Реконструкция сталеплавильного производства ОХМК с целью производства трубных марок сталей повышенной прочности

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

на тему: "Реконструкция сталеплавильного производства ОХМК с целью производства трубных марок сталей повышенной прочности"

Введение

Детальные маркетинговые исследования на рынке металлопродукции убедительно показывают, что одним из перспективных направлений завоевания значительной рыночной ниши для целого ряда российских предприятий является производство высококачественной трубной заготовки, что в свою очередь потребует разработки и внедрения высоких технологий её производства. Это в первую очередь относится к комплексной внепечной обработке стали, где закладываются основные эксплуатационные характеристики готового металла.

В настоящей работе поставлена задача на основе глубоких физико-химических исследований, использования последних достижений металлургической науки разработать технологию комплексного воздействия на металлический расплав в агрегатах типа АКОС и промковше МНЛЗ с целью получения в трубной стали сверхнизких содержаний вредных примесей ([0] 20 ppm; [N] 50 ppm; [H.B] < 20 ppm; [P] 70 ppm; [S] 20 ppm). Это позволит в значительной степени очистить межузлие решётки и границы зёрен, и тем самым достичь уникального уровня эксплуатационных характеристик готового металла.

Данная задача будет решаться за счёт использования нетрадиционных рафинирующих шлаковых смесей с высокой сорбционной ёмкостью и регулируемым уровнем окисленности, воздействия вакуума и микролегирования высокоактивными элементами. Для точного регулирования и контроля окисленности рафинирующих фаз намечено использовать методы их электрохимического раскисления, а также применения датчиков активометров специально разработанной конструкции.

Технология эффективного раскисления и микролегирования стали будет разработана на основе детального экспериментального изучения и компьютерного моделирования процессов образования, трансформации и удаления неметаллических фаз при расслоении металлических расплавов за счёт введения раскислетелей и легирующих элементов.

Возможность успешного выполнения проекта базируется на достаточно плодотворных наработках кафедры ЭМСИФ МИСИС в указанных научных и технологических направлениях, сделанных в последние 10-15 лет и широко представленных в многочисленных публикациях в отечественных и зарубежных периодических изданиях, а также трудах международных конференций.

Базовым предприятием для освоения и внедрения новой технологии комплексной внепечной обработки и разливки трубной стали может стать ОАО «НОСТА», где производство конкурентоспособной высококачественной трубной стали определено как наиболее приоритетное направление перспективного развития электросталеплавильного производства комбината.

1. Обоснование проекта

1.1 Описание предприятия

1.1.1 Анализ существующего положения ОАО «НОСТА» и ЭСПЦ

Акционерное общество «НОСТА» (ОХМК), образованное на базе Орско-Халиловского металлургического комбината, является крупным металлургическим предприятием с полным металлургическим циклом. 5 марта 1955 года доменная печь №1 выдала первый чугун, и этот день стал датой рождения комбината.

АО «НОСТА» (ОХМК) работает на базе уникального месторождения природнолегированной железной руды. В руде этого месторождения, кроме железа, содержатся такие ценные элементы, как никель, хром и кобальт. В этом же районе были найдены промышленные запасы известняка, никеля и огнеупорной глины.

Сегодня АО «НОСТА» (ОХМК) - это высококачественный прокат, это около ста марок углеродистой, легированной и низколегированной стали, это единственный в мире хромоникелевый природнолегированный чугун, кокс и химическая продукция.

Для принятия обоснованного решения по реконструкции ЭСПЦ необходим полный детальный анализ сложившегося положения на ОХМК и в ЭСПЦ в частности.

На сегодняшний день Орско-Халиловский металлургический комбинат, являющийся крупным металлургическим предприятием, имеет в своем составе следующие основные цеха и производства: аглофабрику, коксохимическое производство, доменный цех (4 печи) (ДЦ), мартеновский цех (2 двухванных агрегата и 6 мартеновских печей) (МЦ), электросталеплавильный цех (ЭСПЦ), листопрокатные цеха 1 (стан 2800) (ЛПЦ-1) и 2 (стан 800) (ЛПЦ-2), сортопрокатный цех (стан 950/800) (СПЦ).

Цифры представленные в табл. 1 полностью отражают возможные мощности цехов и сложившуюся на сегодняшний день ситуацию на ОХМК.

Таблица 1. Производство основных цехов ОХМК на 01.01.99 г., тыс. т

	Цеха
	ДЦ	МЦ	ЭСПЦ	ОБЦ	ЛПЦ-1	ЛПЦ-2	СПЦ
проектная мощность	4160	2446	700	3800	1400	760	1500
фактическое производство	2199,3	2200	500	1793,8	965,8 137,5	63,8 1,0	1170,4 361,5

Хотя на сегодняшний день объем производства не является основной характеристикой производства, эти цифры хорошо отражают возможности ОАО «НОСТА» при условии выпуска продукции высокого качества и конкурентоспособной на внутреннем и внешнем рынке.

За 1997 год сортамент продукции прокатных цехов имел следующее

распределение, тыс. т.:

1) ЛПЦ-1 производство составило:

- штрипсы - 293,992;

- толстый лист - 400,630;

2) ЛПЦ-2 производство полосы велось из углеродистых и низколегированных сталей;

3) СПЦ: сортамент продукции имел следующее распределение:

- трубная заготовка - 234,430;

- осевая заготовка - 55,085;

- крупный сорт - 37,974;

- балка - 5,216;

- конструкционный сорт - 69,606;

- заготовка для переката - 884,511.

По сталеплавильному производству сложившееся положение можно оценить по цифрам отражающим наряду с объемом производства расходные коэффициенты металлошихты, угар железа и технологию разливки, эти данные приведены в табл. 2.

Таблица 2. Характеристика производства стали на 1997 г.

				Разливка, %
Цех	Объем производства, тыс. т	Расход металлошихты, кг/т	Угар, кг/т	слитки	УНРС
Мартеновский: - двухванные агрегаты	1310,074	1248,8	209,6	100	-
ЭСПЦ	552,7	1153,5	100,5	43,7	56,3

Из представленных данных видно, что основная масса стали, выплавляемой на ОХМК, разливается в слитки, что приводит к высоким расходным коэффициентам на последующем прокатном переделе, и большим потерям металла с литниками и недоливками. В результате использования устаревшей технологии разливки, в слитки, имеются высокие расходные коэффициенты (РК) на станах и высокие сквозные расходные коэффициенты (СРК) по всему прокатному переделу:

- в ОБЦ РК=1200-1290 кг/т;

- в ЛПЦ-1 при 100 прокате из слитков РК=1290-1230 и СКР = =1510-1535 кг/т;

- в ЛПЦ-2 при перекате катаной заготовки со стана 950/800

РК=1050-1075 и СРК=1226 кг/т; при прокате из слитка

РК=1080-1100 и СРК=1250 кг/т;

- в СПЦ при прокате из слитков РК=1060, из литой заготовки

РК=1057 и СРК=1223 кг/т.

Кроме того, отсутствие в сталеплавильных цехах современных технологий внепечной обработки и разливки стали, приводит к недостаточному качеству конечной продукции, что сказывается на ее конкурентоспособности, как на внутреннем, так и на внешнем рынках. В связи с этим основными направлениями развития производства на комбинате и в ЭСПЦ, в частности, должно быть внедрение и освоение новых технологий, дающих возможность производить высококачественную и конкурентоспособную продукцию.

1.1.2 Экономическое положение ОАО «НОСТА» (ОХМК)

ОАО «НОСТА» (ОХМК) является одним из крупнейших металлургических мероприятий России. В рейтинге крупнейших компаний России за 1995 год по объёму реализации продукции ОАО «НОСТА» (ОХМК) занимает 23 место. В рейтинге крупнейших компаний России за 1995 год по рыночной стоимости (капитализации) на 1 июля 1996 года ОАО «НОСТА» (ОХМК) занимает 69 место. В связи с неразвитостью рынка ценных бумаг, продажа акций ОАО «НОСТА» (ОХМК) ограничивалось, оно попало в список 20 наиболее недооцененных инвесторами крупнейших акционерных обществ России.

ОАО «НОСТА» (ОХМК) зарегистрировано в 1992 году с уставным капиталом 27244692 тыс. рублей.

По балансу на 01. 01. 97 год стоимость чистых активов ОАО «НОСТА» (ОХМК) составляет 6272 млрд. рублей.

Продукция комбината ориентированна в основном на внутренний рынок. Предприятие производит в больших объёмах товарный литейный чугун, трубную заготовку и штрипсы для трубных заводов, толстолистовой прокат для судо- и мостостроения, а также сосудов, работающих под давлением, фасонные и специальные профили для машиностроения и многочисленную другую продукцию.

В настоящее время из-за отсутствия платёжеспособного спроса на рынке России, комбинат находится в тяжёлом финансовом положении. При расчётах предприятия с потребителями отсутствует поток «живых» денег и преобладает натуральный обмен.

Для решения указанных проблем комбинат вынужден значительную часть своей продукции на мировом рынке. В 1996 году доля экспорта составила 33%; в 1997 году 57%, произведя при этом 2,5 млн. т стали.

В течении многих лет ОАО «НОСТА» (ОХМК) является крупнейшим производителем металла для бесшовных труб и труб большого диаметра.

Поставки металла для бесшовных труб ведутся с 1969 года. Максимально достигнутый объём поставок 826 тыс. тонн в год. В 1995 году продано 230 тыс. тонн, в 1996 году - 220 тыс. тонн. Возможности по производству в 1997 году - около 800 тыс. тонн.

Поставки металла для электросварных труб большого диаметра ведутся с 1960 года. Максимальный объём поставок 1045 тыс. тонн в год. В 1995 году продано 294 тыс. тонн, в 1996 году - 265,5 тыс. тонн. На 1997 год возможности по производству - около 500 тыс. тонн.

Если сравнивать комбинат с другими предприятиями отрасли, то видно, что перед многими из них ОАО «НОСТА» (ОХМК) имеет определённые конкурентные преимущества. К ним относятся следующие:

более 20% продукции комбината не имеет аналогов в России. Уникальным является производство природнолегированного хромоникелевого чугуна, штрипсов для труб в «северном» исполнении и некоторых других видов металлопродукции.

техническое оснащение, сортамент выпускаемой продукции, а также географическое местоположение комбината позволяет рассматривать вариант создания металлургического комплекса, который позволил бы обеспечить до 30% потребности РАО «Газпром» в трубах большого диаметра в «северном» исполнении категорий К-60 и более взамен поставляемых по импорту, а также обеспечить производство таких труб на других заводах листом толщиной свыше 15 мм.

Создание трубного производства на комбинате позволит обеспечивать качественно новыми трубами и нефтяников.

7. 12. 96 г. подписано распоряжение Председателя Правительства Российской Федерации №1808 - р о привлечении кредитных ресурсов ФРГ в сумме 216 млн. немецких марок, в том числе на оплату аванса в сумме до 33 млн. немецких марок из кредита КФВ на приобретение металлургического оборудования для осуществления программы реконструкции производства ОАО «НОСТА» (ОХМК).

Основные экономические показатели ОАО «НОСТА» (ОХМК) представлены в табл. 3.

Таблица 3. Основные экономические показатели ОАО «НОСТА» (ОХМК)

	1995	1996	1997
Реализация товарной продукции, млрд. руб.	3021	3123	3572
Балансовая прибыль, млрд. руб.	131	-223	119

Основными причинами ухудшения финансового состояния являются:

Реализация основной продукции и обеспечение поставок железно-рудного сырья, угля, железнодорожных перевозок и т.п. через многочисленные цепи коммерческих структур с потерей прибыли;

Высокий уровень процентных ставок по взятым банковским кредитам, в связи с недостатком оборотных средств;

Высокий уровень реализации металлопродукции по убыточным экспортным контрактам;

Содержание убыточной непроизводственной сферы (комбинат является градообразующим предприятием).

Программа оздоровления финансового состояния ОАО «НОСТА» (ОХМК) с организацией производства металлопроката и труб в «северном» исполнении позволят увеличить:

объём реализации продукции с 3163 млрд. руб. (1996 г.) до 6415 млрд. руб.

(2001 г.), чистую прибыль с - 232 млрд. руб. до + 1160 млрд. руб.

Названная программа разработана при участии «Ленгипромез» и немецкой консалтинговой фирмы «Roland Berger and Partner Gmbn». Проект также получил положительную экономическую оценку одного из основных потребителей продукции комбината - РАО «Газпром».

Таким образом, возникшие на комбинате трудности носят временный характер и ОАО «НОСТА» (ОХМК) несомненно является инвестиционно привлекательным для стратегических инвесторов.

1.1.3 Система управления качеством

На комбинате действует система управления качеством продукции, разработанная в соответствии с международными стандартами серии JSO 9000. Контроль технологии и качества продукции производят на всех переделах производства. Технологические параметры производственных процессов, результаты контроля и испытаний фиксируют в соответствующих документах, предусмотренных на каждом переделе.

Действующая система управления качеством продукции гарантирует потребителю получение продукции в соответствии с его требованиями.

1.1.4 Внешнеэкономические связи

АО «НОСТА» (ОХМК) поставляет на экспорт такие виды продукции, как прокат (толстолистовой и сортовой), чугун, продукцию коксохимического производства (сульфат аммония, каменноугольная смола, бензол) (табл. 4).

Продукцию в основном поставляют на условии ФОБ, в порт Чёрного моря Новороссийск; на побережье Тихого океана: Находка, Восточный, Ванино, Владивосток; поставки также осуществляются через порт Санкт-Петербурга, порт Вентспилс Балтийского моря, порт Рига и др.

Таблица 4. Экспортные поставки

Продукция	Страны
Прокат	Япония, Филиппины, Гонконг, Малайзия, Тайвань, Сингапур, КНР, Иран, Турция, Германия, США.
Бензол Минерал. удобрения Каменноугольная смола	Германия Турция, Греция. США

1.1.5 Состав, работа и оборудование ЭСПЦ

На сегодняшний день, в цехе стоят две дуговых электроплавильных печи емкостью 100 т, типа ДСП-100И6 с трансформаторами мощностью 75 МВА.

Техническая характеристика электропечей приведена в табл. 5.

Таблица 5. Техническая характеристика электропечей

Наименование параметров	ДСП-100И6
Номинальная емкость печи, т	100
Максимальная емкость, т	115
Мощность печного трансформатора, МВА	75
Диаметр кожуха на уровне откосов, мм	7070
Напряжение высокой стороны трансформатора, кВ	35
Максимальная сила тока, кА	60
Диаметр графитированных электродов, мм	610
Диаметр распада электродов, мм	1700
Расход охлаждающей воды, м3/ч	500
Масса металлоконструкций печи, т	510

Завод изготовитель печей П.О. «Сибэлектротерм».

В цехе размещены одна четырехручьевая МНЛЗ для получения заготовки сечением (250х250) + (300х450) мм.

Основные данные по МНЛЗ приведены в табл. 6.

Таблица 6. Характеристика МНЛЗ

Наименование	Количество
Емкость ковша, т	130
Сечение заготовки, мм*мм	250*250-300*450
Длина заготовки, м	3,6-6
Количество ручьев, шт	4
Радиус изгиба заготовки, м	12
Максимальная емкость промковшей, т	27
Рабочая скорость разливки, м/мин	0,7
Высота рабочей площадки, м	13,15
Вес основного оборудования машины, т	1857
Вес сменного оборудования, т	415
Время разливки, мин	53-66

В рамках модернизации и расширения производства меткомбината «НОСТА» планирует использование новой МНЛЗ. Эта МНЛЗ представляет из себя одноручьевую слябовую установку с годовой производительностью 800000 тонн.

Предполагаемая конструкция слябовой МНЛЗ - вертикальная с изгибом слитка и прямым кристаллизатором, имеющая шесть точек изгиба и четыре течки выпрямления. За счет этого возможно оптимальное снижение деформации, возникающей при изгибе и выпрямлении непрерывнолитой заготовки.

Радиус разливки составляет 10.5 м, а оптимальное расположение роликов по схеме, разработанной специально для меткомбината «НОСТА», обеспечивает незначительные показатели деформации.

Основные характеристики слябовой МНЛЗ:

средний вес плавки 120т;

пропускная способность промковша 118 т;

емкость промковша 25т;

коэффициент загрузки МНЛЗ 0.864;

число ручьев 1;

подготовительное время 55 мин;

производство на МНЛЗ в год 323 дней;

настыль в стальковше 2т;

головная обрезь 500 мм;

хвостовая обрезь 500 мм;

настыль в промковше 6 т;

скорость машины составляет 0,25- 2 м/ мин;

скорость ввода затравки 4,0 м/мин;

подготовительное время -55 мин;

ширина сляба -1200 мм;

толщина сляба -190;

Длина первичного и вторичного сляба 3,9-5,2 м, 1,3-2,6 м, соответственно.

Установки стабилизации и доводки металла (УСДМ) устанавливаются за первой электропечью. На установках УСДМ выполняется следующий комплекс технологических операций:

- продувка стали в ковше аргоном с целью выравнивания температуры и химического состава жидкой стали;

- ввода в жидкий металл алюминия, порошкообразных реагентов и кусковых ферросплавов.

За каждой электропечью сооружается свой газоотводящий тракт в составе: котла утилизатора, газоотводящих трубопроводов, установки газоочистки и дымососной установки.

Газы, образующиеся в рабочем пространстве печи через специальное отверстие в своде направляются по системе газопроводов в котел-утилизатор. После охлаждения в котле-утилизаторе газы поступают на установку газоочистки, а затем с помощью дымососа выбрасываются в трубу.

В состав каждой газоочистки электропечей 1 и 2 входят рукавный фильтр ФРО-20300-130-10, два дымососа ДН 24х2-0,62 с электродвигателем ДА 302-17-44/3 мощностью 530 кВт. Объем дымовых газов поступающих на каждую газоочистку составляет

600 тыс. м³/час.

Очищенная газо-воздушная смесь выбрасывается в атмосферу через общую, для газоочисток организованных и неорганизованных выбросов от печей 1 и 2, дымовую трубу высотой 120 м, диаметром устья 9,6 м.

Для улавливания неорганизованных выбросов отходящих от электропечей 1 и 2 предусматривается установка подкрышных зонтов над печами размерами в плане 15х27 м. От этих зонтов запыленный воздух направляется на газоочистку.

Очистка запыленного воздуха предусматривается в электрофильтрах. На каждой газоочистке печей 1 и 2 устанавливается два электрофильтра типа ЭГА-2-48-12-8-3-330-5, два дымососа ДН-26-2-0,62 с электродвигателями 302-17-69-8/10У1 мощностью 100/500 кВт. Объем газов поступающих на каждую газоочистку составляет 1000 тыс. м³/час. Организованные и неорганизованные выбросы от печей будут проходить очистку от пыли в электрофильтрах.

В состав газоочистки входят:

- два электрофильтра ЭГА-2-78-12-8-3-33-5;

- четыре дымососа ДН 26х2-0,62 с электродвигателями А302-17 - 69-8/10У1 мощностью по 1000/500 кВт.

Объем дымовых газов, поступающих на газоочистку составляет 1600 тыс. м.³/час.

Газо-воздушная смесь от организованных и неорганизованных выбросов после очистки выбрасывается в атмосферу через общую дымовую трубу высотой 120 м и диаметром устья 9,6 м. Остаточная запыленность газов не более 100 мг/м3.

Для улавливания неорганизованных выбросов от печей также предусмотрена установка подкрышного зонта.

В состав газоочистки входят два дымососа ДН-221 с электродвигателем

ДА 30-12-55-8/10 м-У1 мощностью 160/180 кВт. Объем газов, поступающих на газоочистку составляет 200 тыс. м.³/час.

Уловленная в электрофильтрах пыль системой транспортеров подается в сборный бункер.

В состав электросталеплавильного цеха входят следующие производственные отделения:

- главное здание;

- термоотделочное отделение;

- отделение первичной переработки шлака;

- шихтовый пролет.

Для обслуживания электросталеплавильного цеха созданы следующие вспомогательные цехи, отделения и сооружения: скрапоразделочное отделение, сблокированное с шихтовым пролетом; совмещенный склад ферросплавов и сыпучих с отделением приготовления порошков и смесей; отделение пакетировки скрапа 2; административно-бытовой корпус; столовая; эскпресс-лаборатория; лаборатория контроля макроструктуры; зарядная станция; цех ремонта металлургического оборудования; трансформаторно-масляное хозяйство; объекты энергетического хозяйства; объекты масляного хозяйства цеха; участок утилизации пыли; ремонтно-механическая мастерская; электроремонтная мастерская; участок шиберных затворов; хранилище жидкого стекла.

Описание производственных отделений, вспомогательных цехов и сооружений приводится ниже.

Главное здание принято в составе пяти пролетов: шлакоуборки, загрузочного, печного, разливочного, МНЛЗ и передаточного; с главным зданием блокируется здание термоотделочного отделения. Термоотделочное отделение располагается в пролетах: термообработки, склада литой заготовки и пролете зачистки заготовки.

Главное здание и здание термоотделочного отделения выполнены в металле.

Принятая схема шлакоуборки через специальный пролет обеспечивает разделение грузопотоков стали и шлака, что имеет существенное значение, при намеченном использовании в шихте электропечей окатышей, повышающих выход шлака в 1,8-2 раза сравнительно с работой печей на скрапе.

Пролет шлакоуборки имеет ширину 18 м и длину 336 м.

В пролете размещаются стенды для шлаковых ковшей емкостью 16 м³ и укладываются тупиковые железнодорожные пути для транспортировки шлаковых ковшей в отделение первичной переработки шлака.

На балконе с отметкой 8,0 м, выступающем в пролет, располагаются печи для нагрева ферросплавов, промежуточные бункера для ферросплавов, бункера для крупнокусковых ферросплавов, платформенные весы 3,2 т.с.

Под рабочей площадкой размещаются вспомогательные помещения (сантехнические, электротехнические, насосные, конторки).

Пролет обслуживается двумя литейными кранами грузоподъемностью 100+20 т.с. Для ремонта кранов в пролете предусмотрены кран-балки грузоподъемностью по 5 т.с.

Принятая в проекте схема подачи сыпучих в электропечи представляет собой единую автоматизированную линию с непрерывным транспортом от отделения сыпучих материалов, до загрузки этих материалов в печь, что потребовало изменения расположения оборудования по сравнению с ранее выполненными проектами ЭСПЦ отечественных заводов. В отличие от действующего ЭСПЦ ЧерМЗ, расходные бункера размещаются в отдельном загрузочном пролете и предусмотрена подача сыпучих материалов из этих бункеров по системе транспортеров и течек непосредственно в рабочее пространство электропечи.

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

Пролет имеет рабочие площадки с отметками +8,0 м. и 16,85 м.; 21,525; 26,85; 30,25.

Ширина пролета - 12 м.

Основная рабочая площадка (на отметке 8 м) предназначена для обслуживания дуговых электропечей и для перемещения по ней мульдозавалочной машины с ферросплавами и некоторыми видами шлакообразующих материалов, для которых необходимо осуществить перед вводом в печь нагрев или прокаливание. Кроме указанных машин, по этой площадке перемещаются самоходные машины для скачивания шлака, заправки печей и две тележки грузоподъемностью 10 т для передачи заправочных машин из пролета шлакоуборки в печной пролет.

По торцам пролета предусмотрены грузопассажирские лифты.

Пролет обслуживается кран-балками грузоподъемностью 3,2 т.с. и 10 т.с.

В печном пролете установлены две электропечи емкостью 100 т с трансформаторами мощностью 75 МВА.

Печи оборудованы устройствами для ввода сыпучих материалов через свод и установками для улавливания и очистки газов.

У печей размещены печные подстанции, установки по вводу ферросплавов в сталеразливочный ковш и другое вспомогательное оборудование и сооружения.

В торце пролета со стороны печи №1 предусмотрены ремонтные места сводов печей, установка для сушки сводов, место ремонта футеровки съемного кожуха печи, а также бункер для выбивки сводов.

В другом торце пролета размещен второй бункер для выбивки сводов.

Для движения сталевозов по оси каждой печи уложены тупиковые железнодорожные пути широкой колеи.

С целью герметизации от дыма и шума печной пролет изолирован от других пролетов стенами.

Агрегат комплексной обработки стали (АКОС) размещен в печном пролете за

печью №2. Сооружение АКОС в печном пролете обеспечивает возможность использования для него загрузочного пролета для размещения в нем бункеров для хранения сыпучих и ферросплавов, которые подаются по конвейерам в ковш при внепечной обработке.

Пролет оборудован тремя литейными кранами грузоподъемностью 180+63/20 т с со скоростью главного подъема 8 м/мин.

Для ремонта кранов предусмотрены кран-балки грузоподъемностью 10 тс.

Над сталевозными путями напротив первой электропечи размещается установка стабилизации и доводки металла в ковше (УСДМ).

В осях колонн 11-21 сооружены, над которыми на рабочей площадке установлены поворотные стенды для передачи ковшей со сталью на МНЛЗ и аварийные емкости.

Для уборки скрапа, образующегося при разливке стали, предусмотрен вывод в пролет двух ширококолейных путей для тележки подачи бадей. В пролет выведен также ширококолейный путь для сталевоза АКОС.

В пролете предусмотрены участки и оборудование для текущего обслуживания сталеразливочных ковшей, стенды для установки шиберных затворов.

Пролет имеет ширину 30 м и оборудован тремя литейными кранами грузоподъемностью 180+63/20 тс и двумя консольными кранами грузоподъемность 5 тс, с вылетом стрелы 6 м.

Для ремонта кранов в пролете предусмотрены кран-балки грузоподъемностью 10 тс.

В пролете размещаются две МНЛЗ, а также основное оборудование по ремонту промежуточных ковшей, установки для сушки промковшей и стопоров, растворные узлы, установки по выдавливанию «козлов», поворотные стенды для ломки футеровки и машина наливной футеровки промковшей.

Пролет оборудован передаточной тележкой для транспортировки порожних сталеразливочных ковшей из пролета МНЛЗ в разливочный, а также других грузов.

Здесь размещаются встроенные технологические помещения МНЛЗ.

Пролет имеет ширину 30 м и оборудован двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 100+20 тс и двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 30/5 тс.

Для обслуживания ремонтов МНЛЗ над участками вторичного охлаждения, правильной машины, газорезки и транспортно-уборочной линии предусмотрена установка кранов грузоподъемностью 10 тс. Эти краны перемещаются поперек пролета и имеют выход в передаточный пролет.

Для ремонта технологических кранов предусмотрены кран-балки грузоподъемностью 2 тс и 3 тс.

Организация загрузки корзин скрапом и передача загруженных корзин к электропечам является одним из факторов определяющим производительность электропечей.

Негабаритный и легковесный стальной лом намечается подавать только в скрапоразделочный пролет, а габаритный тяжеловесный скрап, как привозной, так и скрап прокатных цехов в оба пролета: скрапоразделочный и шихтовый.

Существующая подготовка лома позволяет обеспечить завалку электропечи двумя корзинами, которые по условиям обеспечения высокой производительности электропечей должны подаваться к электропечам одновременно к началу завалки.

В связи с этим, загрузка обоих корзин должна осуществляться практически одновременно.

В одном пролете выполнить загрузку обоих корзин можно лишь при условии одновременной работы двух кранов и загрузки скрапа с помощью контейнеров емкостью 14 м³ с дошихтовкой и корректировкой веса скрапом из закромов, с помощью магнита подвешенного на малом крюке специального мостового крана грузоподъемностью 30/15 тс.

Контейнера со скрапом из скрапоразделочного пролета передаются в шихтовый пролет на самоходных рельсовых тележках грузоподъемностью 150 тс.

С целью уменьшения дополнительных операций по передаче контейнеров из скрапоразделочного пролета в шихтовый, а также крановых операций по перестановке контейнеров в шихтовом пролете с задалживанием кранов на этих операциях, предусмотрен вывод ширококолейных путей для самоходных тележек грузоподъемностью 150 тс в скрапоразделочный пролет.

По условиям загрузки достаточно иметь один путь для подачи корзин на каждую электропечь, но, учитывая возможные аварии с весами и самоходными тележками, предлагается резервный путь для передачи корзин со скрапом к электропечам, соединяющий скрапоразделочный и разливочный пролет. Тележка, установленная на этом пути, может быть использована также для передачи скрапа, образующегося при разливке стали, в скрапоразделочный пролет на переработку.

Взвешивание корзин со скрапом производится на платформенных весах грузоподъемностью 125 т.с. Взвешенные корзины с помощью самоходных тележек передаются в печной пролет главного здания к проемам в рабочей площадке и с помощью мостовых кранов грузоподъемностью 180+63/20 тс транспортируются к электропечам для завалки.

Сыпучие материалы из совмещенного склада поступают в загрузочный пролет по двум конвейерам с шириной ленты 1000 мм в расходные бункера емкостью 24 м³ и 18 м³. Окатыши в загрузочный пролет поступают по транспортерной галерее в расходные бункера объемом 24и 35 м³. Дробленые ферросплавы в загрузочный пролет из склада ферросплавов поступают по транспортерной галерее. Ферросплавы и сыпучие материалы, которые необходимо перед вводом в печь нагреть или прокалить, подаются в промежуточные бункера, а затем в мульды. Мульды с ферросплавами напольными мульдозавалочными машинами грузоподъемностью 3,2 тс транспортируются к двухкамерным печам для нагрева. После нагрева или прокаливания этими же машинами ферросплавы передаются к электропечам или АКОС.

Технологические порошки и смеси для использования на установках АКОС и УСДМ подаются в главное здание следующим образом: молотая известь - пневмотранспортом, ферросилиций и силикокальций в смеси с инертными материалами в пневмонагнетателях емкостью 1 м³ - автотранспортом, остальные - в камерных насосах автотранспортом.

Сыпучие материалы и окатыши из расходных бункеров загрузочного пролета при помощи системы взвешивания конвейерами подаются непосредственно в печи через течки закрепленные на порталах электропечей.

Технологические порошки из расходных бункеров подаются на установки приготовления смесей, оснащенные весовыми дозаторами и планетарно-шнековыми смесителями. Каждая смесь готовится непосредственно перед вдуванием и выгружается в пневмо-нагнетатель, при помощи которого транспортируется газом - носителем в ковш. Смеси, содержащие ферросилиций и силикокальций, вдуваются в нейтральной среде.

Управление работой смесительных установок и пневмонагнетателей производится из пульта управления. Ввод сыпучих материалов в электропечь осуществляется системой конвейеров и течек.

Скачивание шлака из электропечей производится в шлаковые ковши емкостью 16 м³ установленные на самоходных шлаковозах под электропечами. Наполненные шлаком ковши транспортируются в шлаковый пролет, где переставляются краном на шлаковозы уравновешенной системы, где шлак сливается и поливается водой.

Охлажденный шлак отгружается экскаваторами на автомашины для отправки из цеха. Шлаковые ковши после слива шлака из них предусматривается опрыскивать известковым молоком на специальной установке. Известковое молоко приготавливается лопастной мешалкой. Известь на установку подается автомобилем. Твердый шлак из разливочных ковшей выгружается в разливочном пролете в шлаковые ковши установленные на стендах. Заполненные твердым шлаком ковши передаются в шлаковый пролет по специальному тупиковому железнодорожному пути. Подготовка разливочных ковшей к последующим плавкам и подогрев ковшей осуществляется в разливочном пролете.

Графитированные электроды со склада ферросплавов подаются в печной пролет автотранспортом в контейнерах. Мостовым краном грузоподъемностью 180+63/20 тс контейнеры с электродами подаются к станкам для свинчивания электродов.

Ремонт сводов электропечей осуществляется вне печей на специально отведенных участках, там же производится изготовление футерованной части сводов, подготовка растворов, выбивка футеровки сводов. С целью облегчения проведения ремонтов стен, на всех электропечах кожухи предусмотрены съемными.

Схема завалки электропечей принята из расчета обеспечения минимальной продолжительности этой операции.

При выпуске очередной плавки из электропечи две корзины со скрапом (завалка + подвалка) должны быть выставлены на рабочую площадку.

Во время заправки печи вторым завалочным краном корзина со скрапом подается к электропечи. После завалки скрапа в печь порожняя корзина ставится на самоходную тележку. На вторую самоходную тележку ставится порожняя корзина после подвалки предыдущей плавки.

Выпуск стали из электропечей производится в сталеразливочные ковши, установленные на самоходных сталевозах, с помощью которых ковши со сталью транспортируются в разливочный пролет.

После внепечной обработки стали разливочный ковш этим же краном подается на поворотный стенд МНЛЗ для разливки стали на литую заготовку. При разливке стали на МНЛЗ ковши со сталью с помощью поворотных стендов передаются в пролет МНЛЗ и устанавливаются над промковшами. Управление шиберными затворами разливочных ковшей принято дистанционное, а управление стопорными механизмами промковшей - ручное.

Подготовка промковшей производится в пролете МНЛЗ, где расположены и установки для наборки и сушки стопоров промковшей.

Доставка огнеупоров в пролеты главного здания предусмотрена в контейнерах автотранспортом из склада огнеупоров.

Принятая схема размещения МНЛЗ позволяет вести разливку стали на машинах при работе двух дуговых электропечей по периодическому режиму разливки одиночных плавок, в режиме разливки «плавка на плавку» двух плавок и в длительном режиме разливки «плавка на плавку».

Литая заготовка, полученная на МНЛЗ, рольгангами транспортируется в термоотделочное отделение. Все заготовки клеймятся в торец. В печи замедленного охлаждения заготовки подаются с помощью толкателей. Заготовки длиной 6 м подаются в один ряд, длиной 3,5 м - в два ряда. Передача заготовок от печей замедленного охлаждения в складской пролет производится рольгангами и с помощью сталкивателей, которые выдают заготовки на приемные стеллажи. Со стеллажей заготовки снимаются кранами с подхватами и укладываются на складские площади для охлаждения.

После остывания до температуры 20-40 от заготовок отбираются темплеты для лабораторных испытаний, а заготовки передаются на абразивные зачистные станки для стопроцентного осветления «змейкой». Осветленные заготовки проходят стопроцентный осмотр и разметку выявленных дефектов. Все заготовки, прошедшие осмотр, передаются самоходными тележками в зачистной пролет, где заготовки, требующие устранения дефектов, зачищаются на абразивных станках.

После зачистки заготовки объединяются с заготовками, не требующими ремонта в общих штабелях, расположенных на складских участках.

По мере надобности заготовки грузятся в железнодорожные вагоны, взвешиваются и передаются в прокатные цехи.

На случай аварийной остановки одной из печей замедленного охлаждения предусмотрена возможность передачи заготовок в складской пролет, минуя печи, для чего запроектированы выводы рольгангов от всех трех МНЛЗ в пролет термоотделения, а также предусмотрены сталкиватели и приемные стеллажи. При этом охлаждение заготовок производится на открытом воздухе в штабелях.

1.1.6 Реконструкция ОАО «НОСТА»

Учитывая эту ситуацию, в ОАО «НОСТА» (ОХМК) проводится комплекс работ по улучшению качества стали, используемой для изготовления труб, так и по организации их производства.

В комплекс этих работ входят:

- разработка новых марок стали класса K60, K70, K80 и выше взамен производимых в настоящее время;

- разработка новых и совершенствование существующей технологии производства стали для труб;

- разработка и освоение на комбинате собственного производства труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов.

Разрабатываемая технология изготовления сварных горячедеформируемых труб, принципиально отличающаяся от всех существующих, позволяет обеспечить однородность свойств металла по всему периметру и толщине стенки, ликвидировать механическую и структурную неоднородность сварного соединения, свести к минимуму значения остаточных напряжений, изготавливать трубы с геометрическими параметрами, удовлетворяющими все требования потребителя.

Исходя из требований потребителей труб и государственных органов, при внедрении нового производства горячедеформируемых труб, будут введены в стандарты и технические условия новые дополнительные нормативные требования:

- определение стабильности механических свойств сварного шва по длине трубы;

- гарантия соотношения предела текучести к временному сопротивлению

T/B < 0,8;

- гарантированный срок эксплуатации труб не менее 20 лет, за счёт покрытий и качества металла;

- проведение обязательной сертификации труб на безопасность;

- гарантированный коэффициент запаса прочности не менее 2,6 и ряда других требований.

Предполагаемая область использования сварных горячедеформированных труб имеет довольно широкий спектр:

- обсадные;

- бурильные;

- насосно-компрессорные;

- трубопроводы различного назначения;

- заготовки для цилиндров нагруженных насосов, пневмоцилиндров.

Согласно новой технологии определили сортамент труб со следующими параметрами:

- диаметр, мм 60…168

- толщина стенки, мм 3,5…14

Реализацию проекта предусмотрено провести на основе ресурсосберегающей технологии в действующем цехе с широкополосным универсальным станом «800».

В результате резкого снижения затрат на производство и обеспечение конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках целесообразно и технически возможно использование продукции стана «800» в собственном глубоком переделе при производстве сварных труб малого и среднего диаметров.

Принятые организационная и технологическая схемы, позволяющие реализовать проект, предусматривают проведение работ в три основных этапа:

1. Создание оборудования непрерывной линии по освоению производства гладких сварных горячедеформированных труб;

2. Создание дополнительного оборудования поточных линий отделки с освоением производства высокопрочных труб нефтяного сортамента с нарезными высаженными концами, производства муфт, ниппелей, колец и т.п.;

3. Создание оборудования поточных линий для производства прецизионных холоднодеформируемых труб, а также отводов, тройников.

Таким образом, освоение новой технологии производства труб на

ОАО «НОСТА» (ОХМК) предусматривает:

- решение проблемы изготовления труб с высокими потребительскими свойствами;

- сокращение закупок труб по импорту;

- расширение поставок труб на экспорт;

- улучшение внутрихозяйственной деятельности предприятия и создания условий по организации дополнительных рабочих мест.

В технологической линии стана «2800» смонтирована новая установка ультразвукового контроля немецкой фирмы «Нукем».

Установка будет обеспечивать контроль по всей площади листа с выдачей информации о наличии и расположении выявленных дефектов на экран дисплея. Листы с дефектами, превышающими установленные нормы, будут обрабатываться и переводится в другие категории качества.

В соответствии с современными требованиями к прокатной продукции ультразвуковой контроль является обязательным при аттестации и сертификации листовой стали и служит одним из основных элементов технологии её производства. Поэтому новая установка позволяет выпускать продукцию, отвечающую требованиям мировых стандартов качества.

24. 02. 97 года подписан контракт между ОАО «НОСТА» (ОХМК) и немецкой фирмой «Маннесманн Демаг Хюттентехник» на поставку российским металлургам оборудования комплекса по производству штрипсов для труб в «северном» исполнении на сумму 216 млн. немецких марок. Инвестиционный проект указанного комплекса предусматривает сооружение в электросталеплавильном цехе современной высокотехнологической установки «ковш-печь» производительностью 850 тыс. тонн жидкой стали в год, обеспечивающей выпуск стали с содержанием серы не более 0,005% и слябовой МНЛЗ производительностью 800 тыс. тонн слябов в год, а также модернизацию оборудования стана «2800», которая обеспечит производство штрипсов для труб большого диаметра в «северном» исполнении.

Реализация проекта позволит начать выпуск в России труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов высокого давления в «северном» исполнении, которые в настоящее время приобретаются по импорту.

В электросталеплавильном цехе введена в эксплуатацию установка «ковш-печь» №1 производительностью 450 тыс. тонн стали в год, Оборудование установки изготовлено в АО «Сибэлектротерм».

В комплексе с установкой «ковш-печь» будут внедрены новая технология футеровки сталеразливочных ковшей и современные огнеупорные материалы для её изготовления, которые будут поставлены по контракту с австрийской фирмой «Файнч-Радекс». Реализация этого проекта обеспечит повышение стойкости футеровки сталеразливочных ковшей с 20 плавок до 100 плавок при эксплуатации ковшей без установки «ковш-печь» и с 20 плавок до 40 плавок при эксплуатации ковшей на установке «ковш-печь».

Проведение реконструкции и технического перевооружения сталеплавильного производства имеет целью снижение общих производственных издержек производства стали, что окажет позитивное влияние на экономические показатели комбината, а также создаст предпосылки для производства импортозаменяющей продукции.

Для достижения указанных целей в начале нового тысячелетия предусмотрены следующие мероприятия:

- реконструкция существующих электросталеплавильных печей с увеличением их ёмкости до 130 т. и доведением годовой производительности до 1,5 млн. т.;

- реконструкция блюмовой МНЛЗ №1 для повышения производительности и улучшения качества металла;

- сооружения нового отделения непрерывной разливки стали и агрегата «ковш-печь» в мартеновском цехе;

- сооружение к 2003 г. одной двухванной электросталеплавильной печи годовой производительностью 1,5 млн. т. взамен двухванных и мартеновских печей.

В ближайшем будущем в связи с необходимостью обновления существующих и строительством новых магистральных газонефтепроводов ожидается оживление российского рынка труб большого диаметра. Комбинат намерен занять свою нишу на рынке труб большого диаметра, для чего предусматривается производство двухшовных прямошовных электросварных труб в «северном» исполнении с наружной изоляцией, предназначенных для строительства наземных, подземных и подводных газонефтепроводов всех категорий надёжности, рассчитанных на давление 5,4 - 7,4 МПа.

Сооружение нового трубоэлектросварочного цеха производственной мощностью

500 тыс. т. труб в год создаст условия для выпуска высокорентабельной продукции, которая может быть полностью реализована на рынке России по конкурентоспособным ценам /2/.

1.2 Комплексное рафинирование металла с целью получения ультранизкого содержания вредных примесей и существенного повышения эксплуатационных характеристик готового металла

1.2.1 Рафинирование металла от азота

Известно, что наличие азота в металле вызывает понижение пластичности при деформации, повышение твёрдости, пределов текучести и прочности, связанных с деформационным старением и охрупчиванием.

Поведение азота при выплавке стали с использованием металлического лома в шихте изучали многие исследователи, которыми установлено, что после проплавления шихты и проведения окислительного периода концентрация азота зависит от химсостава стали, конкретных условий ведения плавки и от количества окисленного углерода.

При выпуске расплава из печи и его продувке происходит значительное повышение концентрации азота на 0,002 - 0,004%. Это связано с взаимодействием расплава с атмосферой и увеличением интенсивности поступления азота из шлака в металл. Следует отметить, что при более низких температурах выпуска расплава из печи (1640 С), средний прирост содержания азота 0,001 - 0,002% был существенно ниже, чем при температурах выше 1640 С 0,002 - 0,0035% /3/.

В процессе разливки опытных плавок на УНРС концентрация азота возрастала на 0,002 - 0,004%. Таким образом на последующих стадиях процесса, начиная с выпуска в ковш и заканчивая разливкой металла, происходит значительное увеличение содержания азота в сталях.

Продувка стали аргоном - один из самых распространённых способов внепечного рафинирования. Одной из задач продувки является снижение содержания газов в металле - кислорода и азота.

При дегазации раскисленной стали удаление азота при всех способах нестабильно и незначительно, при продувке стали на воздухе или в вакууме содержание азота изменяется на 8 - 13% /3/. Дегазация нераскисленных сталей практически не сопровождается удалением азота до момента ввода раскислителей, после чего начинается период деазотации, что объясняется образованием нитридов титана и алюминия и их удалением пузырьками аргона. Однако удаление азота в процессе продувки расплава аргоном неэффективно даже при использовании большого (более 2 м³/т) расхода аргона.

Более целесообразно, по данным многочисленных исследований, обработка стали в вакууме, так как основным назначением процесса внепечного вакуумирования является дегазация металла - снижение содержания азота и водорода.

При вакуумной обработке стабильно достигается низкая концентрация водорода, отвечающая близкому парциальному давлению водорода в газовой фазе. Снижение азота при его исходном содержании 0,003 - 0,006% незначительно и составляет в среднем 4%, а при более высоком содержании 0,015 - 0,028% составляет 15 - 29%. Таким образом, снижение азота зависит от его исходного содержания, а конечная концентрация не достигает расчётных значений, отвечающих закону Сивертса.

Обобщающий анализ данных показал, что снижение концентрации азота достигает лишь 10 - 20% при вакуумировании частично или полностью раскисленного металла. Более высокое (до 40%) снижение концентрации азота наблюдали только при вакуумной обработке нераскисленного металла /3/. Исследователи объясняют это удалением азота с оксидом углерода, образующегося при взаимодействии углерода и кислорода. В тоже время удаление азота из нераскисленного металла должно тормозиться наличием растворённого кислорода. Кислород, являясь поверхностно-активным элементом, защищает металл от насыщения азотом. Поэтому более позднее раскисление расплава алюминием способствует получению в металле низкой концентрации азота, что необходимо учитывать при выборе оптимального режима раскисления для снижения азотации металла в процессе внепечной обработки. В этой связи необходимо рассматривать процесс удаления азота из нераскисленного металла с пузырьками СО, а после раскисления с поверхности взаимодействия металл - газовая фаза.

1.2.2 Использование порошковой проволоки

Современное сталеплавильное производство должно располагать техническими средствами для осуществления вторичной (внепечной) обработки жидкого металла с целью его рафинирования от вредных примесей и придания расплаву необходимых свойств, обеспечивающих требуемый высокий уровень показателей качества металлопроката, труб и метизов. Из многообразия существующих технологических процессов ковшевой металлургии (вакуумирование, рафинирование газами, шлаками и др.) достаточно эффективным является процесс внепечной обработки стали и чугуна оболочковой порошковой проволокой (ПП), не требующий сложного оборудования, дополнительных производственных площадей и значительных капиталовложений.

В настоящее время АО «ЧМЗ», ОАО «ЧСПЗ», АО «Тенакс» (г. Ногинск) выпускают по разработанным техническим условиям проволоку со следующими наполнителями: силикокальций, алюмокальций, магний, магний с кальцием, кальций, графит, титан, серный колчедан и др. Помимо известных, ЦНИИЧерметом созданы новые виды наполнителей порошковой проволоки из оксидов ниобия или ванадия с восстановителями, позволяющие осуществить прямое микролегирование стали ниобием или ванадием в процессе внепечной обработки. Частичная замена ферросплавов на оксидно-восстановительные смеси наполнителей ПП обеспечивает снижение энергетических и материальных затрат в производстве.

Наибольшее распространение получила обработка стали ПП с кальций содержащими наполнителями для модифицирования, десульфурации и улучшения разливаемости стали, повышения её механических свойств и обрабатываемости на станках.

Эффективность использования кальция при обработке металла для десульфурации кальцийсодержащей ПП выше, чем при продувке порошком SiCa в 1,5 - 2,0 раза./4/. Меньший расход кальция при использовании порошковой проволоки позволяет получить большую степень десульфурации, чем при продувке порошком силикокальция.

Комбинированная технология обработки металла порошком силикокальция и CaAl ПП заметно повышает степень десульфурации рекомендована для получения (при необходимости) стали с пониженным содержанием серы (менее 0,006%) /4/.

Проведённые исследования показали, что обработка расплава кальцийсодержащей порошковой проволокой преобразует неметаллические включения в глобулярные алюминаты кальция, в том числе с сульфидной оболочкой, и снижает общий уровень загрязнённости металла неметаллическими включениями.

1.2.3 Рафинирование металла порошкообразными материалами

Процессы удаления фосфора и серы из стали протекают на границе раздела металл - шлак. Одним из эффективных способов, обеспечивающих высокую поверхность взаимодействия металл - шлак, является вдувание в жидкий металл порошкообразных материалов.

Взаимодействие металла со шлаковой фазой при вдувании легкоплавких шлаковых смесей включает следующие стадии:

1) проникновение газопорошковой струи в металл, во время которого происходит расплавление порошковой смеси и формирование первичных шлаковых капель;

2) всплывание шлаковых капель из металла на его поверхность;

3) эмульгирование формирующегося и предварительно сформированного шлака вдуваемой газопорошковой струёй с образованием вторичных шлаковых капель;

4) взаимодействие металла со шлаковым слоем на его поверхности.

Указанные стадии протекают параллельно.

Расчётные и экспериментальные данные показали, что при вдувании легкоплавких шлаковых смесей процессы удаления фосфора и серы протекают преимущественно на поверхности контакта эмульгированных в металле первичных и вторичных шлаковых капель /5/.

Снижение вязкости шлака и увеличение и его поверхностного натяжения приводит к уменьшению размера эмульгированных шлаковых капель, время пребывания которых в металле при этом возрастает из-за более медленного всплывания. Это ведёт к повышению времени контакта ₀ и степени завершённости диффузии примеси в шлаковых каплях, что увеличивает массу поглощаемой шлаком примеси и снижает её конечное содержание в металле.