Доменное и сталеплавильное производство в ОАО "Уральская Сталь"

По типу огнеупорного материала - на ковши футеровкой из магнезитового кирпича; по способу выполнения - на ковши из формованных огнеупоров (кирпичная кладка), с набивной и с монолитной футеровкой.

Ковши с монолитной футеровкой получают распространение в последние годы. Арматурный слой и днище в этом случае выкладывают из шамотного кирпича, а рабочий слой выполняют из тиксотропной массы.

Наливную футеровку получают заливкой в тиксотропной массы зазор между шаблоном и арматурной кладкой ковша. Наливка футеровки длится около часа, твердение массы 1-2 ч. После изготовления набивного или наливного слоя ковш сушат в течение 52 ч.

Преимущества монолитной футеровки - сокращение длительности ремонта ковша и удешевление за счет снижения расхода шамотного кирпича, существенное снижение затрат ручного труда на футеровку. Расход массы составляет 2-4 кг/т стали.

Для разливки стали из ковша по изложницам служит стакан с шиберным затвором.

Стакан вставляют в днище ковша в специальный гнездовой кирпич; иногда вместо гнездового кирпича делают набивное гнездо, заполняя зазор между стаканом и футеровкой днища огнеупорной массой. Стакан имеет форму усеченного конуса с отверстием для струи жидкого металла. Обычно это отверстие имеет круглое сечение, его диаметр («диаметр стакана») составляет 25-120 мм, высота стаканов в зависимости от емкости ковша равна 120-440 мм.

После установки стакана вновь отфутерованный или отремонтированный ковш сушат и прогревают до 700-800 °С. В просушенный ковш устанавливают стопор.

Шиберный затвор собирают и подготавливают к плавке на специальном стенде и затем крепят к днищу ковша под разливочным стаканом, вставляемым с наружной стороны ковша. Быстрота установки шиберного затвора и высокая надежность обусловили его широкое внедрение в сталеплавильных цехах. Однако успешная разливка нескольких плавок возможна лишь при использовании высококачественных огнеупорных плит и тщательной сборке и установке затвора. В отечественной практике нашли применение плиты из корунда и периклаза, позволяющие разливать от одной до трех плавок.

Рисунок 22 - Сталеразливочный ковш: а - общий вид (1 - цапфа; 2 - носок для слива шлака; 3 - стопорный механизм: 4 - стопор; 5 - скоба для кантования ковша); б - установка стопора и стакана в ковше (1 - стакан; 2 - гнездо стакана; 3 - шамотная кладка; 4 - стержень стопора; 5 - шамотная катушка; 6 - пробка); в - шиберный затвор в открытом (I) и закрытом (II) положениях (1-гнездовой кирпич; 2 - разливочный стакан; 3 - неподвижная плита; 4 - подвижная плита; 5 - стакан-коллектор; 6 - шток гидроцилиндра)

Изложницы и прочее оборудование.

Конфигурация изложниц, характеризуемая формой поперечного и продольного сечений, определяется сортом выплавляемой стали и дальнейшим переделом слитка.

Поперечное сечение изложниц (рисунок 23) может быть квадратным, прямоугольным, круглым, многогранным. Слитки квадратного сечения идут на сортовой прокат; слитки прямоугольного сечения при отношении их ширины В к толщине Н менее 1,5 для получения как листа, так и сортового проката; плоские слитки при отношении В/Н в пределах от 1,5 до 3,0 - для прокатки на лист. Слитки круглого сечения используют для изготовления труб, бандажей, колес. В многогранные изложницы отливают слитки для кузнечных поковок.

По форме продольного сечения изложницы бывают двух типов: с уширением кверху для разливки спокойной стал и с уширением книзу для разливки кипящей стали. Для разливки кипящей и полуспокойной стали иногда применяют изложницы бутылочной формы, верхнее отверстие которых после наполнения изложницы сталью закрывают пробкой или крышкой. Быстрое застывание металла в суживающейся части бутылочной изложницы обеспечивает снижение химической неоднородности стали но сравнению с разливкой в обычные сквозные изложницы.

Рисунок 23 - Формы поперечного сечения изложниц

В отдельных случаях спокойную сталь неответственного назначения разливают в уширяющиеся книзу изложницы; верх таких изложниц утепляют изнутри футеровкой пли теплоизоляционными вкладышами .

Поддоны служат для установки сквозных изложниц при разливке сверху и изложниц с центровой при сифонной разливке. Поддон представляет собой литую чугунную плиту толщиной 100-200 мм. Верхняя рабочая поверхность поддона должна быть гладкой; это обеспечивает плотное прилегание изложницы к поддону и предотвращает прорыв жидкого металла под изложницу. На рисунке 25 изображен четырехместный поддон для сифонной разливки стали.

Рисунок 25 - Четырехместный поддон для сифонной разливки стали

Центровая, или центровой литник, (рисунок 26) служит для приемки металла из сталеразливочного ковша. Она представляет собой чугунную или стальную футерованную изнутри трубу с расширением вверху и утолщением с нижней части для обеспечения ее устойчивости на поддоне. Центровые обычно делают разъемными из двух половинок для облегчения удаления литника и замены сифонного кирпича.

Центровая должна быть на 300-400 мм выше изложниц с прибыльными надставками. Расход центровых составляет 0,05-0,5% от массы разливаемой стали.

Сифонный кирпич предотвращает размывание поддона, центровой и дна изложниц жидкой сталью при разливке.

Рисунок 26 - Центровая

2.7 Непрерывная разливка стали

В цеху разливку стали ведут преимущественно на установках непрерывной разливки. 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.

Перед разливкой футеровку промежуточных ковшей нагревают до 1000-1200°С.

Разливка стали, осуществляется на машине непрерывного литья заготовок радиального типа, представленной на рисунке 27. Из сталеразливочного ковша 2, установленного на подъемно-поворотный стенд, металл заливается в промежуточный ковш 3, на котором установлены стопора для регулирования подачи металла в кристаллизатор 4. Заготовка с затвердевшей оболочкой вытягивается из кристаллизатора тянущими валками 6, проходит через поддерживающие ролики в зону вторичного охлаждения 5 и попадает на машину газовой резки 7 для порезки на мерные длины. Затем заготовки по рольгангам 8 передаются в термозачистное отделение.

Рисунок 27 - Радиальная машина непрерывного литья заготовок: 1 - подъемно-поворотный стенд; 2 - сталеразливочный ковш; 3 - промежуточный ковш; 4 - кристаллизатор; 5 - зона вторичного охлаждения; 6 - валки; 7 - машина газовой резки; 8 - рольганги

Перед началом разливки в полость кристаллизатора вводят затравку с головкой в виде ласточкина хвоста. Затвердевающую в кристаллизаторе заготовку (слиток) после сцепления с головкой затравки вытягивают с жидкой сердцевиной вниз тянущими валками. Вторичное охлаждение заготовки до полной кристаллизации ее сердцевины осуществляют водяными форсунками. В конце зоны вторичного охлаждения на определенной длине отделяют газорезкой затравку и мерную длину заготовки. После каждой такой операции газорезку возвращают в исходное положение, а заготовки транспортируют по рольгангу на участок охлаждения и адъюстажа.На этих машинах сталь разливают через дугообразный кристаллизатор, далее литая заготовка по дуге проходит через опорные ролики и камеру вторичного охлаждения, имеющие определенный радиус кривизны, затем поступает в выпрямляющие и одновременно тянущие валики. Радиус изгиба R кристаллизатора и камеры вторичного охлаждения выбирают таким, чтобы затвердевание литой заготовки было закончено к моменту выхода ее из зоны вторичного охлаждения: R = 30-40а, где а - толщина заготовки.

Качество получаемого на машине непрерывного слитка зависит от жидкотекучести металла, его пластичности при переходе из жидкого состояния в твердое, от степени нагрева (температуры), скорости разливки (вытягивания), вторичного окисления и охлаждения, а также от высоты кристаллизатора. Жидкотекучесть стали и сплавов связана с чистотой металла от неметаллических включений, степенью раскисленности и величиной температурного перегрева над точкой плавления. При повышенной интенсивности охлаждения непрерывный слиток испытывает большие напряжения усадочного характера, сопровождающиеся образованием горячих трещин, если металл имеет пониженную пластичность при кристаллизации. На это свойство оказывает влияние содержание в стали ликвирующих элементов (сера, фосфор, углерод), чистота границ образующихся кристаллов (зерен), теплопроводность и др. Так, сталь с содержанием углерода 0,12-0,30% склонна к усадке и образованию горячих трещин на литой заготовке.

Содержание серы в стали для разливки на машине непрерывного литья заготовок не должно превышать 0,030%.

Уменьшения трещин достигают применением кристаллизаторов с внутренней волнистой поверхностью, снижением содержания ликвирующих элементов до минимального уровня, равномерным вторичным охлаждением и соблюдением установленного режима разливки. Между температурой и скоростью разливки существует определенная связь, поэтому для каждой группы марок стали и сплавов устанавливают необходимую температуру начала разливки и минимальный перегрев над температурой ликвидуса.

Непрерывная разливка стали для отливки блюмовых и слябовых заготовок характеризуется следующими технико-экономическими преимуществами по сравнению с производством заготовок из слитков:

1) значительно сокращается расход металла на тонну готовой продукции (с 12-25 до 3-5%) в результате уменьшения отходов донной и головной частей слитков;

2) улучшаются условия труда в разливочном пролете, поскольку отпадает выполнение тяжелых работ по подготовке изложниц к разливке, раздеванию слитков и другое;

3) при непрерывной разливке стали уменьшаются капитальные и эксплуатационные затраты в связи с отсутствием надобности в обжимных станах;

4) механизация и автоматизация процесса на машине непрерывного литья заготовок обеспечивает постоянство условий производства и повышение производительности труда примерно на 20-25% по сравнению с цехами, где сталь разливают в слитки.

Основными условиями осуществления нормального процесса непрерывной разливки являются:

1) выплавка и внепечная обработка стали в соответствии с требованиями соответствующих технологических инструкций и распоряжений;

2) своевременная подача металла для разливки;

3) тщательная подготовка к приему плавки сталеразливочных и промежуточных ковшей;

4) подготовка и проверка всех узлов, механизмов и контрольно-измерительных приборов перед разливкой;

5) выполнение в процессе разливки требований технологической инструкции, производственно-технических инструкций и инструкций по технике безопасности.

Непрерывная разливка стали состоит в том, что жидкий металл непосредственно из ковша или через промежуточное устройство непрерывно заливается в верхнюю часть водоохлаждаемого кристаллизатора, в который предварительно вводят затравку того же поперечного сечения, что и слиток. Верхний торец затравки служит дном для первых порций металла. По мере затвердевания отливаемая заготовка с помощью тянущих механизмов вытягивается вниз.

Ковш с металлом на сталевозе поступает от одной из двух дуговых электросталеплавильных печей в пролет Г-Д, в котором разливочный кран грузоподъемностью 180+ 63/20 т транспортирует его к одному из двух установок печь - ковш. После обработки металла на ней ковш с металлом транспортируется и устанавливается разливочным краном на подъемно - поворотный стенд слябовой машины непрерывного литья заготовок №2, на которой осуществляется навешивание гидроцилиндра для управления шиберным затвором.

Поворотный стенд поворачивает сталеразливочный ковш на 180° и устанавливает его над промежуточным ковшом в позицию разливки. Промежуточный ковш емкостью 25 т является промежуточной емкостью между сталеразливочным ковшом и кристаллизатором машины непрерывного литья заготовок. Он позволяет проводить разливку с регулируемой скоростью подачи металла в кристаллизатор и осуществить замену сталеразливочного ковша при разливке металла способом «плавка на плавку». Разливка металла ведется через погружную трубу манипулятора и под защитой шлакообразующей смеси. В течение всей разливки в погружную трубу подают инертный газ.

Основные технические характеристики МНЛЗ № 1,2 приведены в таблице 6.

На МНЛЗ №2 поддержание уровня металла в кристаллизаторе и поддержка режима вторичного охлаждения сляба производится автоматически, в зависимости от скорости разливки, температуры металла и марки разливаемой стали. На машине газовой резки осуществляется резка сляба на длины не менее 3,9 метров. Для получения слябов длиной 1,3 ч 2,6 м производится их вторичная резка в хвостовой части МНЛЗ №2.

В таблице 5 представлены основные характеристики МНЛЗ №1 и 2 SMS Demag.

Таблица 5 - Основные характеристики МНЛЗ №1,2 SMS Demag

Заключение

Доменный процесс определяется тепловыми, химическими, газодинамическими, механическими явлениями, протекающими в печи. Доменная печь как объект управления очень сложна, очень сложно изучить все параметры доменной печи как объекта управления, поэтом управление доменными процессами осуществляется исходя из многолетнего опыта специалистов доменного производства. В комплексе управлений технологическими процессами можно выделить следующие подсистемы: шихтовки и шихтоподачи, теплового режима, распределения газового потока, хода доменной печи. Подсистема управления шихтовки и шихтоподачи решает следующие основные задачи: расчёт шихты для доменной плавки из данных материалов, управление набором, взвешиванием и доставкой материала на колошник, управление загрузкой материалов в доменную печь.

Управление тепловым режимом обеспечивает управление тепловыми процессами в верхней и нижней частях доменной печи. Управление распределением газового потока включает в себя управление распределением дутья и природного газа по фурмам, а также управление распределением материалов на колошнике. Управление ходом доменной печи обеспечивает управление одновременного схода столба шихтовых материалов.

Электросталеплавильный цех, обеспечивает непрерывно литыми заготовками листопрокатный цех №1, а также заготовками-слитками (в изложницы) сортопрокатный цех комбината.

Основной технологический маршрут изготовления продукции: подготовка шихты -> расплавление в дуговых сталеплавильных печах -> внепечная обработка стали (доводка до заданного марочного состава примесных и легирующих компонентов) на установках печь-ковш -> разливка стали и порезка на слябы по основному маршруту в машинах непрерывного литья заготовок либо разливка в изложницы. По характеру производство является серийным.

Список использованных источников

1. Авдеев В.А., Друян В.М., Кудрин Б.И. Основы проектирования металлургических цехов. - Справочник. М.: Интермет-Инжиниринг, 2002

2. Краткий справочник металлурга. Часть 1. - М.: Промсырьеимпорт, 1970

3. Кривандин В.А., Марков Б.Л. "Металлургические печи"

4. Металлургия чугуна / Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиерев А.Н. и др - М.: Металлургия, 1989

5. Отчеты по заводским научно-исследовательским работам

6. Поволоцкий Д.Я., В.А. Кудрин и др. «Внепечная обработка стали». М.: МИСиС, 1995

7. Полтавец В.В. Доменное производство. - М.: Металлургия, 1972

8. Технологическая инструкция по производству чугуна. ТИ-13657842-Д-01-2006

9. Технологические инструкции по выплавки стали в ДСП

10. Технологическая инструкция «Разливка стали на слябовой машине непрерывного литья заготовок»

11. Технологическая инструкция «Разливка стали на 4-ручьевой машин непрерывного литья заготовок круглого и прямоугольного сечения»

12. Технологическая инструкция «Разливка стали в изложницы»

13. Целиков А.И., Полухин П.И., Зюзин В.И. и др. «Машины и агрегаты металлургических заводов». М.: Металлургия, 1978

Размещено на Allbest.ru