5 Электросталеплавильный цех
ЭСПЦ представляет сложный инженерный проект, выполненный по последним технологиям, с использованием техники и уникальных механизмов. Все основания под фундаменты были выполнены из буронабивных свай. ЭСПЦ оснащен двумя дуговыми электропечами.
Конструкция ДСП
В ЭСПЦ используются ДСП с отворачивающимся сводом, который подвешивают к Г-образной конструкции (полупорталу). Приподнятый свод вместе со стойками и полупорталом поворачивают вгоризонтальной плоскости вокруг вертикальной оси на 75— 90°, открывая рабочее пространство.
1 — механизм поворота ванны; 2 — корпус; 3 —свод; 4 — полупортал; 5 —газоотвод; 6 — электрод; 7 — электрододержатель; 8 —гибкий кабель; 9— механизм отворота свода; 10 — плунжер подъема свода; 11 — гидроцилиндры механизма наклона печи.
Рисунок 6.1 - Печь ДСП-120
Все механизмы, за исключением механизма вращения корпуса, выполнены с гидравлическими приводами. Основная несущая конструкция печи (люлька) опирается на фундамент двумя сегментами. Свод жестко закреплен на полупортале, соединенном с корпусом печи. При работе печи нагрузка от свода, полупортала и электродержателей передается на кожух печи.
Механизм подъема и отворота свода расположен на отдельном фундаменте и не связан с люлькой.
Электрододержатели, механизмы зажима и перемещения электродов.
Электрододержатели предназначены для удержания электродов на заданной высоте и для подвода к ним электрического тока. Конструкция электрододержателей должна удовлетворять ряду требований. Для уменьшения потерь в контакте и предотвращения проскальзывания электродов конструкция электрододержателей должна обеспечивать плотный зажим электродов. Электрододержатели должны быть достаточно жесткими, чтобы исключить возможность прогиба под действием силы тяжести электродов и вибрации.
Электрододержатель состоит из головки, зажимающего устройства, рукава, каретки или телескопической стойки, токоподвода и механизма перемещения электрода. Головка электрододержателя состоит из двух частей, выполняющих разные функции: механически прочного держателя и токоподвода с малым электрическим сопротивлением.
Корпус головки охлаждают водой. Изготавливают его литым или сварным из углеродистой, нержавеющей или жаропрочной стали, а иногда из латуни. Подвод тока непосредственно к электроду обеспечивают контактные щеки, изготавливаемые из омедненной стали, меди, а иногда из хромистой (1 % Сr) бронзы или латуни (80 % Сr, 20 % 2п). Контактные щеки крепят и к подвижной, и к неподвижной частям головки. Площадь контакта должна обеспечивать плотность тока в контакте, не превышающую допустимых значений. В частности, для контакта медь — графит плотность тока не должна превышать 2,6 А/см2.
В процессе работы контактная поверхность щек окисляется, что значительно увеличивает контактное сопротивление и потери мощности в контакте. Для удаления оксидной пленки контактную поверхность головки необходимо периодически очищать металлическими щетками. Окисление контактной поверхности тем меньше, чем ниже температура контактирующих поверхностей и чем плотнее контакт между ними, поэтому головку электрододержателя охлаждают и используют зажимные устройства, обеспечивающие постоянное высокое контактное давление.
В настоящее время наибольшее применение нашли пружинно-пневматические зажимные устройства. Зажим электрода осуществляется усилием пружины, передаваемым через рычаги и тяги на прижимную колодку или хомут. Электрод освобождается при подаче в пневмо-цилиндр сжатого воздуха, который перемещает поршень и сжимает пружину. Эти зажимы обеспечивают контактное давление порядка 0,3 — 1 МПа, что не всегда достаточно для достижения требуемого контактного сопротивления. Недостатком также является снижение усилия зажима в результате остаточной деформации пружин, удлинения тяг при нагревании и появлении люфтов. Аналогичными по конструкции являются пружинно-гидравлические зажимы, в которых для отжима используется гидроцилиндр.
Дуговые печи для ЭСПЦ ОХМК изготавливались в объединении "Сибэлектротерм". Они оснащены сверхмощными трансформаторами, которые позволяют расплавить 100т твердой шихты за час. С 1987 года в ЭСПЦ работают с технологией продувки стали смесью порошков извести и плавикого шпата, которая значительно увеличивает качество металла
В состав электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) входят следующие производственные объекты:
главное здание (сблокированное с термоотделочным отделением);
отделение первичной переработки шлака;
шихтовый пролёт;
скрапоразделочное отделение;
совмещённый склад ферросплавов и сыпучих. Электросталеплавильный цех оснащён двумя дуговыми электропечами типа ДСП - 120. И 6 мощностью трансформатора 95 МВт. Ёмкость печей -120 тонн. В разливочном пролёте имеются площадки для разливки стали в изложницы. Разливку стали производят на слябовой одноручьёвой установке непрерывной разливки стали (МНЛЗ) радиального типа (около 80% всего металла) и в изложницы. Весь металл выплавляемый в цехе, подвергают внепечной обработке, включающей в себя: ввод в ковш твёрдой шлакообразующей смеси, продувку металла в ковше инертным газом через фурму в скоростном режиме. Разливку стали на МНЛЗ производят с зашитой струи металла от вторичного окисления. Технология гарантирует получение проката с механическими свойствами, превышающими требования отечественных (ГОСТ) и зарубежных (ОГМ) стандартов.
Электросталеплавильный цех отличается высоким уровнем автоматизации и механизации производственных процессов.
В цехе выплавляются две категории стали:
- листовая (углеродистая обыкновенного качества);
- судостроительная; низколегированная для котлов и сосудов, работающих под давлением; низколегированная толстолистовая и широкополосная универсальная);
легирующих элементов;
легированная конструкционная и трубная; трубная низколегированная).
Основные достоинства электропечей заключаются в возможности:
быстро нагреть металл, что позволяет вводить в печь безокислительные шлаки, что предопределяет малый угар большие количества легирующих добавок
иметь в печи восстановительную атмосферу и более полно, что в других печах раскислять металл, получая его с низким содержанием плавно и точно регулировать температуру металл-сортовая (углеродистая обыкновенного качества; углеродистая качественная конструкционная и трубная; неметаллических включений, получать сталь с низким содержанием серы.
Дуговая электропечь состоит из рабочего пространства с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты.
Плавку ведут в рабочем пространстве, ограниченным сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Объёмный свод набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены три токоподводящие электроды, которые с помощью спецмеханизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трёхфазным током. Шихтовые материалы загружают на под печи после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляется за счёт тепла электрических дуг, возникших между электродами и жидким металлом или металлической шихтой. Выпуск готовой стали и шлака осуществляется через выпускное отверстие и желоб путём наклона рабочего пространства Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки ремонта пода и загрузки материалов.
В качестве железосодержащих шихтовых материалов для получения металла в электропечах используются окатыши, металлический лом, чугун. В качестве шлакообразующих применяют известь, известняк, боксит, шамотный бой, плавиковый шпат. Для легирования применяю практически все известные ферросплавы и легирующие. Плавка металла в электропечи состоит из следующих периодов.
Заправка печи;
Загрузка шихты;
Плавление;
Окислительный период;
Восстановительный период;
Выпуск стали.
Заправка печи – исправление изношенных и повреждённых участков пода, удаление с подины остатков металла и шлака после очередной плавки. На повреждённые места подины и откосов забрасывают магнезитовый порошок. Длительность заправки 10 – 15 минут. При загрузке печи в центральную её часть (ближе к электродам) загружают крупные куски лома (40%), ближе к откосам – средний лом (45%), на подину и на верх – мелкий лом (15%). После окончания загрузки шихты электроды опускают почти до касания с шихтой и пускают ток. Под действием высокой температуры дуг (с выше 3000°С) шихта под электродами плавится, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте «колодцы», и достигая крайнего нижнего положения. В дальнейшем по мере увеличения количества жидкого металла электроды поднимаются. Во время плавления происходит окисление и восстановление составляющих шихты. Плавка металла сопровождается многократным откачиванием шлака. После завершения плавки металл выдаётся из печи и машиной непрерывного литья заливается в изложницы. Разлитый металл поступает на стрипперный участок, где из изложниц выбивают готовые заготовки. Затем заготовки отгружаются в прокатные цеха.
В данный момент МНЛЗ-1 в цехе 2 находится на реконструкции. Краткая техническая характеристика МНЛЗ-2 ведется разливка низколегированных и низкоуглеродистых марок стали. Машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) криволинейного типа в электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) ОАО «Урал Сталь». Тип МНЛЗ-2 - вертикальная с изгибом слитка (6 точек изгиба и 4 точки правил). Количество ручьев - один с сечением отливаемых слябов (190..270)×1200мм. Перед разливкой проверяют подготовку промежуточных ковшей и погружных стаканов. Перед сушкой зафутерованный промковш накрывают крышкой, при этом наличие мусора и остатков раствора в рабочей полости недопустимо. Сушку и предварительный разогрев промежуточных ковшей для разливки производят на специальном стенде высокотемпературного разогрева промежуточных ковшей с помощью газовых горелок. Контроль температуры разогрева промежуточных ковшей производят
Разливку стали начинают по команде мастера, для чего необходимо открыть шиберный затвор и приступить к заполнению металлом промежуточного ковша. Время с момента поднятия крышки стенда разогрева промежуточного ковша до открытия шибера сталеразливочного ковша не должен превышать 3 мин. В момент начала поступления металла из сталеразливочного ковша в промежуточный стопор закрывают. При этом расход аргона для продувки через стопор-моноблок должен находиться в пределах от 2 до 3 л/мин. После пуска МНЛЗ-2 и достижения рабочей скорости разливки расход аргона для продувки через стопор-моноблок должен находиться в пределах от 6 до 8 л/мин При этом не допускают бурления и оголения металла в промежуточном ковше (кристаллизаторе).
Сталь всех марок разливают с защитой струи металла от вторичного окисления на участке сталеразливочный и промежуточный ковш с помощью огнеупорных труб. Стык соединения огнеупорной трубы с коллектором шиберного затвора уплотняют специальной огнеупорной вставкой и подают аргон через специальное устройство, которым оборудована защитная труба.
После этого на зеркало металла и под стопор присаживается теплоизолирующую смесь (ТИС), затем доводят уровень металла до рабочего 22 - 25 тонн и поддерживают его в течение всей разливки неизменным. Дальнейшую подачу ТИС производить по мере необходимости, не допуская оголения зеркала металла.
При достижении уровня металла в кристаллизаторе выходных отверстий подают шлакообразующую смесь равномерно по всему зеркалу металла. Время наполнения кристаллизатора должно быть 45-60 с для сляба толщиной 190 мм и 60-75 с для ширины 270 мм. Кристаллизатор считают наполненным, если уровень металла находятся в пределах 100 мм от верхнего среза медных плит кристаллизатора.
При наполнении кристаллизатора металлом до уровня от 100 до 150 мм от его верхней кромки старший разливщик на рабочей площадке МНЛЗ-2 нажимает кнопку «Старт», которая задействует следующие функции:
вторичное охлаждение;
качание кристаллизатора;
компьютерный контроль технологического процесса.
привод вытягивания сляба со скоростью 0,2 м/мин.
управление вторичным охлаждением;
маркировка заготовок;
формирование достоверного архива разливки в ПЭВМ.
Увеличение скорости вытягивания производят плавно с момента пуска МНЛЗ-2 после выхода заготовки из кристаллизатора до рабочей (в зависимости от марки стали и температуры металла в промежуточном ковше). При достижении скорости разливки 0,5 м/мин старший разливщик, визуально убедившись в стабильности процесса, включает режим автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе.
После наполнения промежуточного ковша до рабочего уровня (20-25 т) производить определение массовой доли водорода (остаток в сталеразливочном ковше 80-90 т). При содержании в стали водорода до 10 ррш скорость вытягивания слитка увеличивать, при содержании водорода в пределах 12 ррт и более скорость разливки установить не более 1,0 м/мин для толщины 190мм и 0,8 м/мин для толщины 270 мм.
Разрешается снижать скорость разливки : при пересечениях кривых температурных датчиков системы раннего распознавания прорывов (СРРП) и подвисаниях корочки слитка в кристаллизаторе; при перегреве плит кристаллизатора более 90 °С; при нестабильной работе системы поддержания уровня металла в кристаллизаторе (скачки уровня);
Измерение температуры жидкой стали в промежуточном ковше на МНЛЗ осуществляет через каждые 20 т разлитой стали. В процессе разливки отбирают 3 пробы металла на химический анализ. Раскрой на мерные длины производить с учетом толщины темплетов.
После окончания разливки из сталеразливочного ковша последней плавки в серии или одиночной разливщик стали запрашивает на ПУ-2 мерную длину сляба. За один метр до мерной длины старший разливщик начинает плавно снижать скорость вытягивания слитка до 0,2 м/мин для исключения затягивания шлака из промежуточного ковша в кристаллизатор. При достижении мерной длины производят разливку еще 400-500 мм слитка со скоростью 0,2м/мин. Одновременно производят удаление шлака из кристаллизатора специальным приспособлением.
К моменту окончательной разливки из промежуточного ковша шлак из кристаллизатора должен быть полностью удален.
При достижении мерной длины с учетом головной обрези стопор немедленно закрывают и поднимают промежуточный ковш. Остаток металла в промежуточном ковше: не должен превышать 13 т и 15 т при толщине сляба 190 и 270 мм соответственно.
После выхода слитка из кристаллизатора, скорость вытягивания увеличивают до рабочей. За выходом и дальнейшим продвижением слитка должен следить оператор МНЛЗ ПУ-1
В ходе учебно-ознакомительной практики проходившей в структурных подразделениях ОАО «Уральская Сталь» познакомились с основными технологическими процессами производства стали и спецификой работы основных цехов комбината.
ОАО «Уральская Сталь» является предприятием с полным металлургическим циклом, которое включает коксохимическое производство, агломерационное, доменное, сталеплавильное, прокатное, а также горное управление, огнеупорное и известковое производства, автомобильный и железнодорожный транспорт, вспомогательные и ремонтные цехи.
Производство стали начинается с агломерационного и коксохимического производств, где производят основные исходные материалы для последующего производства чугуна. В агломерационном цехе производится агломерат — основной железосодержащий материал в производстве чугуна. В коксохимическом цехе производят кокс, являющийся одним из главных источников топлива в доменном производстве.
Далее исходные материалы поступают в доменное производство. В доменной печи при высоких температурах получают чугун, который далее поступает в Электросталеплавильный цех для дальнейшего передела в сталь. Далее сталь поступает в прокатные цеха: листопрокатный №1 (ЛПЦ №1), листопрокатный №2 (ЛПЦ №2), обжимной (ОБЦ), сортопрокатный (СПЦ) в которых и осуществляется окончательное превращение стали в готовый продукт.
На сегодняшний день предприятие ОАО «Уральская Сталь» входит в десятку крупнейших комбинатов страны по производству высококачественного проката и стали. Благодаря уникальным потребительским характеристикам продукции комбината пользуется стабильным спросом в России и странах СНГ, а также в Европе и странах Дальнего и Ближнего Востока.
Полученные, в ходе ознакомительной практики, знания помогли дать общую характеристику производства металла, в частности стали и чугуна, и в дальнейшем, станут не плохой основой при изучении металлургических предметов и наук.