Теория и технология производства стали 1. Учебник для вузов. М. Мир, ООО Издательство act

• Название: Учебник для вузов. М. Мир, ООО Издательство act
• Анкор: Теория и технология производства стали 1.doc
• Дата: 22.04.2017
• Размер: 7.23 Mb.
• Имя файла: Теория и технология производства стали 1.doc
• Тип: Учебник; #5208
• страница: 78 из 88

27. СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ ЦЕХИ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИХ РАБОТЫ

Современный сталеплавильный цех — это сложное инженерное сооружение с высокой единичной мощностью аг­регатов. Устройство и организация ра­боты сталеплавильного цеха определя­ются радом условий, к числу которых относятся:

состав завода — имеется в виду на­личие или отсутствие в составе завода доменного цеха. Если доменный цех есть в составе завода (завод с полным металлургическим циклом), то чугун в сталеплавильный цех подают в жид­ком виде и баланс металла по заводу рассчитывают таким образом, чтобы практически весь чугун был израсхо­дован в качестве шихты сталеплавиль­ных цехов непосредственно в жидком виде на самом заводе, т. е. чтобы лишь небольшая часть выплавляемого чугу­на разливалась на чушки. В зависимо­сти от состава и расхода чугуна изме­няются расходы необходимых для плавки железной руды, известняка, извести и т. п. От этого зависит, какое оборудование используется для хране­ния и транспортировки материалов, устройство необходимых пролетов и отделений цеха и т. п.;

мощность прокатных цехов. Мощ­ность сталеплавильных цехов должна соответствовать мощности прокатных цехов, с тем чтобы вся выплавляемая сталь прокатывалась непосредственно на заводе, тем самым исключались бы нерациональные перевозки слитков с завода на завод. В прокатных цехах об­разуется определенное (иногда значи­тельное) количество отходов стали (в основном обрезь проката, включаю­щая головную и хвостовую части слит­ка). При составлении баланса металла по заводу обычно принимают, что вся образующаяся в прокатных цехах об­резь должна поступать на переплав в сталеплавильные цехи завода; недо­стающее по расчету количество лома поступает с расположенных поблизос­ти специализированных ломоперера-батывающих предприятий. В зависи­мости от количества и характера по­ступающего в сталеплавильный цех металлического лома используется со­ответствующее оборудование для хранения и транспортировки этих мате­риалов, изменяются размеры необхо­димых пролетов и отделений цеха и т.д.;

масштабы производства. Мощность современных сталеплавильных цехов достигает 6—10 млн. т стали в год.

В числе действующих в России ста­леплавильных цехов еще имеются цехи, построенные 60—70 лет назад. Они строились в условиях, резко от­личающихся от современных; все эти цехи реконструируются. Учитывая, что в старых цехах уже имеются под­воды электроэнергии, топлива, воды, имеются вспомогательные отделения, здание с колоннами и перекрытиями, крановым оборудованием и т. п., за­траты на реконструкцию таких цехов часто оказываются ниже, чем затраты на строительство нового цеха анало­гичной мощности;

сортамент выплавляемых сталей и требования к качеству продукции цеха. От состава выплавляемой на за­воде стали зависят ассортимент и расход ферросплавов и легирующих. От уровня требований к качеству продукции зависят состав оборудова­ния и число соответствующих проле­тов и отделений для размола ферро­сплавов, подготовки шлакообразу-ющих материалов, плавления син­тетического шлака, расплавления ферросплавов и лигатуры, для обра­ботки металла вакуумом, продувки инертным газом и т. п;

требования, предъявляемые суще­ствующим законодательством к охране окружающей среды, охране труда и бе­зопасности жизнедеятельности. Эти требования определяют конструктив­ные особенности устройств, соответ­ствующего оборудования и отделений цеха для улавливания пыли и очистки отходящих газов, очистки и повторно­го использования воды, поступающей для охлаждения агрегатов, утилизации шлака, а также наличие оборудован­ных производственных и бытовых по­мещений для персонала цеха (душе­вых отделений, гардеробов, комнат отдыха, столовых, медсанчасти, клуба и т. д.).

27.1. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ
В современном цехе, в котором вы­плавляют в год 8 млн. т стали, рабо­тает 1,5—2,0 тыс. человек. Цех за год потребляет 6 млн. т жидкого чугуна, 2 млн. т металлического лома, -100 тыс. т ферросплавов, 1 млн. т из­вести, 500 тыс. т шлакообразующих. 100—150 тыс. т огнеупоров, 3—5 млрд. м^ кислорода, > 10 млн. м³ воды и т. п. Ежегодно из цеха вывозится 8 млн. т стальных слитков или непрерывноли-тых заготовок и более 1 млн. т шлака.

Таким образом, грузопоток совре­менного сталеплавильного цеха огро­мен. При решении вопросов, связан­ных с планировкой цеха и его отделе­ний, а также местом цеха на заводской площадке, прежде всего учитывается система грузопотоков на заводе в це­лом и внутри цеха в частности. Кроме того, учитывается направление гос­подствующих ветров (по отношению к другим цехам и к городу), а также рас­стояние от заводских ворот до рабоче­го места персонала цеха и пр. При проектировании цеха учитываются также местные особенности (напри­мер, высокий или низкий уровень грунтовых вод, насколько морозная и ветреная погода зимой или жаркая и влажная погода летом и т. п.). При строительстве завода приходится за­нимать сельскохозяйственные угодья, вырубать леса и т. п., поэтому пло­щадь, которую будет занимать завод (соответственно цех), должна быть по возможности меньше.

При определении планировки цеха и емкости основных сталеплавильных агрегатов приходится учитывать также ряд других факторов (зачастую взаи­моисключающего характера).

Для достижения максимальной производительности основные техно­логические операции (хранение и транспортировка шихтовых материа­лов, собственно операция плавки ме­талла, разливка стали и т. д.) должны быть четко разделены по отдельным участкам (пролетам, отделениям) с учетом соответствующего специализи­рованного оборудования: для транс­портировки жидкого чугуна необходи­мы ковши и соответствующее ковшовое и крановое хозяйство, миксеры, оборудование для обработки чугуна в потоке и т. п.; для хранения, транспор­тировки и подачи к агрегатам металли­ческого лома — соответствующие бун­кера, магнитные краны и т. п.; для хранения и транспортировки сыпучих материалов (извести, железной руды, боксита и т. п.) — грейферные краны, транспортеры, промежуточные и раз­даточные бункера, течки и т. п. Пото­ки транспорта (и отделения цеха) для жидкого чугуна, металлического лома, сыпучих материалов в современных цехах должны быть раздельными. Для получения высокой производительно­сти агрегатов, снижения затрат на их эксплуатацию, обслуживание и ре­монт целесообразно увеличивать вме­стимость (емкость) агрегатов.

Небольшое число очень крупных агрегатов в цехе с высокой производи­тельностью создает известные трудно­сти при организации производства: 1) остановка одного из таких крупных агрегатов на ремонт, который обычно продолжается несколько суток, приво­дит к резкому изменению общей суточ­ной производительности цеха. При этом существенно изменяется загрузка оборудования, часть оборудования бездействует, изменяются условия снабжения слитками прокатных станов и т. п.; 2) выпуск плавок из крупных аг­регатов сопровождается резким увели­чением загрузки оборудования, создает известные трудности при разливке больших масс металла (охлаждение ме­талла, длительное воздействие на футе­ровку ковша и т. п.), затрудняются ус­ловия ритмичного снабжения слитка­ми прокатных цехов (сразу поступает очень крупная партия слитков и т. д.).

Все перечисленные моменты необ­ходимо принимать во внимание при решении вопросов о планировке ста­леплавильного цеха и организации его работы.

27.2. ОСНОВНЫЕ ОТДЕЛЕНИЯ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ЦЕХА
Сталеплавильные цехи большой про­изводительности строят на заводах с полным металлургическим циклом; они состоят обычно из нескольких основных отделений: 1) шихтового; 2) конвертерного или печного (это от­деление часто называют главным зда­нием цеха); 3) разливочного, а также остальных не менее важных отделений: 4) миксерного, если в цехе установлен стационарный миксер (или миксеры); 5) стрипперного¹, в котором произво­дится «раздевание» слитков, т. е. извле­чение слитков из изложниц; 6) подго­товки составов с изложницами; 7) под­готовки ковшей и др.².

27.2.1. Устройство и оборудование конвертерных цехов. Варианты плани­ровки современного конвертерного цеха приведены на рис. 27.1—27.3. Цех состоит из шихтового, конвертерного и разливочного отделений. Шихтовое отделение, в свою очередь, состоит из отделений магнитных материалов, не­магнитных материалов и миксерного. Основными грузопотоками являются:

1) доставка и заливка жидкого чугуна;

2) подача и загрузка лома в конвертер;

3) подача и загрузка шлакообразующих материалов (сыпучих материалов при продувке кислородом сверху и по­рошкообразных при продувке снизу);

4) подача кислорода (а также защит­ных составляющих при продувке сни­зу);

5) подача ферросплавов (в твердом виде или с предварительным расплав­лением) в сталеразливочные ковши;

6) прием, транспортировка и разливка жидкой стали;

7) прием и транспорти­ровка шлака;

8) вывоз из цеха сталь­ных слитков или заготовок непрерыв­ной разливки;

9) подача под разливку составов с изложницами (при разлив­ке в слитки);

10) подача к месту ре­монта конвертеров и ковшей огне­упорных материалов и вывоз огнеупо­ров, бывших в употреблении.

Лом подают железнодорожным транспортом в отделение магнитных материалов и разгружают при помощи магнитных кранов в приемные бунке­ра. Для бесперебойной работы цеха желательно иметь в приемных бунке­рах суточный запас лома. В зимнее время (в зависимости от месторасположения завода) этот запас должен быть большим. Размеры и вмести­мость бункеров для хранения лома рассчитывают, исходя из данных о его насыпной плотности и необходимом для бесперебойной работы запасе. Из приемных бункеров лом на каждую плавку загружают при помощи маг­нитных кранов в совки, взвешивают, устанавливают на скраповоз и подают на рабочую площадку. При расходе лома 20-25 % для одной плавки в 350-т конвертер необходимо загрузить 70— 90 т лома. Для уменьшения продолжи­тельности завалки и снижения потерь тепла кладкой печи это количество желательно вместить в один совок, по­этому очень важно получать каче­ственный, заранее подготовленный лом. Вместимость совков в современ­ных цехах достигает 100 м³; их переме­щают кранами грузоподъемностью до 200 т. Размеры кусков лома не должны превышать 1500 х 50 х 500 мм.
¹ От англ, stripping— выталкивание, девание», извлечение (слитка).

²Стрипперное отделение и отделение подготовки составов имеются в цехах, в кото­рых сталь разливают в слитки.
Жидкий чугун поступает в главное здание цеха или из миксерного отде­ления, или из отделения перелива, куда его привозят передвижными миксерами из доменного цеха. По ра­бочей площадке конвертерного отде­ления ковши с жидким чугуном пере­мещают при помощи самоходных чу­гуновозов. Состав с ковшами останав­ливают против соответствующего конвертера, конвертер наклоняют, ковш с чугуном при помощи мостово­го крана снимают с чугуновозной те­лежки и чугун выливают в конвертер. Грузоподъемность заливочного крана в цехах с 35-т конвертерами составля­ет 450/100/20 т. Сыпучие материалы доставляют в отделение немагнитных материалов в саморазгружающихся ва­гонах или автомобильным транспор­том и разгружают в приемные бунке­ра, затем на передвижные конвейеры, при помощи которых материалы пере­дают в приемные бункера.

Современные системы подачи ма­териалов в конвертеры достаточно сложны. В качестве примера приведе­на объединенная схема подачи сыпу­чих материалов и ферросплавов, спро­ектированная для конвертерного цеха металлургического комбината «Азов-сталь» (рис. 27.4).

Транспортировку сыпучих матери алов и твердых ферросплавов из соот­ветствующего отделения в расходные бункера осуществляют по одному об­щему конвейерному тракту. Предус­мотрены два параллельно располо­женных конвейера 7 с автоматически сбрасывающими тележками 2. Кон­вейеры расположены над бункерами 3, в которые загружают все сыпучие материалы, в том числе и ферроспла­вы (Б1 — ферросилиций/ферромарга­нец, Б2 — феррохром/силикомарганец, БЗ — плавиковый шпат, Б4 — из­вестняк, Б5— известь, Б6— агломерат, Б7— руда/кокс, Б8 — ферротитан/ферросилиций, Б9 — ферромарганец/коксик, Б9а — ферротитан/феррохром, Б10 — ферросилиций/силикомарганец). Под бункерами установле­ны электровибропитатели 4 (грохоты), предназначенные для отсева мелкой фракции извести (10—0 мм) и загрузки весовых дозаторов 5. Электровибро­питатели, установленные под бунке­рами ферросплавов и других компо­нентов, рассчитаны на работу без от­сева. Для увеличения точности дози­рования весовые дозаторы выполнены с приемными воронками, в которые введены носки электровибропитателей. Места ввода носков защищены кожухами, а в кожухах воронок име­ются воздухосборники с жалюзи и от­сасывающими патрубками, которые соединены с системой очистки их бункерами-осадителями. У оснований весовых дозаторов 5 установлены трубчатые приемники 6 , под которы­ми расположен промежуточный бун­кер 7 с затвором. Под затвором нахо­дятся течки 8, опущенные в патрубки 9, которые, в свою очередь, соедине­ны с газоотводящим трактом 10 кон­вертера 77. В системе тракта сыпучих материалов расположены весовые до­заторы 72 для ферросплавов и предус­мотрена тележка 13 для передачи фер­росплавов также и к электропечам. Под весовыми дозаторами установле­ны двухрукавные течки 14, а под ними — печи 75 для прокаливания ферросплавов. Между двухрукавными течками и печами расположены кача­ющиеся течки 16, обеспечивающие загрузку ферросплавов либо в печи для прокаливания, либо прямо в во­ронки 77, в весовые дозаторы 18 и далее по течке 19 в ковш. При выдаче из печей прокаленные ферросплавы по­ступают в воронки 77 и аналогично ссыпаются в ковш.




Рис. 27.2. Разрез конвертерного цеха череповецкого металлургического комбината ОАО

«Северсталь»:

а — конвертерное отделение; б— отделение непрерывной разливки; 1 — конвертер; 2— охладитель отходя­щих газов; 3 — бункера для сыпучих материалов; 4— мостовой заливочный кран; 5— заливочный кран; 6— самоходный шлаковоз; 7—мостовой кран; 8— экскаватор; 9—автосамосвал; 10— сталеразливочный ковш; 11 — консольный кран-оператор; 12 — самоходный сталевоз; 13 — установка стабилизации и доводки метал­ла; 14— мостовой разливочный кран; 15— УНРС
Жидкие ферросплавы получают в электропечах 20 и на специальной те­лежке 21 подают в ковше к желобу 22; по желобу ферросплавы сливают в сталеразливочный ковш 23. Тележкой 21 при помощи имеющегося на ней совка можно подавать в ковш различ­ные добавки. Мелочь извести, отсеян­ная на электровибропитателях (грохо­тах), по трубчатым течкам поступает на виброконвейер и от него в специ­альный бункер 24 или при необходи­мости в сталеразливочный ковш. Ус­тановлен реверсивный конвейер 25 для транспортировки извести из-под бункерных весов системы одного кон­вертера в промежуточный бункер дру­гого конвертера. Это позволяет сохра­нить и использовать известь в случае продолжительной остановки одного из конвертеров.

Для автоматического управления все механизмы для взвешивания, до­зирования и загрузки сыпучих матери­алов в конвертер условно делят на три группы: к первой относятся меха­низмы, обеспечивающие транспорти­ровку сыпучих материалов в бункера, ко второй— механизмы, обеспе­чивающие взвешивание и транспорти­ровку сыпучих материалов из расход­ных бункеров в промежуточные, и к третьей — механизмы, обеспечива­ющие загрузку сыпучих материалов из промежуточных бункеров в конвертер.

Рис. 27.3. Разрез здания конвертерного цеха (западноевропейский завод):

/—загрузочный пролет; II — конвертерный пролет; ///—отделение непрерывной разливки; / — конвейер для подачи флюсов; 2— 310-т конвертер; 3— передвижной миксер типа «Торпедо» емкостью 7600 т; 4— при­ямок для ковшей перелива чугуна; 5— ковш со сталью; 6— сталеразливочный ковш на УНРС; 7— поворот­ная турель УНРС; 8— УНРС; 9— подъемник; 10— резка заготовок



Рис. 27.4. Механизированная система подачи сыпучих материалов и ферросплавов в конвер­терном цехе
Система работает следующим об­разом. По сигналу датчиков уровня с конвейеров 7 тележки 2 загружают бункера 3. Затем включением электро-вибропитателей 4 (грохотов извести) загружают весовые дозаторы 5. Отсе­янную мелкую известь подают в бун­кер 24. Из весовых дозаторов взвешен­ная порция поступает в промежуточ­ный бункер 7 и от него по течке 8 и патрубкам 9 в конвертер. Тракт пода­чи ферросплавов работает аналогично: от двухрукавных течек 14 ферроспла­вы по качающимся течкам 16 поступа­ют либо в печи 15 для прокаливания, либо прямо через воронки 17, весовые дозаторы 18 и по течке 19 в ковш.

По окончании плавки сталь из конвертера выпускают в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе (рис. 27.5). Сталевоз перевозит ковш со сталью в разливочное отделе­ние, обычно примыкающее к конвер­терному.

Поскольку современные конвер­терные цехи имеют огромную произ­водительность, организация цеховой работы представляет сложную пробле­му. Для беспрерывного действия цеха необходимо обеспечить ритмичную работу каждого участка; при этом вы­полнение каждой операции обеспечи­вается надежной работой сложного оборудования. В качестве примера рассмотрим операцию подготовки сталеразливочного ковша к плавке (рис. 27.6).

При нормальной работе двух кон­вертеров цех в сутки выдает более 60 плавок и ковш должен быть подготов­лен к каждой плавке, причем каждые 2 ч должно быть готово пять-шесть ковшей. Не меньше организационных сложностей при выполнении опера­ций ремонта ковшей, подготовки и подачи лома, доставки и заливки жид­кого чугуна и т. д. Общее представле­ние об этом дает схема на рис. 27.7.