Отчет по практике: Организация производства на Магнитогорском металлургическом комбинате в электросталеплавильном цехе

Отчет по практике: Организация производства на Магнитогорском металлургическом комбинате в электросталеплавильном цехе

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Магнитогорский государственный технический

Университет им. Г.И. Носова

Отчет

по технологической практике

Организация производства на Магнитогорском металлургическом комбинате в ЭСПЦ

Составил студент гр. МСЭ-06

Самохвалов П.А.

Магнитогорск

2009

Содержание

сталь плавка разливка

Введение

1. Основы технологии выплавки стали в электродуговых печах

1.1 Состояние и история развития выплавки стали в дуговых электропечах

1.2 Шихтовые материалы

1.3 Технология выплавки стали на свежей углеродистой шихте с окислением

2. Выплавка стали в двухванном сталеплавильном агрегате

2.1. Шихтовые материалы

2.2 Принцип работы двухванной печи

2.3Шихтовка плавки

2.4 Заправка шихты и закрытие сталеплавильного отверстия

2.5 Завалка и прогрев шихты

2.6 Заливка чугуна, плавление и доводка

2.7 Окончание доводки

3. Внеагрегатная обработка метала в цехе

3.1 Обработка стали на установке “ПЕЧЬ-КОВШ”

3.1.1 Назначение установки “печь - ковш”

3.1.2 Материалы и требования, предъявляемые к ним

3.1.3 Подготовка УПК к работе

3.1.4 Технология обработки металла на УПК

3.1.4.1 Обработка стали по схеме: конвертер – УПК –МНЛЗ

3.1.4.2 Обработка стали по схеме: конвертер – установка вакуумирования –УПК –МНЛЗ

3.1.4.3 Доводка плавки аварийной верхней фурмой

3.2 Обработка металла на агрегатах доводки стали

3.2.1 Общее устройство агрегатов доводки стали в ковше

3.2.2 Технологическая схема обработки металла на АДС и на УУПС

3.2.3 Усреднительная продувка

3.2.4 Окончание обработки стали

4. Разливка стали на сортовых МНЛЗ

4.1 Общие положения

4.2 Подготовка МНЛЗ к разливке стали

4.3 Способ разливки стали открытой струей

4.4 Способ разливки слали закрытой струей

Библиографический список

Введение

Датой рождения сталеплавильного производства на одном из крупнейших металлургических предприятий в мире — Магнитогорском металлургическом комбинате — можно считать 1933 г., когда 8 июля состоялся выпуск первой плавки стали из мартеновской печи № 1, а затем введены в эксплуатацию еще три подобных агрегата. В том же 1933 г. были введены в эксплуатацию еще три мартеновские печи, в 1936 г. закончено строительство мартеновского цеха в составе 12-ти 150-т печей. Всего до начала Великой Отечественной войны на ММК было построено 17 мартеновских печей и комбинат стал одним из крупнейших производителей стали не только в стране, но и в мире.[4]

Для нужд вооруженных сил страны практически одновременно с вводом мартеновского цеха № 1 освоено производство снарядной, а затем в 1941 г. и броневой стали. Новая технология выплавки броневой стали в большегрузных мартеновских печах с основным подом была разработана и освоена специалистами комбината в содружестве с ленинградскими учеными в течение 1941—1945 гг., суммарный объем выплавки стали нашел отражение в выпуске для нужд фронта каждого второго танка и каждого третьего снаряда из продукции ММК.

В послевоенное время сталелитейное производство на ММК получило дальнейшее развитие. Число мартеновских печей достигло 35. Среди них были и спроектированные металлургами Магнитки крупнейшие в мире мартеновские агрегаты. В середине 50-х годов прошлого века на комбинате впервые в СССР были построены и успешно освоены одноканальные мартеновские печи. В 1959 г. последние трехканальные печи переведены на одноканальные. В 1961 г. в мартеновском цехе № 1 построена первая в стране 900-т мартеновская печь. В 1966 г. мартеновская печь № 29 переоборудована в двухванный сталеплавильный агрегат — фактически в стационарный конвертер непрерывного действия. Всего на комбинате впоследствии было создано пять двухванных печей. В 50—60-е годы по производительности труда, съему стали с одного квадратного метра площади пода мартеновских печей Магнитогорский металлургический комбинат значительно превосходил аналогичные показатели работы лучших металлургических предприятий США.

Следует отметить, что в 60-е годы прошлого века в мире происходил переход от устаревшего мартеновского способа на кислородно-конвертерный, тогда же было принято решение о строительстве на ММК аналогичного современного цеха. Однако путь от намерений до выхода Постановления правительства занял долгие 20 лет. Только в 1985 г. вышло распоряжение Совета Министров СССР и начато строительство современного кислородно-конвертерного цеха с непрерывной разливкой стали. В это время на ММК годовой объем производства стали был более 16 млн т (на 35 печах в трех мартеновских цехах), что составило 11 % общего производства стали в СССР, но вся сталь была произведена уже устаревшим к тому времени мартеновским способом с разливкой в изложницы.

В конце 1990 г. на ММК освоена выплавка и получена первая сталь в большегрузных 360-т конвертерах. В общем строительство кислородно-конвертерного цеха разбито на два этапа: I — два конвертера и три МНЛЗ и II — один конвертер и одна МНЛЗ.

Успешное освоение и вывод на проектную мощность нового производства произошло путем увеличения продолжительности кампании конвертеров, разработки и внедрения комплекса технических и технологических мероприятий, в частности, изменения структуры используемых огнеупоров, схемы кладки и толщины рабочего слоя футеровки, нанесения шлакового гарнисажа и локального торкретирования футеровки, изменение дутьевого, шлакового и температурного режимов плавки, а также рациональной организации работы всех служб цеха.

С 1997 г. нанесение шлакового гарнисажа проводили раздувом шлака фурмами установок факельного торкретирования, на которые были наварены головки кислородных фурм; при этом расход азота колебался от 350 до 650 м3/мин.

С ноября 1999 г. раздув шлака проводят азотом через кислородную фурму с расходом 850—1100 м3/мин.

Увеличение расхода азота дало возможность снизить продолжительность надува гарнисажа, достаточного для полной защиты кладки на одну плавку, до 3—4 мин и увеличить количество надувок до 95,9 %.

Изменение технологических параметров нанесения гарнисажа позволило получить сплошной защитный слой шлака в верхнем конусе конвертера, что обеспечило повышение стойкости футеровки конвертера в верхнем конусе вследствие снижения окисления изделий воздухом, поступающим в конвертер, и исключения резкого колебания температуры на поверхности огнеупора.

Совместно с ОАО "Комбинат "Магнезит" была разработана конструкция "зонной" футеровки с использованием в местах локального износа изделий с содержанием более 96 % Мg0.

С 1996 г. ОАО ММК перешел на использование в конвертерах только периклазоуглеродистых изделий ОАО "Комбинат "Магнезит". В 2007 г. средняя стойкость футеровки составила 4745 плавок, а максимальная — 5584 плавки.

До 1994 г. в цехе применяли шестисопловые продувочные фурмы с критическим диаметром сопла 42 мм и радиальным расположением сопел. В 1994 г. после опытно-промышленных испытаний цех был переведен на продувку плавок шестисопловыми продувочными фурмами с тангенциальным расположением сопел конструкции ООО "НТПФ "Эталон". Использование фурм новой конструкции позволило сократить продолжительность продувки, улучшить управляемость плавкой, перемешиваемость ванны, снизить окисленность шлака. Однако при этом повысился износ футеровки конвертера из-за изменения топографии истечения струи.

Уменьшить износ футеровки пытались добиться путем снижения интенсивности продувки. При этом произошло отклонение параметров струи кислорода от расчетных, что осложнило управление дутьевым и шлаковым режимами плавками, а также явилось одной из причин преждевременного выхода фурм из строя.

Для работы с более низкой интенсивностью при сборке фурм стали использовать латунные вставки, позволяющие уменьшить критический диаметр сопла до 39 или 38 мм.

Результаты технологических испытаний показали работоспособность фурм новой конструкции. Для каждого типоразмера фурм была проведена отработка дутьевого и шлакового режимов, были определены оптимальные интенсивности и режимы продувки плавок и разработана схема перехода с одного типоразмера на другой.

Внедрение данной технологии позволило обеспечить более ровный износ футеровки конвертера по ходу кампании, значительно уменьшить количество выносов и выбросов металла и шлака, а также связанных с этим аварийных простоев, характерных для начала кампании.

В 2000—2001 проведена замена двух МНЛЗ, позволившая увеличить их производительность практически в два раза, реконструированы и автоматизированы два первых конвертера.

С пуском в эксплуатацию в феврале 2002 г. лазерной измерительной системы LR 2000 DELТА появилась возможность корректировать толщину футеровки по ходу кампании и изменять и расширять зоны применения различных изделий.

Большое влияние на стойкость футеровки конвертера оказывает стойкость леточного узла. Частые остановки конвертера на горячие ремонты леток из-за их низкой стойкости неблагоприятно влияют на стойкость огнеупоров из-за возникновения термических ударов, вследствие чего происходит скалывание и последующее обрушение футеровки.

В настоящее время в конвертерах используют конусообразные, бесступенчатые летки переменного диаметра ПУПЛ-2 х 200/170. Применение таких леток позволяет достичь средней стойкости в 127 плавок при стойкости леток, выполненных штучными изделиями, 60—65 плавок. В 2007 г. испытаны сталевыпускные каналы фирмы "РХИ", стойкость которых составила 180—200 плавок.

Разработанная на комбинате технология получения особомалосернистой стали включает выплавку в конвертере полупродукта из чистой металлошихты и внепечную обработку металла твердыми шлакообразующими смесями на основе системы СаО—А1203 в двухпозиционном агрегате ковш-печь. Проектная производительность АКП конструкции фирмы "Fuchs Systemtechnik", введенном в 2000 г., составляет 5,5 млн т в год. Это позволило увеличить выпуск стали автолистовой, трубной с содержанием S < 0,01 % и специального назначения с S < 0,005 %.

Для обеспечения возможности производства особонизкоуглеродистой стали (< 0,006 % С) на установке циркуляционного вакуумирования стационарно установили в колпаке вакуум-камеры фурму конструкции фирмы "Эталон" для подачи кислорода (расход — от 200 до 2000 м /ч). Это позволило обрабатывать сталь с повышенным содержанием углерода и вести нагрев вакуум-камеры в межплавочный период, отказавшись от электронагрева. Кроме этого, увеличили число аргонных фурм во всасывающем патрубке вакууматора с 6 до 12 и применили щелевые сопла шириной 3 мм, что позволило превысить расход аргона, улучшить циркуляцию и обеспечить стабильную работу в течение всей кампании вакууматора. Процесс вакуумирования контролируется по составу отходящих газов с помощью газоанализатора. Вакуумная обработка стали 08Ю позволила довести выход холоднокатаного листа группы вытяжки ОСВ до 98 %.

Предусмотрена продувка металла в ковше аргоном через специальные донные дутьевые устройства.

Заключительным этапом реконструкции сталеплавильного производства явилось строительство электросталеплавильного комплекса, замещающего мартеновский цех с тремя 280-т печами, двумя двухванными агрегатами и четырьмя площадками для разливки стали в изложницы, годовой производительностью около 2,5 млн т стали.

В 2004 г. вначале была исключена из технологической цепочки производства стали разливка в изложницы, замененная двумя современными сортовыми МНЛЗ, изготовленными фирмой "ФАИ". Для подготовки стали к разливке построен агрегат ковш-печь. В 2006 г. были введены в эксплуатацию две крупнейшие в России электропечи суммарной годовой производительностью 4 млн т стали, второй агрегат ковш-печь и новая слябовая МНЛЗ с вертикальным участком. Обновление агрегатов доводки для обеспечения подготовки стали к разливке, отвечающих современным требованиям, закончено в 2008 г., когда в ЭСПЦ ввели в эксплуатацию третий АКП.

Технология производства литой заготовки в ЭСПЦ включает передовые технологии выплавки стали, внепечной обработки и непрерывной разливки. Основные элементы технологии выплавки в ДСП:

- работа с загрузкой шихты на жидкий остаток от предыдущей плавки (5—15 %);

- возможность подачи в печь сыпучих материалов (извести, кокса, плавикового шпата) через отверстие в своде печи без отключения электроэнергии;

- работа электрических дуг со вспененным шлаком, который наводят путем вдувания порошковых углеродсодержащих материалов (как известно, вспененный шлак закрывает дуги, защищая стеновые панели от теплового излучения и улучшая усвоение энергии дуг ванной);

- выпуск металла из печи без шлака с помощью эркерного устройства;

- нагрев лома в период плавления комбинированными топливно-кислородными горелками;

- донная продувка ванны через продувочные пористые блоки;

- возможность работы печи как без жидкого чугуна (100% лома), так и с жидким чугуном (до 40 %).

Значительные потери тепла с охлаждающей водой, пропорциональные длительности плавки, диктуют необходимость вести плавку в сверхмощных ДСП с минимальной выдержкой в печи после расплавливания. Соответственно технология плавки предусматривает вынесение операции рафинирования, раскисления и доведение металла по химическому составу до заданного из печи в АКП.

В настоящее время ОАО ММК имеет мощности по производству 14 млн т стали, получаемой в конвертерах и ДСП с последующей обработкой в АКП и разливкой на МНЛЗ.

Учитывая требования времени по освоению и производству уникальных высококачественных видов продукции, ОАО ММК заключило контракт на строительство современной новой МНЛЗ фирмы SМS для отливки слябов толщиной 190, 250 и 300 мм и шириной 1400—2700 мм. Эта МНЛЗ будет оснащена современными системами автоматики и механизмами, позволяющими получить непрерывнолитой сляб трубной стали Х80-Х120 для толстолистового стана 5000. В дальнейшем в конвертерном цехе планируют строительство четвертого конвертера, что позволит увеличить к 2013 г. объем производства стали до 16 млн т — 4 млн т в электросталеплавильном и 12 в конвертерном цехах.

1. Основы технологии выплавки стали в электродуговых печах

1.1 Состояние и история развития выплавки стали в дуговых электропечах

Электрометаллургия занимает второе место по объему мирового производства стали. Эта отрасль техники включает в себя совокупность агрегатов и технологий по производству металлов и сплавов, использующих различные способы преобразования электрической энергии в тепловую. При этом окружающая среда (газовая фаза) либо вообще не принимает участие в выделении тепла (как при индукционном нагреве), либо ее свойства практически не влияют на этот процесс (как при дуговом или плазменном нагреве).[1]

При выплавке стали в электрических печах появляются дополнительные возможности для воздействия на физико-химические и тепловые процессы. В рабочем пространстве агрегата можно создавать окислительную, восстановительную или нейтральную атмосферу, подвергать металл воздействию вакуума или высокого давления. Количество тепловой энергии и место ее подачи относительно просто можно менять и использовать в соответствии с возникающими потребностями. В принципе электрическая печь наилучшим образом может быть использована для решения всей совокупности задач при производстве жидкой стали из металлошихты различного состава и свойств.

В настоящее время основная масса электростали выплавляется в дуговых печах. Разрез ЭСПЦ по электродуговой сталеплавильной печи представлен на (рис. 1.1). В этих печах выделение тепла происходит за счет экзотермических электрофизических процессов дугового разряда. В трехфазных дуговых сталеплавильных печах (ДСП), работающих на переменном токе промышленной частоты, электрические дуги горят между тремя вертикально расположенными графитированными электродами и расплавляемой металлошихтой или жидким металлом, выполняющими роль нулевой точки электрического соединения трех дуг в «звезду». В дуговых сталеплавильных печах постоянного тока (ДСППТ) электрическая дуга горит между одним графитированным электродом-катодом и металлом, являющимся анодом. Тепловая мощность дугового разряда может изменяться в широких пределах за счет изменения силы тока, напряжения и длины дуги. Температура дуги превышает 3000 °С.

Первые ДСП малой вместимости (0,5... 1,5 т), появившиеся в начале XX в., имели цилиндрический кожух с футеровкой, загружались через рабочее окно вручную или мульдами загрузочным краном, работали по двухшлаковой технологии с применением в качестве окислителя железной руды. Такие ДСП первого поколения характеризовались большой длительностью плавки, малой производительностью и удельной мощностью источника питания 0,2...0,25 МВ·А/т.

В 20 - 40-е годы XX в. было построено большое число печей на машиностроительных и металлургических заводах. Вместимость печей постепенно увеличилась до 30...50 т. В этих печах было сосредоточено основное производство быстрорежущих, инструментальных, нержавеющих, трансформаторных, жаропрочных, подшипниковых и других высоколегированных и высококачественных сталей. В это время сформировались основные принципы ведения плавки в ДСП, позволяющие в самой печи получать сталь необходимого качества. В печах сравнительно небольшого объема можно было проводить восстановительный период, когда металл выдерживают под раскисленным шлаком и созданной восстановительной или нейтральной газовой фазой в рабочем пространстве печи. Однако расход электроэнергии и продолжительность плавки в этих печах оставался высоким:

Вместимость печи, Расход энергии,   Продолжительность плавки,

Т                                            кВт·ч/т стали    ч

10                                                725              5,5

30                                                   600              6,3

Механизированная загрузка металлошихты через верх печи, применение газообразного кислорода в окислительный период, совершенствование технологии рафинирования металла позволили на ДСП второго поколения повысить мощность электропечных трансформаторов до уровня 0,32...0,45 МВ·А/т. Увеличение тепловой мощности этих печей потребовало изменения профиля рабочего пространства. Кожух печей стал конически-цилиндрическим с соответствующим сложным профилем огнеупорной футеровки.

Широкое развитие в металлургии стали внепечной обработки металла позволило перейти на одношлаковую технологию электроплавки. Одновременно увеличивается вместимость ДСП и повышается мощность трансформаторов до 0,5...0,75 МВ·А/т. Это позволяет резко сократить продолжительность плавки и уменьшить расход электроэнергии. Проблема низкой стойкости футеровки сделала необходимым оборудовать электропечь водоохлаждаемыми элементами стен и свода. Классический наклон печи при выпуске металла через желоб (40...45°) создает опасность контакта металла с водоохлаждаемыми элементами и создает трудности отделения окислительного шлака от металла.

В ДСП четвертого поколения вместимостью более 150 т с удельной мощностью трансформатора более 0,8 МВ·А/т применяют водоохлаждаемый цилиндрический кожух и плоский металлический водоохлаждаемый свод (за исключением центральной кирпичной секции для установки графитированных или водоохлаждаемых электродов), а также донный слив металла. При этом выпускное отверстие выносят за периметр корпуса в футеровку выступа ванны (эркерный выпуск металла). Современная ДСП предназначена только для расплавления шихты и выплавки полупродукта с заданной температурой, а доводка металла по составу, легирование и т. д. осуществляются вне печи методами внепечной обработки. При этом длительность плавки составляет менее 1 ч, а производительность - 1 млн. т в год и более.

В настоящее время в России (и в мире) работают ДСП второго, третьего и четвертого поколений. Все дуговые печи условно подразделяют на следующие группы:

1)малые печи вместимостью до 6 т, применяемые в основном в фасонолитейных цехах;

2)средние печи вместимостью 12...50 т;

3)крупные печи вместимостью 100 т и более (в России работают несколько ДСП вместимостью 200 т, за рубежом - 360 и 720 т).

Главные особенности организации работы современных ДСП сводятся к следующему:

1.Переход на упрощенную технологию, при которой в печи производят быстрое расплавление металлошихты, окисление углерода и фосфора, нагрев металла, удаление окислительного шлака. Окончательное рафинирование (десульфурация, дегазация и т.п.) и доводка металла осуществляются вне печи методами внепечной обработки.

2.Использование мощных и сверхмощных трансформаторов (до 1 МВ·А/т) и стремление к эффективному использованию этой мощности.

3.Возможно более полное использование тепла отходящих газов для предварительного подогрева металлошихты.

4.Применение для интенсификации процессов нагрева и расплавления металлошихты кислорода и топливно-кислородных горелок.

5.Использование водяного охлаждения элементов конструкции электропечи.

6.      Стремление организовать непрерывный процесс плавления металлошихты.

В связи с этим в последнее время появляются новые конструкции ДСП и ДСППТ (шахтные печи, двухкорпусные агрегаты, печи с непрерывной загрузкой и др.). Удельный расход электроэнергии на ДСП и ДСППТ примерно одинаков и зависит от конструкции и вместимости печи, мощности трансформатора, вида и состав металлошиты, технологии плавки, предварительного подогрева металлошихты, использования технологических газов, альтернативных источников энергии и т. д. Если в классических электропечах в период плавления расход электроэнергии составляет 400...500 кВт·ч/т, то в современных агрегатах он сокращается до 200 кВт·ч/т и менее.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5