Конструкции и проектирование сталеплавильных агрегатов в России

Федеральное агентство по образованию

ФГА ОУ ВПО «Уральский федеральный университет

имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

на  тему: «Конструкции и проектирование сталеплавильных  агрегатов в России» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Руководитель ___________________________________________Журавлев А.А. 
 

Студент группы МТИ – 56013 _____________________________Прохорова  Е.В. 
 
 
 
 
 
 
 

Екатеринбург 2011 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Ведение ……………………………………………………………….. 3

 

2. История развития …………………………………………………….. 4

 

3. Реконструкция сталеплавильного производства в России ………... 6

 

1. ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат» ………. 7

 

2. ОАО «Чусовской металлургический завод» ……………………. 8

 

3. ЗАО «Омутнинский металлургический завод» …………………. 9

 

4. Реконструкция ОАО «Металлургический завод им. А.К.Серова» …11

 

1. Исходное положение ……………………………………………… 11

 

2. Агрегат внепечной  обработки стали «Печь-ковш» …………….. 12

 

3. Электропечь ДСП – 80 …………………………………………… 13

 

4. Станция вакуумирования ………………………………………… 16

 

5. Заключение …………………………………………………………… 18

 

6. Список используемой литературы ………………………………….. 19

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

   Сокращение  доли мартеновского производства стало  приводить к появлению избытка  металлического лома, т.к. возможности  его переплавки в кислородно-конвертерных процессах ограничены – в оптимальном режиме не более 20 – 25 % от общей массы металлошихты.

   Для переплавки избыточного количества лома в промышленно развитых странах  строятся электросталеплавильные цехи с печами емкостью от 50 до 150 т. В новых  условиях технология электроплавки претерпевала, по сравнению с традиционной, существенное изменение. Чтобы сделать электропечной процесс более конкурентоспособным, поставлена задача выплавлять низкоуглеродистый металл-продукт, а его раскисление, легирование и доводку до стали заданного состава осуществлять вне печи в АКП, как в конвертерных цехах. Производительность электоропечей приближена к кислородно-конвертерному процессу.

   В электропечах в основном переплавляют металлический лом. А в кислородных  конвертерах – жидкий чугун с  загрузкой в конвертер до 20 – 25 % металлического лома от общей массы металлошихты.

   По  мере закрытия мартеновских цехов их марочный сортамент передается строящимся электросталеплавильным цехам, и доля электропечной стали на региональном и мировом рынках постепенно увеличивалась. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ 

   История развития сталеплавильного производства, особенно в последние столетия,  наглядно отражает динамизм и конкурентные основы развития технологических процессов  получения стали.

   В течение многих столетий железо получали сыродутными процессами: сначала, еще со времен Древнего Египта, прямым способом из железной руды, а позднее, уже в нашу эру, из чугуна. Были разработаны и освоены кричный, а затем, начиная с 12 – 13 вв., пудлинговый способы получения железа в тестообразном состоянии. При кричном процессе рафинирование чугуна с получением крицы осуществляли в кричном горне. В разогретый горн на раскаленный древесный уголь загружали чугун и высокожелезистые шлаки. Постепенно плавясь и стекая вниз, чугун подвергался окислительному воздействию дутья и высокожелезистого шлака. При этом происходило окисление примесей чугуна (кремния, марганца, углерода). При пудлинговании передел чугуна осуществляли в отражательных печах, отапливаемых дровами или углем. Удаление примесей из чугуна происходило под воздействием окислительной атмосферы и высокожелезистого пода печи. Вследствие невысоких температур мягкое железо получалось в тестообразном состоянии.

   Пудлингование сохранялось в ряде стран (Англии, России, США, Швеции и др.) вплоть до первых десятилетий прошлого века. Во времена раннего средневековья в Азии (в Сирии) возник и затем получил распространение во всем мире тигельный способ производства стальных слитков. В России тигельную сталь получали в 19 веке на Златоустовском, Обуховском, Путиловском и других заводах. Несмотря на все усовершенствования, пудлинговый и тигельный процессы были дорогостоящими и малопроизводительными, требовали высокого искусства металлургов и не могли обеспечить получение стали в массовых масштабах.

   Во  второй половине 19 века под влиянием растущей потребности промышленности в стальных изделиях (рельсах, балках, стойках и т.д.) в металлургии  стали произошли революционные  изменения. В 1855 – 1856 гг. английский механик  Генри Бессемер изобрел относительно дешевый высокопроизводительный способ получения жидкой стали путем продувки расплавленного чугуна воздухом снизу в специальном агрегате – конвертере с кислой (на основе диоксида кремния) огнеупорной футеровкой. Способ получил название бессемеровского или конвертерного.

   К конвертеру не требовалось подводить  тепло извне – оно выделялось в результате экзотермических реакций  окисления кислородом воздуха присутствующих в чугуне железа и элементов-примесей: углерода, марганца, кремния и др. Для заливки чугуна конвертер наклоняли почти до горизонтального положения, чтобы продувочные фурмы, расположенные в днище агрегата, были выше уровня жидкой ванны. После увеличения давления воздуха конвертер поднимали в вертикальное положение. При этом фурмы окзывались ниже уровня жидкой ванны, и начиналась ее окислительная продувка. Уже через 15-20 минут после начала продувки из металла выгорало основное количество C, Mn, и Si, а температура жидкой стали повышалась до 1550 – 1600 ^оС. После окончания плавки конвертер опускали, и сталь выливали в сталеразливочный ковш.

   Для получения конвертерной стали приходилось  использовать чугуны с низким содержанием  S и P, поскольку эти вредные элементы при бессемеровском процессе из металла не удалялись. В 1878 – 1879 гг. англичанин Сидней Томас предложил вариант конвертерной плавки с основной – доломитовой – футеровкой, что сделало возможным выплавку стали из фосфористых чугунов, содержащих до 2 % P. Новый процесс стали называть томасовским.

   Новый этап развития мировой металлургии  стали начался в середине 20 в. Во многих странах начал широко распространяться изобретенный еще до Второй мировой войны новый вариант конвертерного процесса – кислородно-конвертерный.

   По  мере развития в 1950-е гг. кислородно-конвертерного  производства  становились все более очевидными его преимущества и по отношению к доминировавшему в то время мартеновскому процессу.

   В 1960-е гг. в мире появились и  начали активно внедряться в промышленность процессы непрерывной разливки стали с получением непрерывнолитых заготовок.

   В 1970 – 1980-е гг. в кислородно-конвертерных цехах получают широкое развитие новые технологии внепечной обработки, при которых в конвертерах  выплавляют низкоуглеродистый полупродукт, а все операции по доводке его до стали заданного состава проводят в ковшах на агрегатах ковш-печь (АКП). В результате удалось существенно стабилизировать технологические процессы и улучшить качество конвертерной стали. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   РЕКОНСТРУКЦИЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В РОССИИ 

   В совершенно другой ситуации оказались в начале 1990-х гг. металлургические заводы России. Многие десятилетия промышленность СССР развивалась в изоляции от внешнего – капиталистического – мира, и развитие металлургии шло не по законам рынка, а в рамках государственной «планово-административной экономики», при которой конкуренция в отношениях между заводами была практически устранена. Основная часть прибыли у предприятий изымалась в государственный и местный бюджеты. Ни у руководства, ни у рядовых сотрудников металлургических заводов не было материальной заинтересованности во внедрении современных достижений и новых технологий, уменьшающих себестоимость металлопродукции ниже плановой, т. к. через короткое время плановые показатели ужесточались, и зарплата производственников оставалась на прежнем уровне.

   Поэтому прогрессивные технологические  новшества внедрялись на многих металлургических завода со значительным опозданием. В  России вплоть до 1990 – 1993 гг. более половины от общего объема производства стали по прежнему выплавлялось устаревшим мартеновским способом, а доля разливки стали на МНЛЗ не превышала 25 – 30 %.

   Этапами реконструкции стали:

• Замена мартеновских печей на более производительные современные плавильные агрегаты: дуговые сталеплавильные печи или кислородные конвертеры;
• Организация внепечной обработки стали на агрегатах ковш-печь (АКП);
• Вакуумирование жидкого металла перед разливкой (для стали ответственного назначения);
• Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

   По  данным специалистов фирмы «Фукс», замена мартеновского производства на электросталеплавильное позволило многократно уменьшить удельные выбросы в атмосферу вредных веществ, кг/т. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   ОАО «НИЖНЕТАГИЛЬСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСККИЙ  КОМБИНАТ» 

   Уралгипромез  являлся генеральным проектировщиком  строительства кислородно-конвертерного цеха (ККЦ-1) НТМК, при этом проектно-сметная и рабочая документация выполнялась на основе типового проекта Гипромеза, разработанного для передела обычного чугуна.

   В основу технологии передела ванадиевого  чугуна от доменной плавки качканарских титаномагнетитов были заложены результаты исследований и разработок УИМ. Из-за специфики передела ванадиевых чугунов и по другим причинам проектировщикам при выполнении рабочего плана пришлось вносить в типовой проект ККЦ целый ряд изменений конструктивного и технологического характера.

   Часть недостатков выполненного проекта  выявилась после ввода цеха в  эксплуатацию. Так, в соответствии с  типовым проектом, пульты управления размещались рядом с конвертерами со стороны неприводной цапфы  на рабочей площадке, что не отвечало требованиям промышленной безопасности и создавало неудобство в обслуживании агрегата. Первый конвертер для очистки дымовых газов оснастили электрофильтром, который оказался неработоспособным, поэтому цех был в дальнейшем полностью переведен на «мокрую» газоочистку с трубами Вентури. Пропускная способность газоотводящего тракта оказалась заниженной.

   Все недочеты после их выявления устранялись  совместно проектировщиками и производственниками  уже в процессе эксплуатации цеха, а в типовой проект вносились корректировки.

Своевременное окончание строительства и успешный ввод в строй ККЦ НТМК имели  первостепенное значение как для  укрепления промышленного потенциала Свердловской области, так для развития, в целом, металлургии нашей страны. Необходимо также отметить, что освоенная в ККЦ новая, революционная по тем временам, технология передела ванадиевого чугуна дуплекс-процессом в кислородным конвертерах убедительно показала за прошедшие десятилетия технологическую промышленность, экономическую рентабельность и экологическую безопасность и считается сейчас классической. В дальнейшем по рабочим проектом Уралгипромеза на НТМК также построены пять МНЛЗ, три АКП и вакууматор, введение которых в производственный цикл комбината позволило улучшить качество стали и значительно увеличить выход годного металлопроката.