуванием углеродсодержащего материала от 800 до 1200кг.

При неисправной установке для вдувания УСМ разрешается в печь вводить через свод антрацит массой от 800 до 1000кг порциями массой от 20 до 40кг. При работе на 100% твердой металлошихте во время плавления подвалки производят вдувание углеродсодержащего материаламассой от 1000 до 1200кг.В процессе продувки кислородом вспененный шлак удаляют из печи самотёком, не допуская схода металла и оголения дуг. Перед выпуском металла шлак должен быть максимально удален из печи. Продолжительность от последнего измерения температуры до начала выпуска плавки должна быть не более 3 минут. Температура металла перед выпуском плавки должна быть от 1610 до 1640єС.

В дуговых печах производят выплавку полупродукта. После получения в металле необходимой массовой доли углерода, фосфора и нагрева до соответствующей технологической температуры производят выпуск плавки.

Выпуск плавки в сталеразливочный ковш производится сменным мастером печного участка. Сталеразливочный ковш устанавливают под печь не раньше, чем за 15минут до начала выпуска плавки. При более ранней постановке ковш должен быть накрыт теплоизоляционной крышкой. Ковш должен быть очищен от остатков мусора, «козлов», скрапа и шлака. Не допускается наличие шлакового гарнисажа в районе шлакового пояса, выступающего во внутрь ковша, настылей на обечайке ковша. Ввод ферросплавов на дно сталеразливочного ковша, кроме никеля и меди, запрещается. Шкалу сталевоза необходимо выставить на отметку ноль. Печь наклоняют с главного пульта управления в положение плюс 3° и управление передается на пульт на выпуске. После этого мастер(сталевар) открывает сталевыпускное отверстие.

При массе металла в стальковше от 10 до 20т производят открытие клапанов для продувки металла в ковше инертным газом и вводят легирующие и шлакообразующие материалы, ферросплавы, раскислители. При этом мастер (сталевар) продолжает наклонять печь таким образом, чтобы к моменту нахождения в ковше 117т металла угол наклона печи должен составлять плюс 10°.

По достижении в стальковше массы металла равной 117т печь начинают возвращать в исходное положение. Масса металла в стальковше после окончания выпуска должна составлять от 119 до 121т. При проходе через позицию 0° печь замедляется и на отметке минус 7° автоматически останавливается, а под выпускное отверстие подводится площадка для обслуживания летки эркера (нижнего среза и контроля за диаметром). После обработки нижнего среза эркерного отверстия, закрытия эркера, засыпки стартовой смеси, печь переводится в исходное положение.

Во время возвращения печи в исходное положение стальковш отводят в передаточную позицию.

Мастер, печного участка должен располагать точным химическим составом всех раскислителей и легирующих материалов, а также легированного лома, используемых на данную плавку. На выпуске плавки из ДСП в ковш вводятся: марганец; кремний; хром; никель; медь; ниобий; ванадий и молибденсодержащие ферросплавы, а также от 30 до 65кг чушкового алюминия. Отдачу никель и медьсодержащих материалов допускается производить на дно ковша. При производстве стали с необходимостью легирования азотом в ковш допускается введение азотсодержащих ферросплавов.

Контролируются следующие параметры плавки:

? дата выплавки;

? номер плавки;

? номер бригады;

? время начала и продолжительность периодов плавки;

? марка стали;

? фамилия сталевара;

? масса шлакообразующих, кокса, раскислителей и легирующих, присаживаемых в печь и в ковш во время выпуска плавки и после его окончания, расходы кислорода и природного газа;

? порядок и время присадки в печь и в ковш шлакообразующих материалов, раскислителей;

? порядок и время продувки металла в печи кислородом и в сталеразливочном ковше инертным газом;

? расход электроэнергии и продолжительность работы под током;

? время отбора и химический состав проб металла и шлака из печи и из ковша;

? течь воды с водоохлаждаемых элементов печи из-за прогара или механических повреждений(свода, стеновых панелей) (со слов мастера или сталевара);

? толщина шлака в ковше и свободный борт по шлаку (визуально);

? время и величина измеряемой температуры металла в печи и в ковше;

? тепловое состояние футеровки ковша перед выпуском (визуально);

? время конца разливки предыдущей плавки;

? продолжительность продувки металла инертным газом в сталеразливочном ковше;

? использование теплоизоляционной крышки;

? массу металла в ковше после выпуска.

? При этом дополнительно фиксируются и заполняются следующие параметры плавки(сталеваром или мастером):

? стойкость огнеупорных элементов печи;

? состояние печи;

? расход заправочных материалов;

? баланс времени (длительность простоев по службам и цехам).

2.3 Интенсификация выплавки стали в ДСП

Продолжительность периода плавления прежде всего определяется средней активной мощностью дуг. Однако интенсифицировать плавление можно и за счет дополнительной энергии, вносимой предварительно нагретой шихтой или в виде сжигаемого в печи топлива, а также от процента залитого чугуна. Эта энергия дает на столько больший эффект, на сколько меньше удельная мощность печного трансформатора и степень его использования. Однако даже в сверхмощных печах таким путем можно ускорить плавление шихты и экономить электроэнергию.

Утилизация энергии дымовых газов дуговых сталеплавильных печей для предварительного нагрева загружаемого в эти печи стального лома, (по достигаемым результатам: экономия электроэнергии, электродов, увеличение производительности печей), несомненно более эффективна, чем использование этой энергии для получения горячей воды и пара. Но и этот способ не имеет своего применения в сталеплавильном цехе.

Технический кислород в электросталеплавильном цехе стали использовать не только для проведения окислительного периода плавки, но и для интенсификации процесса плавления. Такая практика, именуемая инфильтрацией или окислительным плавлением.

Кислород в печи обычно начинают подавать через инжектора, вскоре после включения тока и продолжают продувку до начала окислительного периода плавки. Окислительное плавление ускоряло формирование шлака и кроме других технологических достоинств позволяет сокращать продолжительность плавления шихты под током на 15-20 мин при удельном расходе кислорода 8-15 м³/т. Расход электроэнергии в среднем сокращался на 10,8-12,6 МДж (3,0-3,5 кВт * ч) на каждый м³ использованного кислорода.

Экономия электроэнергии при использовании кислорода в период плавления получена только за счет дополнительного окисления отдельных компонентов шихты, так как сам кислород энергию в печь не вносит. Таким компонентом является углерод кокса или чугуна, так как при окислительном плавлении возникает необходимость увеличивать количество карбюризатора в шихте. Допускалось, что часть кислорода расходуется на дожигание СО и СО₂. Это было подтверждено составом газов в рабочем пространстве. Не исключается и возможность дополнительного окисления железа шихты кислородом.

Эффективность использования кислорода во время плавления была оценена расчетным путем исходя из предположения, что основным источником дополнительной энергии является окисление углерода, по изменению расхода энергии на процесс плавления. Так как энергия, выделяемая химическими реакциями в рабочем пространстве печи, при этом увеличивается, соответственно уменьшаются расход электроэнергии на процесс плавления и продолжительность этого периода плавки.

Количество используемого кислорода определяется работой газоотводящего тракта, давлением под сводом и степенью уплотнения электродных отверстий, так как при положительном давлении в печи выбрасываемые через свод дымовые газы могут вызвать повреждения электрододержателей и вторичного токопровода.

Нагрев лома, загружаемого в дуговые сталеплавильные печи, в цеху не применяется. Опыт предварительного нагрева лома вне дуговых печей за счет применения газообразного топлива, дал следующие выводы:

? с энергетической точки зрения подогрев лома 400°С малоэффективен, так как коэффициент использования энергии топлива в этом случае примерно такой же, как и на тепловых электростанциях, но работа в цехах осложняется.

? с повышением температуры нагрева лома до 700°С увеличивается окисление, что технологически нерационально. К тому же возникает необходимость применения дорогих и энергоемких материалов для изготовления или футеровки бадей.

В электропечи применяют топливо-кислородные горелки. Основным назначением стеновых топливо-кислородных горелок является плавление лома в холодных зонах печи между электродами, что достигается уже при незначительном количестве используемого топлива. Стеновые горелки являются стационарными, поэтому охватывают только расположенный против них лом. Основной задачей является повышение производительности печей и замена части электроэнергии тепловой энергией топлива, в частности природного газа.

2.4 Обработка стали на участке ковш-печь

В цеху на участке внепечной обработки стали расположены две установки «ковш-печь» (рисунок 19) для обработки металла после выпуска из электропечи.

В состав участка ковш-печь (УКП) № 1А входят:

? две независимые позиции обработки оборудованные водоохлаждаемыми сводовыми крышками;



Рисунок 19- Схема установки «ковш-печь»: 1 - металловозная тележка; 2 - сталеразливочный ковш; 3 - трансформатор стенда электродугового нагрева; 4 - крышка стенда электродугового нагрева; 5 - бункер для подачи ферросплавов и лигатур; 6 - дозирующие весы; 7 - бункера ферросплавов и лигатур; 8 - пульт управления

? оборудование для индивидуальной обработки расплава с продувочными устройствами, подачей легирующих добавок;

? четыре двухручьевых трайб-аппаратадля ввода проволоки, по два на каждой позиции обработки;

? поворотный портал для поворота графитированных электродов и создающий возможность нагрева плавки в обеих позициях обработки.

УКП имеет следующие вспомогательные устройства:

? манипулятор для измерения температуры и отбора проб металла;

? аварийная фурма для продувки металла инертным газом(при отказе продувочных пробок установленных в днище);

? сталевозы;

? система газоотсоса.

? стенд для навинчивания электродов и площадка для их хранения;

? стенд для перепуска и выравнивания графитированных электродов.

В состав УКП №2 входят:

? две независимые позиции обработки оборудованные поворотным порталом для поворота одновременно с графитированными электродами, водоохлаждаемой сводовой крышкой, создающей возможность нагрева плавки в обеих позициях обработки.

? оборудование для индивидуальной обработки расплава с продувочными устройствами, подачей легирующих добавок и два четырехручьевых трайб-аппарата для ввода проволоки по одному на каждой позиции обработки.

УКП№2 имеет следующие вспомогательные устройства:

? манипулятор с нефутерованной (расходуемой) металлической трубкой для вдувания углеродосодержащих материалов (кокс) в металл;

? система газоотсоса;

? стенд для навинчивания электродов и их хранения;

? стенд для перепуска и выравнивания графитированных электродов;

? стенд сталеразливочного ковша (2 шт).

Перед началом работы на установке первый подручный сталевара проверяет наличие расходуемых материалов в бункерах и на рабочей площадке обеих позиций. После простоя установки свыше 8 часов и после выполнения каких-либо ремонтных работ производят холодное опробование установки перед подачей ковша под плавку в следующем порядке:

1) опускают крышку;

2) проверяют наличие напряжения;

3) включают разъединитель;

4) устанавливают органы управления перемещением электродов в положение «Автомат»;

5) включают вакуумный выключатель и убеждаются в том, что электроды начали движение вниз;

6) выключают вакуумный выключатель;

7) поднимают электроды;

8) поднимают крышку;

9) устанавливают сталевоз в положение «Установка ковша».

Температура футеровки ковша подаваемого под плавку должна быть не менее 900єС (красного или малинового цвета). Рекомендуемый оборот ковша должен быть не более 3 ч.

Рекомендуемая продолжительность от конца выпуска до начала обработки металла на установке «ковш-печь» не должна превышать 30 мин. Температура металла в ковше перед началом обработки на УКП должна быть не менее 1530єС. Выпуск металла из печи производить с присадкой в ковш во время выпуска шлакообразующих материалов:

? при отсутствии продувки аргоном- от 300 до 450кг извести и от 50 до 100кг плавикового шпата(или глиноземсодержащего материала);

? при наличии продувки аргоном-от 600 до 800кг извести и от 100 до 200кг плавикового шпата(или глиноземсодержащего материала).

Продолжительность усреднительной продувки должна быть от 3 до 5мин. При проведении продувки металла инертным газом во время выпуска из электропечи усреднительную продувку допускается проводить в течение от 2 до 3мин с последующим отбором пробы металла №1.

В качестве шлакообразующих материалов используют свежеобожженную известь, плавиковый шпат, глиноземсодержащий материал.

Обработка металла на УКП преследует следующие задачи:

? корректировка и усреднение металла по температуре;

? корректировка и усреднение металла по химическому составу;

? десульфурация металла;

? рафинирование металла от вредных примесей;

? согласование работы печей и МНЛЗ.

При подаче аргона на пробку кратковременно устанавливают максимальный расход аргона («байпасом») для «пробивания» продувочного блока. После запуска пробки устанавливают необходимый расход аргона для ведения процесса. Регулирование объёмного расхода аргона производят, не допуская сильного оголения металла в районе продувочного пятна и бросков тока по фазам. Диаметр пятна не должен превышать значений от 20 до 30 см (определяется визуально). Обязательной является продувка в течение 1,0 мин перед измерением температуры после отключения токовой нагрузки. Визуальный контроль продувки рекомендуется производить каждые 5-10 мин, особенно при работе на высоких ступенях нагрева.

Ступень нагрева выбирают исходя из требуемой скорости нагрева металла. Скорость нагрева определяется также массой и состоянием шлака, интенсивностью продувки аргоном, состоянием ковша и массой добавок.

Разрешается при отказе донной продувки производить дуговой нагрев продолжительностью не более 10 мин на пониженных ступенях (для УКП № 1А - не более 8 ступени, для УКП №2 - не более 5 ступени) с одновременным вводом шлакообразующих материалов.

Во избежание насыщения стали углеродом и азотом, рекомендуется в период наведения шлака(до отдачи не менее 800кг извести и 300кг плавикового шпата) дуговой подогрев производить на пониженных ступенях нагрева. Масса шлака в ковше должна обеспечивать незначительное оголение металла в зоне продувки, стабильное и бесшумное горение дуги, а также защиту огнеупорной футеровки ковша и водоохлаждаемых элементов установки от прямого излучения дуг.

Расход извести должен составлять от 1200 до 1500 кг на плавку (с учетом извести присаженной в ковш на выпуске из ДСП). Известь вводят в ковш порциями массой от 200 до 300 кг. Расход плавикового шпата(расход другого материала для разжижения шлака оговаривается отдельно) должен составлять от 300 до 400 кг на плавку.

Ввод раскислителей разрешается осуществлять после отдачи не менее 600кг извести и 300кг плавикового шпата. Ввод карбида кремния производить после ввода карбида кальция с учетом массовой доли углерода в металле. Рекомендуется производить комплексное раскисление карбидом кальция и карбидом кремния. Ввод гранулированного алюминия массой 30 кг производить после ввода карбидов, для стали с массовой долей серы менее 0,005% разрешается увеличивать массу вводимого гранулированного алюминия от 50 до 70 кг. Рекомендуемая температура начала раскисления плавки - не менее 1530⁰С.

Через 5-10минут после отдачи раскислителей шлака, либо совместно с отбором пробы металла №2, производится отбор пробы шлака. Если массовая доля (FeO) в шлаке выше 1,5%, то производится дополнительное раскисление шлака присадкой карбида кальция (кремния) или при невозможности присадки карбидов, раскисление произвести гранулированным алюминием массой от 10 до 15 кг.

В процессе наведения шлака отбирают пробы шлака для визуального контроля. Шлак может быть черного, коричневого, серого, зеленого, желтого или белого цветов с промежуточными оттенками, характеризующими следующее:

- черный шлак - суммарная массовая доля (FeO) и оксида марганца (ЙЙ) (МnО) в шлаке более 2,0%;

- от серого до коричневого - суммарная массовая доля (FeO) и (МnО) - 1,0-2,0%;

- зелёный - повышенная массовая доля оксидов хрома;

- от желтого до белого - массовая доля оксида железа (FeO) менее 1,0%;

- жёлтый - насыщение шлака серой.

Хорошо раскисленный высокоосновный рафинировочный шлак должен быть светло-серого, желтого или белого цвета, иметь матовую шероховатую поверхность, намораживаться на металлический прут «шубой», толщиной около 5 мм (определяется визуально), не иметь видимых включений разнородных материалов, в изломе иметь мелкопористую структуру, при охлаждении рассыпаться в порошок светло-серого или белого цвета.

Через 1-2мин после ввода раскислителей шлака производят присадку ферросплавов на нижний марочный предел (с учетом ферросплавов, введенных на выпуске). Разрешается отдачу первой порции ферросплавов производить после наведения шлака одновременно с вводом раскислителей.

Доводку химического состава стали по углероду и кремнию производить преимущественно с помощью карбида кальция и(или) карбида кремния. Присадка феррониобия (FeNb) и ферромолибдена (FeMo) на УКП должна производиться не позднее, чем за 20 мин до конца обработки. Разрешается производить присадку всех легирующих при включенной нагрузке на пониженных и средних ступенях мощности трансформатора кроме ферротитана, алюминия и силикокальция. Легирование стали ферротитаном (FeTi) (кроме стали марки 20ГЮТ) производить в конце внепечной обработки стали на УКП непосредственно перед вводом алюминиевой проволоки. При отдаче коксовой пыли (коксового орешка) при включенной нагрузке (под дугами) усвоение углерода считать ориентировочно от 30 до 50%.

Рекомендуемая температура металла за 10-15мин до конца обработки (перед вводом алюминия) должна быть на 10-15єС более заданной температуры разливки.

По результатам измерения активности кислорода и температуры стали производят ввод алюминиевой проволоки.

Расчет массы вводимой алюминиевой проволоки для стали, дополнительно легированной титаном, производить с учетом массы алюминия, вносимого с FeTi.

Легирование стали бором, если это необходимо в соответствии с заказом, производить в конце внепечной обработки стали на УКП после ввода алюминиевой проволоки. Масса вводимого бора рассчитывается на верхнемарочное значение без учета угара. После ввода ферробора, интенсивность продувки металла аргоном должна быть минимальной.

После ввода силикокальциевой проволоки производят продувку металла аргоном с интенсивностью не приводящей к оголению металла в течение времени от 5 до 10 мин.

Отбор проб металла производят разовыми пробоотборниками при отключенной дуговой нагрузке.

Пробы металла отбирают:

? первую пробу - после усреднительной продувки в течение времени от 3 до 5мин;

? вторую пробу и последующие - не ранее, чем через 5мин после окончания доводки химического состава металла;

? последняя проба отбирается после окончания внепечной обработки перед отдачей плавки на разливку.

Пробы шлака отбирают:

? первую пробу - из ковша после усреднительной продувки;

? вторую пробу - через 5-10 минут после отдачи раскислителей шлака, либо совместно с отбором пробы металла №2;

? третью пробу - перед отдачей плавки на разливку. В пробах шлака определяют массовую долю оксидов кальция (CaO), кремния (ЙV) (SiO2), железа (ЙЙ) (FeO) , марганца (MnO), магния (MgO), алюминия (ЙЙЙ) (Al2O3).

После постановки ковша с металлом на УКП и проведения усреднительной продувки производится замер температуры. Промежуточный контроль температуры металла рекомендуется производить через каждые 10 - 15 мин работы под током (в зависимости от ступени напряжения) и через 15 мин. при работе без дугового подогрева. Последний замер температуры производят не ранее, чем за 2 мин перед подачей ковша на разливку.

Измерение температуры при обработке на установке «ковш-печь» производить при отключенной дуговой нагрузке.

Рекомендуемая длительность обработки металла на установке «ковш-печь» должна быть не менее 70 мин.

В процессе обработки металла на установке «ковш-печь» контролеры фиксируют и заносят в паспорт плавки следующие параметры технологического процесса:

? номер и позицию установки «ковш-печь»;

? номер сталеразливочного ковша;

? время начала и конца обработки металла на установке «ковш-печь»;

? время измерения температуры и взятия ковшевых проб;

? температуру металла в процессе обработки.

Все результаты заносятся в паспорт плавки на ковш печи:

? время начала и окончания продувки аргоном (азотом);

? массу, вид, и время ввода материалов (при вводе ферросплавов, кокса и алюминия указывают время отдачи каждой порции материала);

? химический состав металла и шлака по ходу обработки;

? время включения и отключения подогрева, ступень напряжения;

? расход электроэнергии;

? общий объём инертного газа.

Техническое обслуживание оборудования проводить в соответствии с требованиями карт технического обслуживания и инструкций по эксплуатации и техническому обслуживанию, ремонту технических устройств.

2.6 Разливочное отделение (разливка в слитки)

В цеху разливку стали ведут преимущественно на установках непрерывной разливки заготовки и около 10%, от всей разлитой стали, разливают в изложницы. Процесс разливки стали включает подготовку жидкой стали к разливке, ее транспортировку от сталеплавильного агрегата до места разливки и непосредственную заливку стали в формы с целью получения отливок заданных параметров по линейным размерам, форме, весу, механическим свойствам и требуемой структуры.

Разливка - важный этап сталеплавильного производства. Технология и организация разливки в значительной степени определяют качество готового металла и количество отходов при дальнейшем переделе стальных слитков. Так из-за неправильно организованной разливки от 6 до 18%, а иногда и до 25% всей выплавляемой стали возвращается в переплав из-за дефектов, возникающих в процессе разливки и кристаллизации слитка. Cталь разливают сифоном.

Способы разливки стали

Применяют два основных способа разливки стали: разливку в изложницы и непрерывную разливку. Разливку в изложницы подразделяют на разливку сверху (рисунок 20) и сифоном (рисунок 21). При разливке сверху сталь непосредственно из ковша 1 поступает в изложницы 2, устанавливаемые на чугунных плитах - поддонах 3. После заполнения каждой изложницы стопор или шиберный затвор ковша закрывают, ковш транспортируют к следующей изложнице, вновь открывают стопор (шиберный затвор) и после заполнения сталью новой изложницы цикл повторяют.

Рисунок 20 - Разливка стали сверху, через промежуточный ковш (а) и промежуточную воронку (б)



Рисунок 21- Схема сифонной разливки стали: 1 - центровая; 2 - прибыльная надставка; 3 - изложница (для разливки спокойной стали); 4 - поддон; 5 - сифонный припас

Иногда при разливке сверху применяют двухстопорные ковши; это позволяет одновременно заполнять две изложницы и сократить длительность разливки. С целью уменьшения напора струи и разбрызгивания металла на стенки изложниц разливку сверху иногда ведут через промежуточные ковши (рисунок 20, а) или через промежуточные воронки (рисунок 20, б).

При сифонной разливке, основанной на принципе сообщающихся сосудов, сталью одновременно заполняют несколько (от двух до шестидесяти) изложниц. Жидкая сталь из ковша поступает в установленный на поддоне футерованный изнутри центровой литник (2), а из него по футерованным каналам поддона в изложницы снизу. Центровой литник и изложницы устанавливают на массивной чугунной плите - поддоне, имеющей канавки, в которые укладывают пустотелый сифонный кирпич (трубки или проводки).

Таким образом, металл из ковша поступает в изложницу, лишь пройдя систему каналов, футерованных огнеупорным кирпичом. После наполнения всех установленных на поддоне изложниц стопор (шиберный затвор) закрывают, и ковш транспортируют к следующему поддону и т. п.

Оба способа разливки обладают рядом преимуществ и недостатков.

Сифонная разливка имеет следующие преимущества:

1) одновременная отливка нескольких слитков сокращает длительность разливки плавки и позволяет разливать в мелкие слитки плавки большой массы;

2) удобно применять защиту зеркала металла в изложнице шлаковыми смесями или жидким шлаком;

3) поверхность слитка получается чистой, так как металл в изложницах поднимается спокойно без разбрызгивания;

4) повышается стойкость футеровки ковша и улучшаются условия работы стопора и шиберного затвора вследствие меньшей длительности разливки и уменьшения числа открываний и закрываний стопора или затвора;

5) во время разливки можно следить за поведением поднимающеюся металла в изложнице и в соответствии с этим регулировать скорость разливки.

Недостатки сифонной разливки:

1) сложность и повышенная стоимость разливки, обусловленные расходом сифонного кирпича, установкой дополнительного оборудования и значительными затратами труда на сборку поддонов и центровых;

2) дополнительные потери металла в виде литников (0,7-2,5% от массы разливаемой стали) и возможность потерь при прорывах металла через сифонные кирпичи;

3) необходимость нагрева металла в печи до более высокой температуры, чем при разливке сверху, так как он дополнительно охлаждается в каналах сифонного кирпича;

4) опасность загрязнения стали неметаллическими включениями в результате размывания сифонного кирпича.

Преимуществами разливки сверху являются:

1) более простая подготовка оборудования к разливке и меньшая стоимость разливки;

2) меньше опасность загрязнения стали неметаллическими включениями;

3) отсутствие расхода металла на литники;

4) температура металла перед разливкой может быть ниже, чем при сифонной разливке.

Вместе с тем, разливке сверху присущи следующие недостатки:

1) образование плен на поверхности нижней части слитков, что является следствием разбрызгивания металла при ударе струи о дно изложницы. Застывшие на стенках изложницы и окисленные с поверхности брызги металла не растворяются в поднимающейся жидкой стали, образуя дефект поверхности - плены, которые не свариваются с металлом при прокатке, благодаря чему поверхность прокатанных заготовок приходится подвергать зачистке;

2) большая длительность разливки;

3) из-за большой длительности разливки снижается стойкость футеровки ковша и в связи с большим числом открываний и закрываний ухудшаются условия работы стопора или шиберного затвора.

2.6.1 Оборудование для разливки стали

Сталеразливочный ковш, представляет собой выполненный из сальных листов футерованный сосуд, имеющий форму усеченного конуса, расширяющегося кверху (рисунок 22). Емкость ковшей находится в пределах 5-480 т; помимо жидкой стали ковш должен вмещать немного шлака (2-3% от массы металла), который предохраняет металл от быстрого охлаждения во время разливки.

Сталеразливочные ковши подразделяют по свойствам огнеупорных материалов и по способу выполнения футеровки.