Проект реконструкции кислородно-конвертерного цеха №1 ОАО «Евраз ЗСМК»

Аннотация

Ласкин А. А. Проект реконструкции кислородно-конвертерного цеха № 1 ОАО «Евраз ЗСМК» с целью улучшения качества металлопродукции. Дипломный проект по специальности «Металлургия черных металлов» специализации «Металлургия стали» (110 102).

Целью реконструкции кислородно-конвертерного цеха № 1 (ККЦ-№ 1) ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» является повышение качества выплавляемой стали. Проектом реконструкции предусматривается внедрение комплекса мероприятий по совершенствованию технологии внепечной обработки и разливки стали: установка трайб-аппаратов для ввода порошковой проволоки на установках доводки металла (УДМ), установка системы для отсечки шлака, замена футеровки в шлаковом поясе. Капитальные затраты потребуются при установке трайб-аппаратов и системы отсечки шлака.

Annotation

Laskin A.A. The project of reconstruction of oxygen and converter shop № 1 of JSC ZSMK Evraz for the purpose of improvement of quality of steel products. The degree project in «Metallurgy of ferrous metals» specializations «Steel metallurgy» (110 102). Novokuznetsk, 2013. — pages 175, tables 29, illustrations 32, sources 31, drawings 8.

The purpose of reconstruction of oxygen and converter shop № 1 (KKTs-№ 1) of JSC «ZSMK EVRAZ» is improvement of quality of melted steel. The project of reconstruction provides introduction of a complex of actions for improvement of technology of extra oven processing and steel pouring: installation of trayb-devices for input of a powder wire on the installations of operational development of metal (IODM), system installation for a slag cut-off, lining replacement in a slag belt. Capital expenditure be required at installation of trayb-devices and systems of a cut-off of slag.

В основных направлениях экономического и социального развития в черной металлургии предусмотрено обеспечение прироста производства стального проката без роста выплавки чугуна при снижении его расхода, а также дальнейшее расширение производства конвертерной стали. Планируемое улучшение структуры сталеплавильного производства, наращивание мощностей конвертерного производства, характеризующегося более высоким удельным расходом жидкого чугуна на получение стали, делает особенно актуальными проблемы экономии чугуна и снижения его расхода путем улучшения тепловой работы конвертеров, замены его в шихте металлоломом.

Комплексное применение методов понижения доли чугуна и увеличения доли металлического лома в шихте конвертеров основан на предварительном подогреве лома перед заливкой чугуна.

Увеличение расхода лома в конвертерном производстве стали приобретает все большее значение как в нашей стране, так и во многих индустриально развитых странах, в связи с ростом металлофонда, выводом из эксплуатации мартеновских печей и возможностью использования амортизационного лома.

Целью настоящего дипломного проекта является реконструкция ККЦ № 1 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» с целью повышения качества выплавляемой металлопродукции.

1. Общая часть

1.1 История ОАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат»

Первого июля 2011 года создано ОАО «ЕВРАЗ Западно-Сибирский металлургический комбинат», в состав которого вошли два комбината — ОАО «НКМК» и ОАО «ЗСМК».

Решение об объединении ОАО «НКМК» и ОАО «ЗСМК» в одно предприятие было продиктовано рядом причин, таких как необходимость повышения конкурентоспособности предприятий, снижения производственных издержек, управленческих и административных затрат, формирование единой корпоративной культуры, единого стандарта в области управления персоналом и социальной политики.

1) История Новокузнецкого Металлургического Комбината началась со строительства гиганта советской индустрии — Кузнецкого металлургического комбината (КМК), который был возведен за 1000 дней. В июне 1929 года начались первые земляные работы на площадке Кузнецкстроя, а уже в апреле 1932 года был получен первый чугун. 30 декабря 1932 года были прокатаны первые рельсы Сибири. Так впервые в мировой практике металлургический цикл замкнулся за один год.

1933 — 1940 годы — идет формирование «кузнецкой металлургической школы» под руководством главного инженера Кузнецкстроя Ивана Павловича Бардина. Осваиваются новые производственные мощности, технологии, зарождаются и укрепляются традиции рационализаторства, изобретательства, трудовых соревнований. Мощность завода по сравнению с проектной увеличена в 1,5 раза.

В годы Великой Отечественной войны перед Кузнецким металлургическим комбинатом поставлена задача стратегической важности: наладить производство броневой стали, броневого листа, качественных и легированных профилей проката. С поставленной задачей кузнецкие металлурги справились в рекордно короткие сроки. Уже в июле 1941 года на комбинате был получен первый броне металл.

За успешное выполнение заданий Государственного Комитета Обороны по обеспечению страны высококачественным металлом для производства танков, самолетов, вооружения и боеприпасов в годы Великой Отечественной войны КМК награжден: 10 апреля 1943 года — орденом Ленина; 31 марта 1945 года — орденом Трудового Красного Знамени; 13 сентября 1945 года — орденом Кутузова 1 степени.

17 февраля 1971 года КМК награжден орденом Октябрьской Революции за большие достижения в выполнении пятилетнего плана по увеличению выпуска металла на действующих мощностях и в повышении эффективности производства.

1970;1980 годы — кузнецкие металлурги устанавливают трудовые рекорды, добиваясь по ряду производств наивысших показателей в истории советской металлургии. Благодаря таланту и самоотверженному труду инженеров и рабочих комбинат в четыре раза превысил свою проектную мощность.

В сентябре 1984 года отгружены последние рельсы для соединения трассы БАМа. Кузнецкие металлурги получили почетное право укладки «Золотого звена» Байкало-Амурской магистрали.

В 1992;1993 годах была осуществлена приватизация КМК, комбинат был преобразован в акционерное общество открытого типа «Кузнецкий металлургический комбинат».

В 1998 году на комбинате вводится внешнее управление, в ходе которого были предприняты меры для экономического оздоровления КМК. Однако общая сложная ситуация, кризис на мировом рынке металлопродукции не позволили в полной мере восстановить платежеспособность предприятия.

В 2003 г. по окончании конкурсного производства, основные цеха и подразделения КМК были объединены в рамках ОАО «НКМК». Новокузнецкий металлургический комбинат стал частью крупнейшей российской горно-металлургической группы «ЕвразХолдинг». Функции единоличного исполнительного органа были переданы управляющей организации ООО «ЕвразХолдинг».

16 мая 2003 г. на Международной выставке-ярмарке «Экспо-Сибирь» продукция комбината НКМК удостоена Золотой медали.

17 октября 2003 г. вступил в строй действующих агрегат комплексной обработки стали (АКОС) в ЭСПЦ.

31 октября 2003 г. РБЦ впервые прокатаны 130 тонн трубной заготовки диаметром 120 мм.

В августе 2004 г. на НКМК освоено производство нового вида рельсов — заэвтектоидных, обладающих повышенной износоустойчивостью, предназначенных для кривых участков пути малого радиуса.

В декабре 2004 г. в ЭСПЦ после модернизации запущена в производство электродуговая печь № 2 с эркерной подиной.

В октябре 2005 г. введена в эксплуатацию газоочистка электродуговой печи № 2 в ЭСПЦ.

В феврале 2006 года в головной части рельсобалочного цеха введена в строй нагревательная печь с шагающими балками фирмы Techint. Она позволила обеспечить работу ЭСПЦ и рельсобалочного цеха в единой связке и коренным образом изменила структуру производства, улучшила качество рельсовой продукции.

В январе 2007 г. введен в эксплуатацию цех разделения воздуха, который позволил полностью обеспечить комбинат кислородом и азотом собственного производства.

В марте 2008 года начал работу ковшевой вакууматор в ЭСПЦ, ввод в строй которого позволил значительно повысить качество рельсовой стали НКМК.

В 2009 г. НКМК начал выпуск новых рельсов из модифицированных барий-содержащих сплавов, которые получили высокую оценку ОАО «РЖД».

С 1 марта 2010 г. на НКМК создано новое обособленное подразделение «Энергокомплекс — филиал НКМК», в который вошли ТЭЦ, газовый цех и цех водоснабжения.

В октябре 2010 г. завершен первый этап проекта технического перевооружения рельсового производства ОАО «НКМК».

2) Западно Сибирский Металлургический Комбинат — последний из построенных в Советском Союзе металлургических заводов с полным металлургическим циклом.

19 апреля 1957 г. Совет Министров СССР принял постановление об утверждении проектного задания на строительство Западно-Сибирского металлургического завода.

12 марта 1964 г. Высший Совет народного хозяйства Совета Министров СССР утвердил проектное задание ЗСМЗ. Первая группа строителей приехала на Антоновскую площадку, выбранную для возведения завода, 27 мая 1957 г. Именно этот день до сих пор считается праздником первостроителей Запсиба.

Полный металлургический цикл на Запсибе был замкнут 17 апреля 1970 г. В этот день прокатали первый блюмс на непрерывно — заготовочном стане обжимного цеха. А ровно через десять лет, 21 апреля 1980 г., вступило в строй последнее из крупнейших запсибовских производств — метизное. В середине 80-х годов Запсиб освоил уникальную производственную технологию, позволяющую отливать сталь без использования необработанного железа, что явилось абсолютно новым словом в мировой металлургии.

Вскоре после получения патента несколько зарубежных стран закупили лицензию на использование изобретенного на Запсибе нового метода отливки стали.

30 июня 1983 г. Западно-Сибирский металлургический завод получил статус комбината. В июле 1986 г. была получена 100-милионная тонна запсибовской стали — через семнадцать с половиной лет после запуска первого сибирского конвертера.

30 ноября 1992 г. Западно-Сибирский металлургический комбинат стал открытым акционерным обществом. Решение было принято на общем собрании трудового коллектива ЗСМК.

В 2002 г. Управляющей компанией ОАО «ЗСМК» становится ООО «ЕвразХолдинг», с приходом которой комбинат начинает интенсивно развиваться и модернизироваться.

Февраль 2004 года — выведена на проектную мощность восьмиручьевая сортовая машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

4 февраля 2005 года во втором конвертерном цехе сдан в эксплуатацию двухпозиционный агрегат «печь-ковш».

16 ноября 2005 года введена в эксплуатацию двухручьевая слябовая машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) производительность до 2,5 млн. тонн в год

22 декабря 2005 года — пуск после коренной реконструкции коксовой батареи № 1.

25 апреля 2006 года постановлением Правительства РФ комбинату во второй раз присуждена Премия Правительства Российской Федерации в области качества 2005 года (первая была присуждена в 1999 году).

В июле 2007 года Запсибу — единственному металлргическому предприятию в России — вручена Благодарность Президента России В. В. Путина за особый вклад в развитие металлургической промышленности.

12 марта 2009 года ЗСМК посетил Председатель Правительства РФ Владимир Путин, находившийся с рабочей поездкой в Новокузнецке. В ходе визита премьер-министр осмотрел кислородно-конвертерный цех комбината, ознакомился с работой уникальной слябовой машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

В 2007 и 2009 годах ЗСМК был награжден дипломом лауреата конкурса «Золотая медаль» Европейское качество" в номинации «100 лучших организаций России. Экология и экологический менеджмент».

В 2009 г. продукция Западно-Сибирского металлургического комбината подтвердила высокое качество, получив золотые и серебряные награды на Всероссийском конкурсе «100 лучших товаров России». Два вида продукции прокатного производства Западно-Сибирского металлургического комбината — профили горячекатаные для крепи горных выработок и прокат термомеханический упрочненный класса АC500C повышенной хладостойкости — отмечены наградами на федеральном этапе конкурса «100 лучших товаров России 2009 года».

В 2010 г. продукция Западно-Сибирского и Новокузнецкого металлургических комбинатов получила признание на 13-м всероссийском конкурсе «100 лучших товаров России» и региональном конкурсе «Лучшие товары и услуги Кузбасса 2010 года».

ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» выставляет свою продукцию на конкурс «100 лучших товаров России» с 2001 года. За это время 6 видов изделий были удостоены звания «Лучшие товары и услуги Кузбасса» и 15 видов получили статус «100 лучших товаров России».

1.2 Краткая характеристика сырьевой базы комбината

Для обеспечения производственного цикла комбината поступают следующие сырьевые материалы:

Коксующиеся угли для нужд коксохимического производства поставляют следующие шахты и разрезы: разрез Тайбинский, разрез Березовский, разрез Шестаки, разрез Красный Брод, разрез Красный углекоп, шахта Анжерская-Южная, шахта Алардинская, Шахта № 12, шахта Томусинская, шахта Конюхтинская-Южная.

Для производства агломерата используется следующее сырье: Абагурский и Мундыбашский концентрат (поставщик ОАО «Евразруда»), Коршуновский концентрат (поставщик ООО «ТД «Мечел»), Высокогорский концентрат (поставщик ОАО «Высокогорский ГОК»), Лебединский концентрат (поставщик ОАО «Лебединский ГОК»), Михайловский концентрат (поставщик ОАО «Металлоинвест-Руда»).

Для производства извести используется Гурьевский известняк.

Чугун поступает из доменного цеха комбината. Металлолом используется как оборотный, так и приобретенный на стороне.

Известь в сталеплавильные цеха поступает из аглоизвесткового производства (цех обжига известняка).

В качестве охладителя так же могут использоваться Качканарские окатыши, агломерат.

Ферросплавы поставляются: ООО «ФерроТрейдинг», ЗАО «СГМК-Трейд», ООО ТД «ЗАО «ПТК «Ферросплав»», ООО «ПТК «Втормет»»

Огнеупоры на комбинат поступают от следующих поставщиков: ООО «Магнезит», ООО «ОгнеупорТрейдГрупп», ООО «ВТ Технологии».

Строительная площадка ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» очень энергоемкое предприятие так как на комбинате в технологическом процессе и на вспомогательных участках и цехах огромное количество электрических машин. Электроэнергия подается по высоковольтным линиям с Томь-Усинской ГРЭС.

Кислород, аргон и азот производят два кислородных цеха. Мощность этих цехов позволяет работать с большим запасом кислорода, аргона и азота.

Природный газ комбинат получает по трубопроводу с месторождения Северо-Западной Сибири.

Коксовый и доменные газы, также как и кислород, аргон и азот, на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» свои. Они получаются при работе КХП и доменного цеха.

Пар и вода на комбинат подаются с Запсибовской ТЭЦ. Вода на ТЭЦ забирается через каналы с реки Томь. Сжатый воздух производят на компрессорной станции.

1.3 Сортамент выплавляемых сталей

В сталеплавильных цехах комбината выплавляются следующие марки стали:

— спокойная углеродистая: ст1-ст5; 10−50; 16Д; 60−70 кан; 54пп; 55пп; 60пп;

— конструкционная: А12; А20; А30; А35; А40Г; А75;

— низколегированная: 09Г2; 09Г2Д; 09Г2С; 09Г2СД; 10Г2С1; 10Г2С1Д; 10ГТ; 14Г2; 35Г2С; 35ГС; 14ГСР; 22С; 28С; 10ХНСД; 15ХСНД; cв08ГС; cв08Г2С; 08К;

— легированная: 20 Г, 14Г2, 20Г2, 20Х, 30Х, 35Х, 40Х, 45Х, 20Г2Р, 12Г1Р, 30Г1Р, Cв08Г2С и легированные азотом.

Химический состав стали, и допустимые отклонения по химическому составу в заготовках должны соответствовать требованиям ГОСТ 380–94, ГОСТ 1050–88, ГОСТ 4543–71, ГОСТ 5781–82, ГОСТ 19 281–89 и другим стандартам и техническим условиям.

1.4 Краткая характеристика основных цехов завода

1.4.1 Коксохимическое производство

В состав коксохимического производства входят следующие цехи: углеобогатительный (ЦОФ-1), углеподготовительный, коксовый № 1 и № 2, химического улавливания № 1 и № 2, ректификации бензола, смолоперерабатывающие, фталевого ангидрида, ремонтно-механический и цех энергообеспечения, вентиляции и очистки технологических сточных вод.

Углеобогатительный цех, введен в эксплуатацию в ноябре 1966 года.

Проектная производительность — 6400 тыс. т. рядовых углей в год.

Назначение цеха — обеспечение коксовых батарей низкозольным концентратом с оптимальной влажностью и выполнения плана отгрузки на сторону.

В состав цеха входят:

а) главный корпус, включающий:

— грохота классификации угля — 4 шт.;

— тяжелосредние сепараторы «Теска» — 2 шт.;

— отсадочные машины — 4 шт.;

— осветители шлама — 4 шт.;

— оборудование обезвоживания и транспортировки продуктов обогащения;

— флотационные машины — 4шт;

б) сушильное отделение, в котором установлено десять сушильных барабанов с пылеулавливающим оборудованием;

в) наружный механизированный шламовый отстойник с площадью осаждения 1870 м²;

г) склад полупродуктов обогащения, состоящий из:

— дозировочное отделение закрытого склада рядового угля общей емкостью 71 400 м³;

— конвейерные мосты и галереи для подачи рядовых углей в главный корпус, а продуктов обогащения — на коксование и для отгрузки на сторону;

— наружный склад флотореагентов емкостью 50 м³ каждый — 6 шт.

Углеподготовительный цех, проектная производительность — 6339,5 тыс. т. сухой угольной шихты и с учетом термоподготовителъной шихты 7114,4 тыс.т.

1.4.2 Агломерационное производство

Агломерационно-известковое производство находится на территории комбината.

В состав производства входят:

— агломерационный цех;

— дробильно-сортировочная фабрика;

— цех обжига известняка;

— насосно-шламовый цех.

Агломерационный цех включает три агломашины типа АКМ 252/312 общей площадью спекания 852 м².

Аглошихта состоит из (80−85)% тонко измельченных концентратов. В качестве интенсификаторов применяются известь (20−30 кг/т агломерата) и кислород (4−6 нм3/т агломерата). Спекание шихты двухслойное.

Технологической схемой предусмотрен подогрев шихты до (55−60)°С горячим возвратом.

Агломерат после спекания дробится и сортируется на самобалансных грохотах. Охлаждение отгрохоченного агломерата с каждой агломашины производится на прямолинейном охладителе ОП-315 с последующим выделением холодного возврата. Холодный возврат на грохотах ГР-173 делится на возврат и «постель».

Готовый агломерат по конвейерным трактам подается в доменный цех. Перед загрузкой в скип из агломерата отделяется класс минус 5 мм и направляется в смеси с холодным возвратом в корпус первичного смешивания.

Агломерационное сырье, известняк для получения конвертерной извести, а так же окатышей и доменная руда разгружаются на двух роторных вагоноопрокидывателях и подаются по конвейерным трактам на склады. На ДСФ имеются три закрытых склада концентрата емкостью 97 000 м³ каждый и одну открытый склад, вмещающий 75 тыс т известняка.

Дробление кокса, поступающего на агломерацию с КХП, производится в две стадии: на короткоконусной дробилке до крупности 15 мм и затем на четырехвалковых дробилках типа 700×900 до крупности 0−3 мм.

Дробление известняка для агломерации производится на трех лотковых дробилках типа ДМРИЭ-14,5×13×1000 для крупности 0-Змм.

С декабря с 1971 года для известкового концентрата в потоке эксплуатируется установка № 1, а с августа 1977 г. — установка № 2.

В цехе десять шахтных печей производительностью по 200 т извести в сутки каждая и две шахтные печи производительностью по 500 т извести в сутки.

Обжигу подвергается известняк фракции (32−80) мм. Мелочь известняка менее 32 мм отсевается в отделении сортировки известняка и направляется на агломерацию или на внешний склад для отгрузки.

Обожженная известь сортируется. Известь менее 10 мм додрабливается на молотковой дробилке и пневмотранспортом подается на ДСФ. Известь крупнее 10 мм перевозится в конвертерные цехи.

1.4.3 Доменный цех

Доменный цех ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» является одним из крупнейших в России. Всего в составе три печи: одна — объемом 2000 м³, две 3000 м³. Общий полезный объем доменный печей по цеху — 8000 м³ (данные представлены в таблице 1).

В составе доменного цеха имеются:

— четыре разливочные машины конструкции ИЗТМ с оборотным циклом водоснабжения;

— депо ремонта чугуновозных ковшей;

— отделение приготовления огнеупорных масс;

— два склада холодного чугуна емкостью 900 т;

— шлаковый отвал;

— два приемных устройства для разгрузки сырья.

Таблица 1 — Характеристика доменных печей

Доменная печь № 1 объемом 3000 м³ (реконструкция с увеличением полезного объема выполнена в 1976 г.) имеет три летки для чугуна, одну летку для шлака и двадцать восемь воздушных фурм. Количество выпусков чугуна при максимальной производительности доменной печи 16−18 в сутки.

Проект доменной печи № 2 объемом 2000 м³ с двумя чугунными летками разработана Сибгипромезом.

В состав доменной печи входят следующие объекты:

— собственно доменная печь;

— литейный двор и поддоменник;

— грузопассажирский лифт;

— блок воздухонагревателей;

— здание колошникового подъемника;

— колошниковый наклонный мост;

— пылеуловитель с газопроводом грязного газа;

— здание пункта управления печью;

— сооружение комплекса шихтоподачи.

Доменная печь № 2 имеет двадцать четыре воздушные фурмы. Верхний шлак не отрабатывается, при максимальной производительности количество выпусков чугуна на печи 14−15 в сутки.

Доменная печь № 3 с полезным объемом 3000 м³ имеет три чугунные летки, двадцать восемь воздушных фурм, верхний шлак не отрабатывается, количество выпусков чугуна 16−18 в сутки.

Кожух печи рассчитан на внутреннее рабочее давление газовой среды у фурм в 4,2 атмосфер (атм), на колошнике до 2,5 атм и давление при взрыве на колошнике 6 атм.

Разливка чугуна и шлака на доменной печи механизирована, установлены желоба «ванного» типа. Для передвижения ковшей установлены электротолкатели.

Весь выплавляемый передельный чугун отправляется в конвертерные цехи № 1 и № 2 в ковшах емкостью 140 т и 420 т — миксерного типа.

Шлак в ковшах 16,5 м³ отправляются на шлакопереработку (гран-шлак, щебень). Передельный чугун выплавляется согласно техническим условиям для переработки в кислородных конвертерах.

1.4.4 Сталеплавильное производство

В состав сталеплавильного производства входят: конвертерный цех № 1, конвертерный цех № 2, цех подготовки состава, смоломагнезитовый цех, копровый цех, цех ремонта металлургических печей, цех ремонта сталеплавильного оборудования.

Сталеплавильное производство является ключевым в технологической цепочке производства продукции на комбинате.

Конвертерный цех № 1

Кислородно-конвертерный цех № 1 предназначен для производства стали в слитках и является неотъемлемой частью в технологической цепи металлургического предприятия.

Конвертерный цех № 1 включает в себя:

— конвертерное отделение;

— разливочное отделение с участком ремонта стальковшей;

— миксерное отделение;

— приемное устройство подачи сыпучих материалов;

— отделение магнитных материалов (шихтовый двор);

— шлаковый двор;

— дымососное отделение;

— участок по производству теплоизолирующей засыпки;

— административно-бытовой корпус.

Главное здание цеха многопролетное, состоящее из конвертерного отделения, отделения разливки стали, участка ремонта стальковшей, участка ферросплавов.

Конвертерное отделение (многопролетное, шириной 69 м, длиной 216 м и высотой 53м) предназначено для размещения 3 конвертеров, технологического оборудования, сооружений, необходимых для подачи сыпучих материалов в конвертер, кислорода, отвода и охлаждения конвертерных газов, а также связанных с их эксплуатацией различных вспомогательных устройств и механизмов, в том числе: энергопролет, загрузочный пролет, конвертерный пролет с отделением прокаливания ферросплавов. На нулевой отметке энергопролета размещены машинные залы №№ 1−4, на отметке +8,18 энергопролета размещены подсобные помещения — помещения ремонтных служб, инструментальная. Между отметками +11,4 до +13,7 расположен кабельный полуэтаж с автоматической системой пожаротушения. На отметке +13,7 расположены главные пульты управления конвертерами и котлами-утилизаторами.

Для обслуживания конвертеров пролет перекрыт рабочей площадкой на отметке +8.18 м на которой расположен железнодорожный путь для подачи жидкого чугуна и железнодорожный путь для подачи металлолома. По высоте здания конвертерного отделения имеется ряд вспомогательных площадок, предназначенных для обслуживания газоотводящего тракта, тракта сыпучих материалов, машины для подачи кислорода в конвертер. На рабочей площадке по оси конвертеров расположены машины для торкретирования футеровки конвертера, посты управления торкретмашинами, вспомогательные пульты управления конвертерами, сталевозами при сливе металла, шлаковозами при сливе шлака, а также переносные площадки для проведения горячих ремонтов футеровки конвертеров и сталевыпускных отверстий. Под рабочей площадкой на отметке ±0.0м размещены пути сталевозов-шлаковозов, насосные станции, маслостанции централизованной смазки привода конвертера, участок ремонта кислородных (продувочных) фурм и мастерские электротехнического персонала.

Машины для подачи кислорода в конвертер 2-х стендовые и обеспечивают перемещение кислородных фурм в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Приводы машин расположены на отметке +37 м, что позволяет при необходимости работать одним или другим стендом. В стендах на каретках устанавливается по фурме диаметром 219 мм, имеющие автономное подключение воды и кислорода металлорукавами.

Над каждым конвертером расположен газоотводящий тракт, который включает в себя комплекс сооружений, обеспечивающих улавливание, отвод, охлаждение и очистку конвертерных газов, выработку насыщенного пара давлением 35 кг/см2 в количестве 250 т/час. Газоотводящий тракт работает по системе полного дожигания газов, выделяющихся из конвертера в процессе продувки плавки кислородом. Физическое тепло конвертерных газов используется для выработки насыщенного пара. Очищенный до санитарных норм и охлажденный до температуры 600? С конвертерный газ выбрасывается в атмосферу.

Участок разливки стали предназначен для разливки стали из сталеразливочного ковша в изложницы через шиберный затвор сверху.

Производительность участка определяется производительностью конвертеров.

Участок расположен в главном здании конвертерного цеха в рядах колонн А-Б-В и осях 1−19.

В состав участка разливки стали входят два разливочных пролёта (1-ый пролёт в рядах колонн Б-В в осях 1−19, 2-ой пролёт в рядах колонн А-Б в осях 1−19) и участок ремонта футеровки сталеразливочных ковшей (в рядах колонн В-Г, осях 15−19).

В первом разливочном пролете находятся:

Две разливочные площадки (№ 1 и № 4) с возможностью разливки по одному составу с изложницами на каждой; три разливочных крана (№№ 5, 6, 24, грузоподъемностью 200/50/16 т), оборудованные тензовесами фирмы «Метрипонд» для взвешивания ковшей с жидким металлом и разливки стали с минимальными потерями в виде недоливков. Разливочную площадку № 1 обслуживает разливочный кран № 5, разливочную площадку № 4 — кран № 24, между этими кранами работает кран № 6 для подготовки сталеразливочных ковшей под плавку и постановку их на сталевозы.

Самоходные сталевозы №№ 1, 2, 3, предназначенные для транспортировки сталеразливочных ковшей с жидким металлом после слива плавки из конвертеров на установки внепечной обработки стали и далее в разливочные пролеты № 1 и № 2.

Передаточные тележки: сталеразливочных ковшей и бункеров с ферросплавами для установок внепечной обработки стали.

Стенды сборки сталеразливочных ковшей под плавку с манипуляторами для установки шиберных затворов на ковш — 3 шт.

Стенды для сталеразливочных ковшей — 3 шт.; стенды для шлаковых чаш — 2 шт.

Два стенда сушила № 2 для сушки огнеупорной футеровки сталеразливочных ковшей по одной газовоздушной горелки на каждом.

Защитный экран обработки стакана сталеразливочного ковша кислородом после разливки металла.

Телескопическое устройство для кладки футеровки конвертера.

Домкратное устройство, для установки днища после перефутеровки конвертера.

Мастерская для сборки шиберных затворов.

Во втором разливочном пролете находятся:

Разливочные площадки № 2 и № 3 с двумя постановочными местами для составов с изложницами на каждой площадке и возможностью одновременной разливки в два состава.

Два сушила (№№ 3, 4) с тремя стендами для сушки огнеупорной футеровки сталеразливочных ковшей и тремя газовоздушными горелками.

Резервный стенд для сборки сталеразливочных ковшей под плавку с манипулятором для установки шиберного затвора на ковш — 1 шт.

Стенды для сталеразливочных ковшей — 5 шт.; стенды для шлаковых чаш — 3 шт.

По одному защитному экрану для обработки кислородом ковшей после разливки плавки у каждой из разливочных площадок №№ 2, 3.

Разливочные краны №№ 7, 8, 25 грузоподъемностью 200/50/16 т и кран № 22 — 200/50т, оборудованные тензовесами фирмы «Метрипонд».

Стенды для установки шлаковых чаш — 3 шт.

Шлаковые чаши в пролеты подаются по железнодорожным путям № 40 и № 80. В шлаковые чаши кантуется жидкий шлак после разливки металла из сталеразливочного ковша.

Для обработки стали в ковше инертными газами, доводки металла в ковше по темпертуре, химическому составу, окисленности по ряду «Б» с выходами в первый и второй разливочные пролеты, над путями сталевозов построены установки внепечной обработки стали (УВОС). Внедрение технологии обработке металла на УВОС позволило:

Усреднить температуру металла в ковше перед разливкой;

Корректировать металл в ковше по химическому составу и окисленности, рафинировать металл инертным газом.

Каждая установка оборудована пультом управления, с которого производится управление самоходным сталевозом, фурмами для продувки металла в ковше инертными газами, запорной арматурой подачи инертного газа. На пульту установлены приборы КИПиА для контроля за технологическими параметрами. УВОС имеет манипулятор для замера температуры стали в ковше, замера окисленности металла, отбора ковшевой пробы металла для экспресс-анализа. Корректировка стали по температуре производится присадкой в ковш с металлом извести, доломита под конвертером или вводом в металл разливочным краном металлической штанги квадрата 100 мм или квадрата 150 мм.

К началу выпуска металла из конвертера на разливочной площадке должен находиться состав с изложницами. Состояние изложниц контролируются разливщиком стали и контроллером ОТК с площадки расположенной на специальной передвижной тележке, которая перемещается над изложницами. Управление тележкой для осмотра изложниц производится разливщиком стали как с площадки тележки так и с разливочной площадки. При необходимости эта тележка используется и для очистки изложниц от мусора специальным пылесосом.

Конвертерный цех № 2

Площадка цеха расположена на северо-восточной окраине заводской территории, которая в свою очередь находится в 20 километрах северо-восточнее г. Новокузнецка на правом правобережье реки Томи. На территории строительства в прошлом было Костино болото. На всей территории строительства снят верхний слой торфа и заменен суглинистым грунтом (планомерно возведенная насыпь). Климат района — резко континентальный. Расчетная температуры — 37 градусов. Снеговой покров держится 6 месяцев, средняя его мощность 500 миллиметров. Гидрогеологические условия площадки характеризуются наличием двух водоносных горизонтов. По данным химанализа воды этих горизонтов не являются агрессивными по отношению к бетону разных марок. Сообщение с городом обеспечивается по асфальтированной магистральной автодороге с мостовым переходом через реку Томь, а также по электрифицированной однопутной железной дороге.

Площадка цеха ограничена с западной стороны действующим конвертерным цехом № 1 и цехом подготовки составов, с северной стороны площадкой аглодоменного производства, с южной стороны — действующим блоком ремонтно-вспомогательных цехов.

В состав комплекса входят: объекты конвертерного цеха № 2, цеха подготовки составов, известкового цеха, кислородная станция № 1 и ПВС. Существенное развитие получают все хозяйства завода: газовое, теплосиловое, электрическое, железнодорожное, связи, водоснабжение и другие.

1) Объекты конвертерного цеха № 2 (основного производственного назначения):

Конвертерное отделение с двумя конверторами № 4 и 5, емкостью 350 тонн каждый, с двумя котлами-утилизаторами ОКГ-250−2, с трехступенчатой газоочисткой мокрого типа, системой отвода продуктов горения «без дожигания СО» в газоотводящем тракте.

Двухпролетное отделение разливки стали с четырьмя разливочными площадками.

Дымососное отделение с двумя нагнетателями типа 7500−130−1 для отсоса дымовых газов производительностью 30 000 м3/ч и дожигающими устройствами.

Отделение перелива чугуна, предназначенное для приема чугуновозов миксерного типа, слива чугуна в чугуновозные ковши.

Приемное устройство и тракт подачи сыпучих материалов длиной около 500 м.

Отделение подготовки лома (первая очередь) с закромами, вмещающими 7500 тонн скрапа, с эстакадой подачи совков с ломом в конвертерное отделение.

Шлаковое отделение, состоящее из двух шлаковых полей и участка кантования твердого шлака.

2) Объекты подсобного производственного и обслуживающего назначения:

Расширение цеха подготовки составов, в том числе: а) двор изложниц № 2; б) отделение раздевания слитков № 2; в) отделение гидроочистки изложниц № 2; г) отделение смазки изложниц № 2.

Отделение ремонта футеровки ковшей миксерного типа (первая очередь).

Расширение известкового цеха за счет строительства двухшахтных печей № 9 и 10.

Кустовая лаборатория № 2.

Расширение АТС.

Административно-бытовой корпус (АБК).

Пешеходная галерея от АБК до конвертерного и разливочного отделений.

Провешенный металлолом в конвертерное отделение подается на скраповозе в совках емкостью 50 м³ и с помощью завалочной машины заваливается в конвертер. После завалки на лом через течки сыпучих отдается 50−60% расчетной извести на плавку и конвертер поворачивается в положение под заливку чугуна (в осенне-зимний период и при необходимости экономии чугуна используется технология подогрева металлолома в конвертере, в этом случае после отдачи извести в конвертер отдается 3−5 тонн угля, конвертер поворачивается, фурма опускается, подается кислород и производится подогрев лома в течение 3−10 мин). Чугун по весу, заданному машинистом дистрибутора, подается в конвертерное отделение в заливочном ковше на самоходном чугуновозе, поднимается заливочным краном и по команде сталевара заливается в конвертер. После заливки чугуна конвертер ставится вертикально, машинист дистрибутора опускает фурму и открывает кислород. Продувка длится 18−22 мин с интенсивностью 600−1100 м3/мин, за это время отдаются остальные 40−50% извести и при необходимости руда, агломерат, доломит и т. д. Во время продувки подручный сталевара подвозит автопогрузчиком с участка подготовки ферросплавов необходимое количество провешенных ферросплавов согласно заданной марки и размещает их в совке. По окончании продувки плавки осуществляется повалка конвертера, во время которой сталевар конвертера с подручным производит скачивание шлака в чашу на шлаковозе, отбирает пробу металла и шлака и производит замер температуры. При соответствии температуры и хим. анализа металла заданной марки стали производится слив и раскисление стали. Слив металла из конвертера в ковш, установленный на сталевозе, осуществляет машинист дистрибутора по команде мастера. Во время слива мастер со сталеваром раскисляет и доводит металл по химическому составу согласно ГОСТу или ТУ путем отдачи ферросплавов, науглероживателя из совка через течку в ковш. После слива плавка на сталевозе выдается в разливочный пролет, остатки шлака частично сливаются в чаши. На остаточный шлак отдается известь (флюс или обоженный доломит) и наводится шлаковый гарнисаж. Конвертер после осмотра футеровки мастером и сталеваром отдается под следующую плавку. Средний цикл плавки 45−50 мин.

1.4.5 Прокатное производство

Обжимной цех Развитие прокатного производства на комбинате характеризуется последовательным наращиванием объемов проката до 5 млн. тонн в год, увеличением выпуска экономичных видов продукции.

В состав обжимного цеха входят: блюминг «1300», непрерывно-заготовочный стан 850 / 750 / 500, отделение нагревательных колодцев, склад полупродукта, помещение для подачи и хранения коксика и уборки шлака.

Проектная мощность блюминга по всюду составляет 6,0 млн т/год Производственная мощность 6300 тыс т.

Посад слитков в колодце и нагрев их производится по схемам и в соответствии с разработанными нормами температуры и времени.

Прокатанные на стане блюмы и станы сечением 350×350 мм и 140 -160×580 720 мм при необходимости подвергаются зачистке в горячем состоянии на спаренной машине огневой зачистке, установленной в технологическом потоке за блюмингом.

Обрезка концов раскатом производится на ножницах с усилием резания 1250 т и в соответствии с разработанными нормами обрези. Порезка полупродукта на мерные длины производится согласно заказам по действующим ГОСТам и ТУ.

Непрерывно-заготовочный стан 850 / 750 / 500 введен в эксплуатацию в 1970 г, фирма — изготовитель оборудования «Шкода» ЧССР Проектная мощность — 4900 тыс. т / г Основным сортаментом стана являются заготовки квадратного и прямоугольного сечения 80×80 мм, 150×150 мм, 150×200 мм и 165×200 мм.

Блюмы, прокатанные на стане «1300», после обрези на ножницах 1250 т транспортируются по рольгангу к непрерывно-заготовочному стану.

Полученный раскат сечением 150×150 мм, 150×200 мм, 165×200 мм транспортируется 400-т летучим ножницам для обрези передних концов и задних концов и порезки на мерные длины. После порезки и клеймения заготовки собираются в пакеты и передаются на холодильник.

Основная часть продукции передается для дальнейшего передела в мелкосортном и среднесортном цехах, а часть продукции отправляется на сторону в виде товарной заготовки.

Сортопрокатный цех Включает в себя три стана: проволочный, мелкосортные станы 250−1, 250−2.

Мелкосортный стан 250−1:

— проектная мощность — 630 усл. тыс т.;

— производственная мощность — 820 усл. тыс т.;

— тип стана — непрерывный двухниточный.

Стан предназначен для проката заготовки сечением 80×80 мм длиной 10 500 -11 800 мм на мелкий и средний сорт. Сталь угловая равнобокая 20×20×4 мм, 25×25×3 мм, 25×25×4 мм, 32×32×3 мм, 32×32×4 мм, 36×36×4 мм, 40×40×4 мм, сталь круглого и периодического сечения 12−14 мм.

Установленная мощность главных приводов стана -12,0 тыс кВт.

Максимальная скорость прокатки в чистовой клети — 20 м/с Часовая производительность стана, в зависимости от сортамента от 64 до 138 т.

Продолжительность работы стана составляет 7400 ч/г.

Мелкосортный стан 250 — 2:

— проектная мощность -1300 усл. тыс т;

— производственная мощность -1350 усл. тыс т;

— тип стана — непрерывный двухниточный.

Стан предназначен для прокатки мелкого и среднего сорта сечением 80×80 мм, длиной 10 500 — 11 800 мм следующего сортамента: 16−30 мм, № 16−28.

Мелкосортный стан 250−2 имеет в своем составе технологическое оборудование, в основном, аналогичное оборудованию первого стана и специализируется по сортаменту на выпуск более крупных профилей.

Часовая производительность стана, в зависимости от сортамента составляет от 150 до 190 т.

Проволочный стан 250:

— проектная мощность — 800 усл. тыс т;

— производственная мощность -1000 усл. тыс т;

— тип стана — непрерывный четырехниточный.

Стан предназначен для прокатки круглой стали 6 — 10 мм, из заготовки квадратного сечения размером 80×80 мм, длиной 10 500 — 11 500 мм.

Среднесортный цех:

— проектная мощность -1600 усл. тыс т;

— производственная мощность -1620 усл. тыс т.

Стан предназначен для проката заготовки сечением 150П150 мм и 150 0200 мм, длиной 4,5 — 12 м на средний сорт из углеродистой, качественной и легированной стали.

1.5 Краткое описание технологического процесса выплавки стали

После выпуска плавки мастер или сталевар осматривает футеровку конвертера. При необходимости производится горячий ремонт футеровки (подварка) путем забрасывания приклазоизвестковых кирпичей на смоляной связке по специальному желобу или торкретирование. Торкретирование производится напольной торкрет — машиной, установленной на рабочей площадке со стороны сталевыпускного отверстия. Управление торкретмашиной производится с пульта, установленного на рабочей площадке возле торкретмашины.

Если после слива металла остается шлак предыдущей плавки, то машинист дистрибутора засыпает в конвертер до трёх тонн извести и производит покачивание конвертера до полного загустения шлака. Так же возможна раздувка шлака азотом с расходом 400 — 450 м3/мин в течение 2,5 — 3 мин с положением фурмы от 0,8 до 2 м, до полного исчезновения жидкой фазы шлака. Возможна присадка сырого доломита (не менее 3 т), также для сворачивания шлака с последующей наводкой гарнисажа (раздувка азотом).

Затем производится завалка металлолома. Металлолом поступает в конвертерное отделение по эстакаде на уровне рабочей площадки, в совках емкостью 40 м³ из отделения магнезитных материалов, где они загружаются и взвешиваются. Совки установлены на лафеты с поворотным устройством. По команде подручного сталевара загрузочный кран зацепляет совок вспомогательным подъемом за задний борт и поворачивает его на 90, затем за открытые «уши» зацепляется главным подъемом и поднимает совок.

По команде сталевара конвертер наклоняется в сторону завалки и производится завалка металлолома в конвертер. Металлолом в совок загружается таким образом, чтобы сначала заваливался легковесный лом, а затем тяжеловесный, что оберегает рабочий слой футеровки от сильных ударов. Расход металлолома на плавку составляет 28% от веса металлозавалки. После завалки лома машинист дистрибутора производит несколько покачиваний конвертера для равномерного распределения металлолома на днище конвертера и засыпает около 60% извести (6,5 т), что улучшает процесс шлакообразования в начальный момент плавки.

После извести присаживается уголь в количестве до 1,0 тонны. На нагрев лома расход кислорода в первые 3 минуты должен быть не более 150 м3/мин, далее 200 м3/мин. По ходу нагрева присаживается уголь порциями по 100ч150 кг, либо непрерывно по ходу продувки из бункера-накопителя в течение первых 4 минут. Положение фурмы в течение всего времени нагрева поддерживается на высоте не менее 4,0 метров.

Чугун на рабочую площадку конвертерного отделения подается из миксерного отделения тепловозом в чугуновозных ковшах емкостью 140 т, которые стоят на специальных лафетах. В конвертерном отделении производится замер температуры чугуна. По команде сталевара ковш с чугуном поднимается краном и подвозится к конвертеру, заваленному металлическим ломом. Машинист дистрибутора наклоняет конвертер в сторону загрузочного пролета под заливку чугуна.

После заливки чугуна конвертера устанавливается в вертикальное положение и опускается продувочная фурма. Продувка ведется через 5-сопловую фурму техническим чистым кислородом (99,6% O2 и 0,4% N2).

Продувка заканчивается по углероду металла перед раскислением. Машинист дистрибутора в течение всего времени продувки плавки контролирует ход процесса. Существует несколько способов определения количества углерода, оставшегося в металле:

по шуму в конвертере;

по яркости пламени между конвертером и котлом охладителем;

по количеству СО и СО2 в отходящих газах и др.

По окончании продувки машинист дистрибутора поднимает фурму в крайнее верхнее положение и наклоняет конвертер в сторону завалки.

Во время «повалки» производится скачивание шлака, отбор пробы металла и шлака на химический анализ, замер температуры. Эти операции производятся сталеваром и подручными сталевара в течении 2 — 3 мин. Проба металла отправляется на экспресс-анализ в химлабораторию по пневмопочте. Через 2 — 3 мин после отправления по громкой связи объявляется химанализ пробы.

При необходимости производится додувка металла на углерод или на фосфор и серу. При додувке на углерод фурма опускается в рабочее положение 1,2 м и вдувается расчетное количество кислорода с расходом 450 м3/мин, а при додувке на серу или фосфор фурма опускается в положение 1,7 — 1,8 м, устанавливается расход кислорода 200 — 300 м³ /мин и добавляется 2 4 т извести. Производится повторный отбор пробы и замер температуры стали. Разрешается слив металла без повторного химанализа пробы.

Корректировка химического состава металла производится на установке доводки металла. Подача ферросплавов начинается после 1/3 наполнения ковша и заканчивается после 2/3 наполнения.

По окончании выпуска плавки производится отсечка вторичного шлака путем вдувания азота в летку пневматическим стопором, закрепленным на кожухе конвертера возле летки, и на зеркало металла подается некоторое количество извести (1 — 1,5 т), что предотвращает процесс рефосфорации.

1.6 Расчет шихты. Материальный баланс плавки

1.6.1 Исходные данные

Расчет материального баланса производится на 100 кг металлической завалки (чугун + скрап). Доля чугуна 72%.

Химический состав чугуна, скрапа, металла перед раскислением и готовой стали, приведен в таблице 2.

Температура чугуна при заливке в конвертер принята равной tчуг=1324°С. Температура стали (металла) в конце продувки =1630°С.

Таблица 2 — Химический состав металлошихты и металла

1.6.2 Расчёт расхода дополнительного топлива

Основность конечного шлака B=3,2.

Принимаем химический состав на повалке (перед раскислением): С=0,3%; Mn=0,17%; Si=следы; P=0,017%; S=0,017%.

Избыточное тепло процесса () представляет собой разность между общим приходом тепла и минимальным его количеством, необходимым для нагрева системы до заданной температуры и возмещением тепловых потерь конвертера, когда продувка ведётся без принудительного охлаждения, т. е. на одном чугуне. С достаточной для практических целей точностью оно может быть определено по следующему выражению, ккал на 100 кг чугуна:

(1)

где знаки элементов — окислившееся их количество, % от веса чугуна;

B — желаемая основность шлака (СaO/SiO2);

— температура заливаемого чугуна, °С;

— температура металла на выпуске, °С.

Избыточное тепло чугуна рассчитывается на 100 кг чугуна по уравнению (1). Во время продувки выгорит следующее количество основных примесей чугуна:;; .

При таком избытке тепла чугуна расход металлолома — охладителя (на 100 кг завалки) составит:

(2)

где — охлаждающий эффект лома, ккал/кг.

Охлаждающий эффект металлолома рассчитывается по формуле:

(3)

где — теплоемкость твердого лома, равная 0,167 ккал/кг;

— температура плавления лома, ?С (принимается равной температуре плавления выплавляемой стали 1519,5 ?С);

— скрытая теплота плавления лома, равная 68 ккал/кг;

— температура металла в конце продувки, ?С;

— теплоемкость жидкого лома, равная 0,2 ккал/кг.

;

При 28% лома в шихте, недостаток лома составит:

В этом случае недостаток тепла составит:

qугля = /(0,35*6000)= 1,55%

1.6.3 Определение среднего состава металлошихты и количества примесей, окисляющихся по ходу продувки

Количество примесей, внесенных металлической шихтой, приведено в таблице 3.

Таблица 3 — Количество внесенных примесей

1.6.4 Предварительное определение количества и состава шлака в конце продувки

Количество шлакообразующих окислов, получающихся при окислении примесей металлошихты (не учитывая окисление железа) и вносимых шихтовыми материалами, миксерным шлаком и футеровкой конвертера, приведено в таблице 4.

Из таблицы 4 следует, что суммарный вес шлакообразующих (без оксидов железа) равен: 11,140? 0,094?0,15=10,898 кг.

Таблица 4 — Расчет количества шлака

1.6.5 Уточнение количества и состава конечного шлака

Полученные данные о составе металла в конце продувки позволяют уточнить состав и количество шлака в этот момент плавки.

Новая сумма шлакообразующих без оксидов железа составит:

Mок = 10,898-(0,601+0,341+0,021) + (0,589+0,329+0,017) = 10,87 кг.

Отсюда уточненное количество шлака в конце продувки

Mшл= кг.

Уточненный состав конечного шлака:

CaO SiO2

MnO P2O5

MgOAL2O3

CaF2S

FeO= 13,897%;Fe2O3 = 5,559%.

Итого: 100,00%.

При этом основность шлака:

Коэффициенты распределения:

марганца25,778;

фосфора110,289;

серы 7,636.

В настоящее время в конвертерных цехах при производстве углеродистой и низколегированной стали для получения необходимого содержания кремния в готовом металле применяются кремнийсодержащие ферросплавы.

1.6.6 Материальный баланс плавки

Результаты расчета материального баланса плавки приведены в таблице 5.

Выход годной стали определяется вычитанием из выхода жидкой стали, потерь металла в ковше и в процессе разливки.

94,060 -1,500=92,560 кг.

Отсюда расход металлошихты (включая раскислители) на 1 тонну годной стали составит:

(100,000+2,758)/92,560=1,110 т или 1110 кг.

Расход технического кислорода на 1 т годной стали

5,482/92,560*100*10=59,22 м3/т Таблица 5 — Материальный баланс плавки

1.6.7 Тепловой баланс рабочего пространства сталеплавильного агрегата

Итоговые данные расчета теплового баланса плавки приведены в таблице 6.