Глава 2

Индивидуальное задание

2.1 Технические характеристики основного и вспомогательного оборудования участка выплавки стали.

К основному производственному оборудованию на АО «ОМК-Сталь»относятся:

- ДСП переменного тока, вместимостью 160 т.

- двухпозиционная установка печь-ковш

- двухпозиционный вакууматор.

- ДСП переменного тока, вместимостью 160 т.

Дуговая сталеплавильная печь переменного тока ДСП-160/190 предназначена для выплавки стали требуемого сортамента. Основные технические данные ДСП-160 приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические данные ДСП-160

Наименование параметра	Значение
Номинальный вес плавки, т	160
Остатки металла и шлака в печи, т	33
Общий вес расплава, т	193
Номинальный вес металлошихты, т	178
Диаметр нижней части кожуха, мм	7500
Внутренний диаметр верхней части кожуха, мм	7600
Высота кожуха над уровнем порога, мм	3000
Вместимость на уровне порога, т	264
Свободный борт при 193 т, мм	268
Общий объем печи, м³	179
Вес кожуха, верхняя часть, т	42
Вес кожуха, нижняя часть, т	224
Общий вес, т	266
Номинальная мощность трансформатора, МВт	140+10%
Инжекторы для вдувания кислорода, шт	5
Расход кислорода, м³/ч	10400
Инжекторы для вдувания углерода, шт	3
Расход угольного порошка, кг/мин	40
Продолжительность плавки от выпуска до выпуска (контракт), мин	55
Потребление электроэнергии, кВтч/т	375-410
Номинальный расход электродов, кг/т	1,53
Номинальное потребление кислорода, Нм³/т	40,00
Распад электродов, мм	1350

Конструкция поставляемой электропечи и технология выплавки стали соответствуют современному уровню электросталеплавильного производства и обеспечивают получение качественной стали.

В состав основного оборудования ДСП входят следующие узлы:

– подина печи;

– кожух с водоохлаждаемыми трубчатыми панелями;

– платформа с гидравлическим механизмом наклона печи для выпуска металла;

– водоохлаждаемый свод печи с газоотводящим патрубком и вытяжным зонтом;

– система подъема и поворота свода и электродов;

– водоохлаждаемые токопроводящие электрододержатели для зажима электродов и подвода к ним электроэнергии – 3 шт;

– печной трансформатор номинальной мощностью 140 МВА;

– вторичный контур печи с водоохлаждаемыми кабелями для подсоединения трансформатора к электрододержателям;

– система эркерного выпуска стали с механизмом шиберного затвора;

– механизированная система подачи легирующих и шлакообразующих материалов в составе 6-ти расходных бункеров;

– бункер для завалки присадок в печь, с водоохлаждаемой рубашкой в нижней части;

– модульная система «DANARC» для инжекции кислорода и углеродсодержащего порошка;

19

– устройство механизированного замера температуры и отбора проб;

– система донной продувки аргоном печи и стальковша при выпуске плавки;

– гидравлическая система, включая насосно-аккумуляторную станцию (НАС) с резервуаром для гидравлической жидкости емк. 7000 л и 5-тью насосами, распределительные трубопроводы;

– пневматическая система с распределительными трубопроводами;

– система водяного охлаждения с распределительным трубопроводом;

– централизованная система консистентной смазки с резервуаром ёмк.10 кг;

– система управления и контроля технологических параметров процесса АСУ ТП/КИПиА;

– аспирационная система;

– электрооборудование.

Вспомогательное оборудование:

– рабочая и обслуживающие площадки, металлоконструкции;

– стенды для хранения и свинчивания электродов;

– передаточная тележка (сталевоз) г/п 290 т для приема и транспортировки стальковша на участке печи, оборудованная системой управления и взвешивающим устройством.

Корпус печи. Форма и конструкция корпуса дуговой электропечи полностью определяется конфигурацией рабочего пространства, параметры которого обусловливают распределение тепловой энергии. Корпус дуговой сталеплавильной печи (рисунок 3) оснащен рабочим окном, для осмотра рабочего пространства печи, удаления шлака и выполнения различных технологических операций (замер температуры, отбор проб и т.п.).

20

Рисунок 3 -Корпус дуговой электропечи

Основными составными частями рабочего окна являются арка и заслонка с механизмом подъема, которые представляет собой сварные трубчатые водоохлаждаемые конструкции. Под эркером печи закрепляется затвор, который закрывает сталевыпускное отверстие.

Корпус состоит из двух разъемных по границе огнеупорной футеровки и водоохлаждаемых панелей частей - днища и кожуха печи. Днище кожуха печи повторяет конфигурацию ванны печи. По периметру кожуха имеются несколько технологических окон для установки стационарных стеновых топливо-кислородных горелок, инжекторов для подачи порошкообразных материалов, а также отверстие в крышке эркера - для обслуживания сталевыпускного отверстия. В подине имеются три отверстия с креплениями для размещения продувочных пробок.

Огнеупорная футеровка ванны печи, состоящая из подины и боковых стен работает в условиях резких колебаний температуры, больших тепловых нагрузок, механического и химического воздействия шихтовых материалов. С помощью огнеупорных материалов формируют подину, нижнюю часть стен печи и эркер. Футеровку подины выполняют из магнезитовых огнеупорных материалов.

21

Продувочные пробки в количестве 3 штук вмонтированы в подину по окружности, которая концентрична окружности распада электродов, но

несколько превышает ее диаметр. Продувочные пробки размещены вне зоны действия электрической дуги.

Кожух печи формирует свободное пространство и представляет собой водоохлаждаемый трубчатый каркас-коллектор. . С внутренней поверхности в окнах кожуха размещаются стеновые водоохлаждаемые панели. Трубчатый каркас обеспечивает высокую жесткость конструкции, а также служит коллектором охлаждающей воды в системе.

Водоохлаждаемый свод электропечи (рисунок 4) устанавливается на кожух и изолирует сверху рабочее пространство печи. Свод ДСП состоит из центральной и периферийной частей В полностью водоохлаждаемой периферийной части свода предусмотрены отверстия для патрубка газоотсоса и подачи шлакообразующих материалов. Основной несущей конструкцией свода является водоохлаждаемый каркас-коллектор, который представляет собой сварную металлоконструкцию в виде опорной рамы для крепления водоохлаждаемых панелей. Внутреннее и наружное концентрически расположенные кольца каркаса соединены между собой трубчатыми спицами.

Р исунок 4 - Общий вид водоохлаждаемого свода ДСП

22

Патрубок газоотсоса выполнен из продольно закрепленных между собой водоохлаждаемых труб с плоским водоохлаждаемым фланцем. Стыковку патрубка со сводом осуществляют с помощью дополнительного водоохлаждаемого кольца.

Опорная конструкция дуговой сталеплавильной печи представляет собой стальную сварную конструкцию, на верхней горизонтальной раме (платформе) которой установлен корпус печи и роликовый венец системы поворота свода и электродов.

Платформа опирается на два опорных сегмента. Для обеспечения скачивания шлака через порог рабочего окна угол наклона печи составляет около 10 - 12°. Максимальная плавность и быстродействие механизма наклона печи достигается за счет применения гидравлического привода. Давление рабочей жидкости в гидросистеме, создают специальной насосной станцией с гидроаккумуляторами, входящей в состав комплекта оборудования печи.

Подъемно-поворотная система свода и электродов. Раскрытие рабочего пространства ДСП для загрузки шихты бадьями проводится путем подъема и поворота свода с электродами.

Опора электрододержателейимеет в поперечном сечении цилиндрическую форму размещает механизм подъема и поворота свода, а также электродов и может поворачиваться вокруг вертикальной оси.

Токопроводящие электрододержатели ДСП выполнены в виде коробчатого профиля из плакированой медью листовой стали. Электрическая изоляция располагается только на подушке колонны электрододержателя. Зажим электрода и его освобождение производится пружинно-гидравлическим механизмом, состоящим из тарельчатых пружин, гидроцилиндра и прижимного хомута.

Водоохлаждаемый газоход предназначен для отвода печных газов, образующихся в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи, к системе фильтров газоочистки.

23

Водоохлаждаемый газоход представляет собой канал круглого сечения, образованный водоохлаждаемыми элементами. По мере прохождения печных газов по каналу газохода происходит их охлаждение и грубая очистка .[10]

Модульная система MOREMODULESявляется встроенной системой подачи альтернативной энергии в ЭДП. Модули могут работать как горелка, а также как кислородные и углеродные форсунки в различных фазах работы ДСП. Благодаря этому было существует два устройства: Кислородная форсунка OXYGENJETи углеродная форсунка CARBONJET.

Кислородная форсунка снабжена специальной головкой с центральной насадкой для кислородной струи и круглыми насадками для потока газообразного топлива, которая на первой фазе работает как горелка, а на второй фазе как сверхзвуковая форсунка. На фазах, когда отключается питание, таких как выпуск, загрузка, поворот, через все насадки пускается струя воздуха для предотвращения закупорки. Все фазы подачи контролируются автоматически. (Рисунок 5)

Углеродная форсунка снабжена специальной головкой с центральной насадкой для углерода и круглыми насадками для кислорода и газообразного топлива, которая на первой фазе работает как горелка, а на второй фазе как угольная форсунка. На фазах, когда отключается питание через все насадки пускается струя воздуха для предотвращения закупорки. Все фазы подачи контролируются автоматически.(Рисунок 6)

Рисунок 5-Работа кислородной форсунки

24

Рисунок 6 -Работа углеродной форсунки

Форсунки и соответствующие клапанные механизмы предназначены для отдельной подачи и регулировки кислорода и газообразного топлива. Каждая углеродная форсунка имеет дополнительное выходное отверстие для подачи углерода, закачиваемого пневматической системой подачи.

Форсунки располагаются на различных панелях в соответствии со схемой расположения панелей и размещаются в водоохлаждающих коробках, установленных прямо над футеровкой. На рисунке 7 представлены режимы модульного процесса, а также возникновение основных химических реакций.

Кислородные и углеродные форсунки расположены так, чтобы максимизировать кпд альтернативной энергии, а также упростить и ускорить операции в электросталеплавильном цехе. Основные характеристики модулей представлены в таблице 5. [4]

Рисунок 7 - Режимы модульного процесса

25

Таблица 5 - Характеристики модулей

Название форсунки	Количество форсунок	Расход кислорода, м3/ч	Мощность горелки, МВт	Расход углерода, кг/мин
Кислородная форсунка в стенке	4	2100	3,5
Кислородная форсунка ДСП	1	2100	3,5
Углеродная форсунка	3		3,5	15 - 50

Схема ДСП представлена в приложении Б.

В состав основного оборудования установки кош-печь входят следующие узлы:

- водоохлаждаемая крышка (свод) ковша с вытяжным зонтом – 2шт;

- гидравлический механизм подъема/опускания крышки – 2шт;

- водоохлаждаемыеэлектрододержатели – 3шт;

- механизм подъема и поворота электрододержателей на каждое постановочное место стальковша (рабочую позицию);

- печной трансформатор номинальной мощностью 25 МВА;

-вторичный контур печи с водоохлаждаемыми кабелями для подсоединения трансформатора к электрододержателям;

- система водяного охлаждения с распределительным трубопроводом;

- система подачи сжатого воздуха к пневмоцилиндрам управления с распределительным трубопроводом;

- система гидравлики с распределительными трубопроводами;

- насосно-аккумуляторная станция (НАС), общая для печи – ковша, вакууматора, стенда скачивания шлака в составе: резервуар для гидравлической жидкости емк.2000л и 4-х насоса, в т.ч. один в резерве;

- централизованная система смазки с резервуаром вместимостью 10 кг;

- аспирационная система;

- электрооборудование;

26

- вспомогательное оборудование УКП;

- рабочая площадка и металлоконструкции;

- передаточная тележка (сталевоз) г/п 250т для приема, транспортировки стальковша на участке УПК - 2 шт;

- стенд для хранения и свинчивания электродов;

- оборудование донной продувки металла в ковше инертным газом;

- фурма для аварийной продувки ковша инертным газом «сверху» (в случае закупоривания пористых пробок) – 2 шт.

- система подачи присадочной проволоки в ковш – 2 шт (для двух рабочих позиций, каждая на два ручья);

- оборудование для механизированного замера температуры, определения активности кислорода и отбора проб металла в составе двойной фурмы, оснащенной соответствующими зондами – 2 шт;

- система подачи сыпучих материалов и ферросплавов (общая с вакууматором) в составе 11-ти расходных бункеров, 3-х промежуточных бункеров емк. 1,5м³ и ленточного конвейера подачи материалов к УКП.

Таблица 2 – Технические характеристики УКП

Наименование параметра	Единица измерения	Значение
Емкость сталеразливочного ковша	т	160
Масса металла в ковше, номинальная	т	160
Скорость нагрева металла	°С/мин	4,5
Номинальная мощность трансформатора	МВА	25+20%
Номинальное первичное напряжение	кВ	35±10%
Количество фаз	шт	3
Диапазон вторичного напряжения	В	240÷360
Максимальный ток на вторичной обмотке	кА	44,4
Расход электроэнергии	кВтч/т∙°С	0,46
Ход крышки( свода )	мм	600
Угол поворота консолей электрододержателей	град	70
Диаметр графитированных электродов	мм	450
Диаметр распада электродов	мм	750
Ход электродов	мм	5300
Расход графитированных электродов	кг/кВт∙ч	0,010
Расход аргона на донные пробки	м³/ч	2×36
Кол-во систем подачи проволоки	шт/ручьёв	2/4
Количество устройств отбора проб	шт	2
Длительность обработки ковша	мин	55

Обработка металла на установке КП решает следующие задачи:

- нагрев и гомогенизацию металла по температуре и химическому составу;

- десульфурацию;

- корректировку химического состава;

- удаление неметаллических включений;

- является буфером между ДСП и МНРС.

В состав основного оборудования вакууматора входят следующие узлы:

- вакуумная камера с опорным стендом и приямком для аварийного слива металла;

- передвижная водоохлаждаемая крышка вакуум-камеры с устройством визуального наблюдения;

- водоохлаждаемый теплозащитный экран;

- тележка мостового типа с механизмом подъема и перемещения крышки;

- дозирующий бункер объемом 2,5 м³ с вакуумным шлюзовым затвором;

- 4-хступенчатый вакуумный пароэжекторный насос;

- система отсоса и циклоннымпылеотделителем для удаления крупных частиц пыли;

- вакуумный отсечной клапан с поворотной заслонкой для отсоединения вакуумного насоса от вакуум-камеры;

- система подачи аргона для донной продувки ковша;

- система подачи азота для снятия вакуума и к телекамере;

- система подачи легирующих и шлакообразующих материалов в ковш – общая с УПК, с ленточным конвейером подачи материалов к вакууматору;

- система контроля состава отходящих газов;

28

- система управления и контроля технологических параметров процесса АСУТП/КИПиА;

- система гидравлики с распределительным трубопроводом. НАС – общая для комплекса внепечной обработки;

- система водяного охлаждения с распределительным трубопроводом;

- системы подачи сжатого воздуха для пневмоцилиндров исполнительных механизмов вакууматора и вакуумного насоса с распределительными трубопроводами.

Технические характеристики двухкамерноговакууматора приведены в таблице 3.

Таблица 3- Технические характеристики двухкамерноговакууматора

Наименование параметра	Единицы измерения	Величина
Емкость сталеразливочного ковша	т	160
Масса металла в ковше, номинальная	т	160
Высота вакуум-камеры, общая	мм	6840
Диаметр вакуум-камеры	мм	7000
Количество камер	шт	2
Количество крышек	шт	1
Ход крышки	мм	400
Ход тележки крышки	мм	8500
Количество ступеней/эжекторов	шт/шт	4/7
Пылеотделитель циклонный	шт	1
Продолжительность вакуумной обработки	мин	55
(включая набор вакуума, не более) в т.ч.: - время работы насоса - время подачи материалов	мин мин мин	(5) 35 20
Остаточное давление в вакуумной камере:
- номинальное	мм рт. ст.	0,5
- минимальное	мм рт. ст.	0,3
Мощность всасывания насосом сухого воздуха при Р=0,5 бар и t=20 0С	кг/час	400
Расход пара	т/час	16
Давление пара	Мпа	1,2
Температура пара	С	205 240
Годовой фонд рабочего времени	час	1720
Объем обработки жидкой стали	тыс.т/год	312

Для ускорения процесса плавления шихты применяются следующие средства интенсификации:

- пять кислородных модулей Данарк, конструкции Даниели, с возможностью работы в качестве горелки;

- три угольных инжектора с возможностью работы в качестве кислородного модуля.

Характеристики горелок:

- мощность, МВт 8х3,5

- расход кислорода, Нм³/т 5х2520

- расход угольного топлива, кг/мин 3х40

- расход природного газа, Нм³/т 8х377.

Кислород, вносимый в ванну печи используется для следующих целей:

- интенсификация процесса расплавления металлошихты в зонах, на которые не распространяется прямое действие электрических дуг или газокислородных горелок;

- перемешивание расплавленного металла по ходу технологического процесса выплавки стали, что обеспечивает получение однородного химического состава и температуры стали перед выпуском плавки из печи;

-окисление углерода в металле с выделением дополнительной энергии.

Для перемешивания металла, усреднения его по химическому составу и температуре в подине ДСП установлены три пористых пробки для продувки аргоном.

Этот зонд используется для измерения окисленности стали в диапазоне 50- 1000 ppm и более в не содержащих алюминий расплавах.

30

Зонд Celoxstandardможет быть использован в электродуговых печах и конверторах для определения углерода в конце продувки кислорода, но ни в коем случае его нельзя использовать для определения алюминия.

Система Celox для измерения активности кислорода и температуры стали.

На рисунке 1 показан состав оборудования, необходимого для измерения температуры и окисленности стали системой Celox:

- зонд Celox;

- погружной жезл с контактным блоком и внутренним компенсационным кабелем;

-внешний компенсационный кабель, соединяющий погружной жезл и регистрирующий прибор;

- регистрирующий прибор Multi-LabCelox.

Описание физико-химических процессов в основных агрегатах.

В течение последних лет электрические дуговые печи стали меньше использоваться во многих металлургических операциях, которые в настоящее время успешно продолжаются в ковше после выпуска. Эта тенденция стала развиваться в основном из-за того, что сверхмощные печи могут быть эффективными только во время цикла расплавления. В результате ЭДП используются для производства расплавленного металла стандартного состава и температуры, готового для окончательной обработки и корректировки на предприятиях внепечной металлургии.

Период окисления плавки фактически начинается с момента начала образования ванна жидкого металла под электродами. Степень окисления ванны расплавленного металла определяется следующим:

• Химические и физические характеристики шихты (например: легковесный скрап будет окисляться в атмосфере печи в большей степени, чем тяжеловесный скрап, чугун, железные катыши и т.д.);

• Приток воздуха в печь;

31

Содержание углеводорода в плавке должно обязательно регулироваться с тем, чтобы поддерживать активное кипение, обеспечивающее перемешивание металла и таким образом поддерживалась равномерная температура и химический состав, минимизировался уровень азота и водорода, а также обеспечивалось хорошее взаимодействие между шлаком и металлом. Подача кислорода и сопутствующего шлака, а также перемешивание металла значительно улучшают скорость реакции. По мере окисления температура ванны увеличивается, и углеродистое кипение становится еще более интенсивным. Увеличивающаяся текучесть стальной ванны способствует удалению неметаллических крупных включений в шлак. [4] Реакцию окисления углерода, растворенного в металле можно написать в следующем виде:

[C] + [O] = {CO} (1)

(2)

где [C]; [O] - концентрации растворенных в металле углерода и кислорода;

К- константа химической реакции (1).

Как следует из уравнения для константы, при заданном значении р_со произведение концентрации углерода и растворенного кислорода есть величина постоянная. Следовательно, от концентрации углерода зависит концентрация кислорода в металле. Чем выше содержание углерода в металле, тем ниже содержание кислорода в нем и наоборот.

Окисление и восстановление марганца. Марганец как элемент, обладающий высоким сродством к кислороду, легко окисляется. Реакции окисления и восстановления марганца можно представить следующим образом:

32

[Mn] + [O] (MnO) (3)

[Mn] + (FeO) (MnO) + [Fe] (4)

С повышением температуры и основности шлака концентрация марганца в металле увеличивается. Это указывает на то, что реакция окисления марганца достигает равновесия, и окислительный процесс сменяется восстановительным. Поскольку почти все стали содержат марганец, то его восстановление в процессах плавки - явление желательное.

Окисление и восстановление кремния. Кремний обладает еще большим сродством к кислороду, чем марганец, и практически полностью окисляется уже в период плавления. Окисление кремния происходит по реакциям:

[Si] + 2[O] = (SiO₂) (5)

[Si] + 2(FeO) = (SiO₂) + 2 [Fe] (6)

При плавке под основным шлаком SiO₂ связывается в прочныйсиликаткальция (CaO)₂•SiO₂, что обеспечивает почти полное окисление кремния, содержащегося в шихте.

Окисление и восстановление фосфора. Фосфор в стали является вредной примесью, отрицательно влияющей на ее механические свойства. Поэтому содержание фосфора в стали в зависимости от ее назначения. Удаление фосфора зависит от валентности шлака и содержания в нем оксида железа, поскольку пятивалентный оксид фтора, получаемый в результате реакции между фосфором и оксидом железа, фиксируется в шлаке свободной известью, такой как фосфат кальция. Удаление фосфора поддерживается низкой температурой, при этом плавка должна разрабатываться таким образом, чтобы основной фосфор удалялся на ранней стадии процесса, до того как он вернется в стальную ванну при более высокой температуре.

33

Это можно получить, когда пузырчатый основной шлак может вытекать из печи,

удаляя, таким образом, значительную часть фосфора из системы шлак-металл.

Окисление фосфора можно представить следующим образом:

2[P] + 5(FeO) = (P₂O₅) + 5[Fe] (7)

(P₂O₅) + 3(FeO) = (FeO)₃• P₂O₅ (8)

(FeO)₃•P₂O₅ + 4(CaO) = (CaO)₄•P₂O₅ + 3(FeO) (9)

2P + 5(FeO) + 4(CaO) = (CaO)₄•P₂O₅ + 5Fe (10)

После выпуска металла из плавильного агрегата все дальнейшие шаги по доводке стали по химическому составу и температуре выполняются исключительно в печь-ковше.В ходе обработки стали в ковше могут выполняться следующие операции: гомогенизация металла по температуре и химическому составу, корректировка химического состава стали путем присадки соответствующих лигатур, удаление вредных примессей, доведение температуры метала до регламентируемого технологией значения, рафинирование стали по неметаллическим включениям, управление составом шлака.

Десульфация стали. Сера, также как и фосфор, является вредной примесью в стали. Удаление серы можно представить в виде реакции

Fe_ж + [S] +(CaO) = (CaS) + (FeO) (11)

34

Коэффициент распределения серы

L = (S)/[S] = K(CaO)/(FeO) (12)

Из уравнения следует, что повышение основности и снижение окисленности шлака способствует десульфации. Положительную роль оказывает также повышение температуры металла и активное перемешивание ванны.

Раскисление стали. Для снижения содержания кислорода в стали проводят ее раскисление.. Раскисление - это процесс удаления кислорода, растворенного в стали, путем связывания его в оксиды различных металлов, имеющих большее сродство к кислороду, чем железо.Наиболее распространенными раскислителями являются марганец и кремний, используемые в виде ферросплавов, и алюминий.

Реакции раскисления можно представить следующим образом:

[O] + [Mn] = (MnO) (13)

2[O] + [Si] = (SiO₂) (14)

3[O] + 2[Al] = (Al₂O₃) (15)

Обработка жидкой стали аргоном в ковше является наиболее простым способом повышения качества металла. Аргон вдувают в жидкую сталь через пористые которые устанавливают в днище ковша. Аргон не растворяется в жидкой стали, поэтому при продувке металла аргоном в объеме жидкой стали образуется большое количество пузырей, которые интенсивно перемешивают металл и выносят на его поверхность неметаллические включения.

Основная идея технологии вакуумной обработки стали исходит из термодинамической возможности смещения равновесия химических реакций в сторону выделения газообразных продуктов в результате снижения

35

атмосферного давления.

Прежде всего, это относится к растворенному в стали водороду, азоту, а также кислороду. При этом в результате химической реакции с углеродом кислород выделяется из расплава в виде оксидов углерода, обеспечивая наряду с раскислением обезуглероживание стали. Газообразные продукты реакции окисления углерода выделяются в глубинных слоях расплава и облегчают экстракцию растворенного в металле водорода и азота. 

Оборудование и приборы для контроля качества продукции.

Получение высокого качества стали и эффективность процессов еѐ производства требует быстрого и эффективного контроля рафинировочных процессов, протекающих в сталеплавильных печах, и процессов обработки стали в агрегатах внепечной обработки.

Система измерения окисленностирасплава Celox

Областью применения прибора является измерение температуры стали, активности кислорода, измерение активности кислорода в шлаке, а также расчёты содержания углерода или алюминия в стали.

Активность кислорода и температура жидкой стали измеряются кислородными зондами Celox(Целокс), для раздельного измерения температуры и активности кислорода в шлаке используются соответственно зонды Positherm(Позитерм) или Celox-SLAC(Целокс Шлак).[6]

Зонд Celox включает высокотемпературную гальваническую электрохимическую ячейку (датчик окисленности) и Pt/PtRh термопару. Выводы электродов гальванической ячейки, термоэлектродов термопары и токосъёмника ванны выходят на контактную головку зонда, которая при надевании зонда на погружной жезл входит в соединение с его контактным блоком. Датчик окисленности и термопара смонтированы в коническом керамическом корпусе и защищены стальным и картонным шлакозащитными колпачками, предохраняющими их от контакта с жидким шлаком при погружении зонда в ванну.

36

Токосъёмник ванны выполнен в виде стального кольца.

Пара Fe-Mo образует термопару, которая в при 1500 – 1600 С генерирует термоЭДС около 24 мВ. Керамический корпус запрессован в торец картонной гильзы, защищающей погружной жезл от воздействия жидкой стали.

Определение активности кислорода в жидких металлах основано на использовании выскотемпературнойгальванической электрохимической ячейки с твѐрдым электролитом из стабилизированной оксидом магния двуокиси циркония.В этой ячейке твѐрдый электролит обеспечивает перенос ионов кислорода между анализируемым жидким металлом и эталонным электродом. В результате в ячейке возникает разность потенциалов, пропорциональная логарифму отношению парциальных давлений кислорода, равновесных с анализируемым расплавом и с материалом эталонного электрода.

Определение углерода с помощью зонда основано на равновесии между углеродом и кислородом в конце продувки ванны кислородом. При высоком содержании кислорода и соответственно низком содержании углерода точность предсказания углерода составляет 10 % . до содержания углерода максимально 0,15 %

Зонд CeloxAlобеспечивает высокую точность определения содержания растворенного Alпри низких содержаниях, так как очень небольшому изменению содержания растворенного Alсоответствует значительное изменение ЭДС. Зонд Celoxпозволяет оператору рассчитать массу добавки алюминия не только для раскислениястали (т.е. снижения содержания кислорода), но также и рассчитать массу присадки алюминия, необходимую для получения заданного содержания алюминия в стали. Степень усвоения алюминия при этом может сильно изменяться в зависимости от окисленностишлака и количества печного шлака, попавшего в сталеразливочный ковш.

37

Разность между общим содержанием алюминия и содержанием растворенного алюминия, определѐнного зондом Celox, даѐт представление о загрязненности стали неметаллическими включениями. В конце обработки эти величины разнятся незначительно.

Зонд СeloxSlag-аналогично другим зондам погружается в сталь через слой жидкого покровного шлака. При прохождении слоя жидкого покровного шлакапоследний намораживается на поверхности твердого электролита датчика окисленности, являющегося чувствительным этого зонда. Попадая вжидкуюсталь, датчик окисленностии шлак намороженный на нѐм приходятв термодинамическое равновесие с металлом.Зонд Сelox-SLAC может применяться только для измерений в ковше в диапазоне температур 1570-1650°С с содержание FeO - 0.2 - 30%

На рисунке 1 показан состав оборудования, необходимого для измерения температуры и окисленности стали системой Celox: Зонд Celox, погружной жезл с контактным блоком и внутренним компенсационным кабелем,внешний компенсационный кабель, соединяющий погружной жезл и регистрирующий прибор, регистрирующий прибор Multi-LabCelox

Рисунок 1- Система Celox

Пробоотборник жидкого металла

Пробоотборник жидкого металла ЕВРАЗСАМП является изделием разового применения.

38

Пробоотборники типа ESU предназначены для безопасного, быстрого и прямого взятия проб с целью контроля химического состава чугуна и стали в сталеплавильных агрегатах.

Пробоотборник типа ESU, изображённый на рисунке 2, состоит из песчаной головки поз. 1 и картонной гильзы поз. 2. Головка закреплена на конце картонной гильзы. На входном канале поз. 4 пробоотборника расположен шлакозащитный колпачок. Он обеспечивает задержку заполнения кристаллизационной камеры пробоотборника от шлака, что делает пробу более однородной и улучшает качество отбираемой пробы.

Пробоотборник ЕВРАЗСАМП погружается в расплавленный металл не более 2/3 своей длины (L) и на время, достаточное для заполнения пробницы. После отбора пробы пробоотборник разрушается и вынимается проба, которая отправляется для исследования в лабораторию. Пробы имеют форму диска (цилиндра) диаметром 35 мм, в зависимости от исполнения сменного блока могут иметь различную толщину (Н) от 5 до 12 мм. Толщина получаемой пробы обозначается на головке пробоотборника при помощи специальной маркировки поз. 3 в форме звездочки. Количество зубьев звездочки обозначает определенную толщину пробы (1—5 мм; 2-6 мм; 3-8 мм; 4-10 мм; 5-12 мм).

Для получения наиболее качественной исследуемой поверхности, соответствующей требованиям, пробы рекомендуется обрабатывать, снимая от 0,5 до 2,0 мм поверхностного слоя.

Рисунок 2 – Пробоотборник

1 - песчаная головка; 2 - картонная гильза; 3 - маркер толщины;4- входной канал с колпачком; 5 - входной канал для стержневой пробы

Технические характеристики:

Температура расплава 1000-2000 °С

Оптимально время нахождения в расплаве 3-4 сек. [7]

Система измерения водорода в металле Hidris

Принцип действия: несущая гелий-азотная газовая смесь известного состава продувается через анализируемый расплав. Анализатор сравнивает содержание азота в смеси до и после прохождения через расплав с помощью детектора теплопроводности

Основные компоненты системыNitris:

Процессорный блок-управляет процессом измерения и отображает ход и результат.

Пневматический блок–обеспечивает подготовку, продувку через анализируемый металл и последующее улавливание несущей гелий-азотной газовой смеси

Пневматический кабель-соединяет пневматический блок и погружной зонд Nitrisкоторый обеспечивает прохождение гелий-азотной газовой смеси через расплав

Ограничения в применении системы Hidris:

а) содержание кислорода не должно превышать 200 ppm

б) содержание титана не должно быть выше 0,08 %

с) содержание серы не должно быть выше 0,2 %

д) температура стали не должна быть выше 1680 °С

40

Подъемно-транспортное оборудование цеха

На участке печного пролёта уложено три рельсовых пути под самоходные дизельные скраповозы для приёма гружёных и отправки порожних корзин. Также имеется тележка передаточная г/п 10 т для транспортировки узлов оборудования ЭСПЦ в механическую мастерскую на ремонт и её рельсовый путь и тележка передаточная г/п 20 т для транспортировки оборудования установок внепечной обработки стали на ремонт и её рельсовый путь. Слив стали из ДСП производится в сталеразливочный ковш вместимостью 160 т, оборудованный шиберным затвором и системой донной продувки металла аргоном. Пролёт обслуживается мостовым электрическим завалочным краном г/п200 (280)/50+8 т с тензометрическими весами на главном подъёме и с отметкой головки подкранового рельса +27.000 мм. В торцах пролёта предусмотрены автовъезды для подачи в пролёт материалов и вывоза отходов производства.

В пролёте сыпучих и ферросплавов размещаются оборудование системы подачи сыпучих, ферросплавов и металлизованных брикетов в составе: бункерной эстакады из 17 расходных бункеров, весодозирующего и транспортного оборудования. Оборудование пролёта обслуживается краном мостовым электрическим общего назначения г/п 15 т с отм. головки подкранового рельса +35.900 мм. В торце пролёта предусмотренавтовъезд.

Раздаточный пролёт обслуживается мостовым электрическим литейным краном г/п 280/80+5 т и мостовым электрическим краном общего назначения г/п 120+30 т с отметкой головки подкрановых рельсов +25.200 мм.В торцах пролёта и в районе закрома для слива шлака предусмотрены автовъезды для подачи в пролёт материалов и вывоза отходов производства.

В разливочном пролёте размещается тележка передаточная г/п 50 т для транспортировки сменного оборудования МНРС на ремонт и её путь.Пролёт обслуживается двумя мостовыми электрическими кранами общего назначения г/п 90/20 т с отметкой головки подкрановых рельсов +25.200 мм.

41

В торцах пролёта предусмотрены автовъезды для подачи в пролёт материалов и вывоза отходов производства.

Кран мостовой грузоподъемностью 90/20 т

Кран выполняет технологические операции: транспортировку порожних промежуточных ковшей емкостью 36 т; кантовку промежуточного ковша; транспортировку огнеупорных материалов к месту ремонта; транспортировку боя огнеупоров, отходов производства и другие работы. Техническая характеристика представлена в таблице 3

Таблица 3 – Техническая характеристика

Наименование параметра, единица измерения	Значения
Грузоподъемность крана, т:
главного подъема	90
вспомогательного подъема	20
Диапазон подъема, м, не более:
главного подъема	28
вспомогательного подъема	30
Скорость, м/мин:
главного подъема:
при работе с номинальным грузом	6
при работе без груза	12,5
вспомогательного подъема	12,5
передвижения тележки	31,5
передвижения крана	63
Максимальное давление колеса крана на рельс, кН	450
Масса крана, т	125
Установленная мощность двигателей, (при ПВ 40%), кВт.	254,5
Рабочее оборудование кранов	Однорогий крюк на главном подъеме.Однорогий крюк на вспомогательном подъеме. Второй кран оборудуется электромагнитом М62К на вспомогательном подъеме.

Конструкция крана состоит из моста, по рельсам которого перемещается грузовая тележка. Управление краном производится из кабины крановщика, расположенной под рабочей площадкой моста.

42

Основные правила техники безопасности и охраны труда на ЛПК.

В рабочем проекте предусматриваются следующие мероприятия по приведению количественных и качественных характеристик вредных и опасных производственных факторов электросталеплавильного производства до требуемых нормативными актами по охране труда величин или по защите работающих от их воздействия:

– объемно-планировочные решения по размещению в зданиях ЛПЦ технологического оборудования, обеспечивающие безопасную его эксплуатацию, удобство обслуживания и ремонта;

– специализация пролетов и участков в зданиях ЛПЦ с целью улучшения организации работ и условий труда работающих;

– механизация тяжелых и трудоемких работ на основных и вспомогательных операциях, в том числе:

- механизированная система подачи дозированных порций материалов в дуговую печь, сталеразливочный ковш на выпуске плавки, печь-ковш, вакууматор, включая тракт подачи материалов в цех, цеховой конвейер для загрузки расходных бункеров;

- механизированный отбор проб металла и шлака в ДСП, печи-ковше, вакууматоре, из промковша при разливке МНЛЗ;

- транспортировка проб системой пневмопочты в ЦЗЛ;

- механизированные стенды для свинчивания электродов дуговой печи и печи-ковша;

- системы подачи проволоки с помощью трайбаппарата на печи-ковше и вакууматоре;

- механизированная подача порошковой смеси для смазки кристаллизатора;

- манипулятор для установки защитных труб между сталь- и промковшом на МНЛЗ;

- механизация обслуживания и ремонтов оборудования, включая заправочную машину для электропечи, машину для очистки рабочего окна,

43

машину для ломки футеровки стальковшей и стенд для удаления скардовин, установки для нанесения и ремонта футеровки сталь- и промковшей и др.;

– автоматизация технологических процессов: основное технологическое оборудование ЛПЦ и ОПЛ поставляется комплектно, включая современные системы автоматизации процессов выплавки, внепечной обработки, разливки стали на МНЛЗ, переработки лома на пресс-ножницах;

– дистанционное управление процессами, агрегатами, системами из изолированных постов и пультов управления (пресс-ножниц, скраповозами, ДСП, печи-ковша, машины скачивания шлака, вакууматора, МНЛЗ, системы подачи материалов);

– установка на всех движущихся машинах и механизмах (скраповозах, сталевозах ДСП и печи-ковша; передаточных тележках и др.) конечных выключателей (ограничителей хода), автоматически срабатывающих при достижении механизмом предельно установленных параметров хода;

– все виды защиты работающих от поражения электрическим током: в комплекте поставки каждого агрегата предусмотрено необходимое количество блокировок, пусковых и управляющих устройств, в т.ч. для электропечи, печи-ковша, вакууматора, машины скачивания шлака, МНЛЗ, пресс-ножниц;

– световая и звуковая сигнализация, знаки безопасности в местах повышенной опасности для извещения о пуске и остановке оборудования, о нарушении его нормального режима работы;

– снабжение водой для охлаждения всех нагревающихся элементов технологического оборудования – бесперебойное. В случае отключения основного, предусмотрено аварийное водоснабжение;

– приямки для аварийного слива металла из стальковша при обработке на установке печь-ковш и вакууматоре;

– аварийная емкость (стальковш), обеспечивающая прием металла и шлака из сталеразливочного ковша на МНЛЗ;

44

– комплект аварийных футерованных емкостей, обеспечивающих прием металла и шлака из промежуточных ковшей;

– устройство аспирационной системы для улавливания, эвакуации и очистки пылегазовыделений, образующихся в рабочей зоне. Кроме того, предусмотрены местные отсосы и вытяжки в местах перегрузки пылящих материалов (бункерная эстакада) и местах газовыделений (устройства для сушки и разогрева футеровки стальковшей и промковшей);

– устройство в ЛПЦ и УПЛ площадок, в т.ч. рабочих, обслуживающих, ходовых и посадочных на краны, а также проходов и лестниц с ограждением их перилами высотой не менее 1 м со сплошной обортовкой по низу – для обеспечения безопасного доступа обслуживающего персонала на рабочие места;

– полы рабочих площадок электропечи, печи-ковша, вакууматора, разливочной площадки МНЛЗ выполняются из прочных износоустойчивых материалов с нескользкой поверхностью;

– лестницы к рабочим площадкам имеют угол наклона, не превышающий 45 ⁰;

– ограждение движущихся частей оборудования;

– все монтажные проёмы, приямки ограждаются перилами и перекрываются щитами заподлицо с полом;

– установка на стенах и своде участка скачивания шлака из электропечи водоохлаждаемых панелей – для снижения температурного воздействия расплавленного шлака на металлоконструкции рабочей площадки и оборудование в районе электропечи;

– футеровка огнеупорным кирпичом металлоконструкций рабочих площадок электропечи, печи-ковша, вакууматора в зонах, подверженных температурному воздействию расплавленного металла;

– установка теплозащитных экранов с целью защиты обслуживающего персонала и оборудования от лучистой энергии расплавленного металла и шлака.

45