Структура, технологический процесс и оборудование цеха

Введение

 

Сталеплавильное производство - производство стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов. Сталеплавильное производство — второе звено в общем производственном цикле чёрной металлургии и прокатка стальных слитков или заготовок. Сталеплавильное производство включает два основных технологических процесса — выплавку и разливку стали.

В современной металлургии важнейшие способы выплавки стали — Кислородно-конвертерный процесс мартеновский процесс и электросталеплавильный процесс. Соотношение между этими видами сталеплавильного производства меняется: если в начале 50-х гг. XX в. в мартеновских печах выплавлялось около 80% производимой в мире стали, то уже к середине 70-х гг. главенствующее положение занял кислородно-конвертерный процесс, на долю которого приходится более половины мировой выплавки стали.

Полученную в сталеплавильном агрегате сталь выпускают в разливочный ковш, а затем либо разливают в металлические формы — изложницы, либо направляют на установки непрерывной разливки стали (машины непрерывного литья); лишь около 2% всей производимой стали идёт на фасонное литьё. В результате затвердевания металла получаются стальные слитки или заготовки, которые в дальнейшем подвергают обработке давлением (прокатке, ковке). Непрерывный способ разливки стали имеет неоспоримые преимущества перед разливкой в изложницы. Однако пока преобладающее количество металла разливается в изложницы. Технология и организация разливки в значительной мере определяют качество готового металла и количество отходов при последующем переделе стальных слитков.

Одно из перспективных направлений развития сталеплавильного производства — повышение качества стали путём внепечного рафинирования. Наибольшее промышленное значение имеют следующие методы: продувка металла в ковше или специальном агрегате инертными газами или окислительными смесями; вакуумная обработка стали (см. Дегазация стали); обработка стали синтетическими шлаками.

Примерно в середине 60-х гг. начала интенсивно развиваться так называемая спецэлектрометаллургия, которая включает различные виды рафинирующих переплавов заготовки, полученной в обычных сталеплавильных агрегатах (чаще всего в дуговых или индукционных печах). К ним относятся плавка в дуговых вакуумных печах и в индукционных вакуумных печах, Электрошлаковый переплав, Электроннолучевая плавка, плазменная плавка. В результате рафинирующего переплава исходный металл эффективно очищается от неметаллических включений и нежелательных примесей, повышаются плотность и однородность его структуры, улучшаются многие свойства стали.

В области разливки стали наблюдается постоянное увеличение доли непрерывно-литого металла. Как при непрерывном литье, так и при разливке стали в изложницы высокие технико-экономические результаты даёт замена стопорных устройств бесстопорными (шиберными) затворами — надёжными и безопасными в работе, позволяющими точно регулировать скорость разливки металла. Применение экзотермических шлакообразующих смесей позволяет улучшить поверхность получаемых слитков. Благодаря использованию теплоизолирующих и экзотермических прибыльных надставок удаётся значительно сократить потери металла.

К тенденциям сталеплавильного производства, как и чёрной металлургии в целом, следует отнести дальнейшую концентрацию производства, повышение степени непрерывности всего технологического цикла, специализацию отдельных цехов и предприятий, что создаёт благоприятные условия для снижения себестоимости и повышения качества стали, для достижения высокой степени механизации и автоматизации всего металлургического процесса, внедрения электронно-вычислительных машин и автоматизированных систем управления. Большое значение для развития сталеплавильного производства имеют ведущиеся в ряде стран работы по созданию непрерывного сталеплавильного процесса и агрегата длительного проведения.

 

Структура, технологический процесс и оборудование цеха

Структура цеха

Сталеплавильный цех представляет собой слож­ный взаимосвязанный и оснащенный разнообразным оборудова­нием комплекс зданий и сооружений, в котором осуществляют хранение запаса исходных шихтовых материалов, подачу и за­грузку их в печь, выплавку и разливку стали, уборку продуктов плавки и подготовку оборудования, обеспечивающего выполнение этих технологических процессов. Цех подразделяют на ряд основ­ных производственных и вспомогательных отделений, располагае­мых либо в отдельных зданиях, либо представляющих собой от­дельные пролеты или участки главного здания цеха. В состав цеха могут входить следующие основные производственные отде­ления: главное здание, в котором производится выплавка и за­частую разливка стали, шихтовые отделения для магнитных и немагнитных материалов, миксерное отделение или отделение (уча­сток) перелива чугуна, отделение непрерывной разливки (ОНРС), участок или отделение внепечной обработки жидкой стали, отде­ления подготовки и ремонта сталеразливочных и промежуточных ковшей, отделение раздевания слитков (стрипперное), отделения подготовки изложниц; вспомогательными отделениями и участка­ми являются шлаковые отделения, электроподстанции, насосные, мазутохранилища, механические и ремонтные мастерские и участ­ки, цеховые лаборатории, склады и отделения термообработки и зачистки литых заготовок и имеющиеся в ряде электростале­плавильных цехов отделения зачистки, обдирки и термической обработки слитков. Кроме того, для каждого цеха предусматри­вают отдельное административно-бытовое здание.Состав сталеплавильного цеха, число и тип входящих в него отделений и зданий зависят от типа сталеплавильного процесса, от принятого способа разливки стали и от того, сблокированы отделения друг с другом или нет. При выборе числа отделений и зданий учитывают, что цех целесообразно проектировать в со­ответствии с принципом поточного производства, вынося отдельные операции и элементы технологического процесса в специали­зированные отделения, в которых благодаря выполнению однотип­ных работ обеспечивается высокая производительность труда. При этом также учитывают, что расположение специализирован­ных отделений в отдельных зданиях обеспечивает улучшение условий труда в связи с отсутствием во многих отделениях вредностей, связанных с наличием жидкого металла и работой плавильных агрегатов, а также в связи с улучшением аэрации отдельно стоящих зданий.

При такой планировке с увеличением числа отдельно стоящих отделений, в особенности при использовании для связи между ними железнодорожного транспорта существенно увеличивается занимаемая цехом площадь. Ранее при проектировании отечественных Металлургических цехов и заводов этому фактору решающего значения не придавали. В настоящее время в связи с необходимостью экономии годных для земледелия площадей ставится задача разработки более компактной планировки с уменьшением числа отдельных зданий (путем блокирования отделений, органи­зации работ в специализированных пролетах главного здания). При этом необходима разработка специальных мер по улучшению условий труда в многопролетном здании (изоляция плавильных агрегатов с улавливанием выделяющихся вредностей, установка местных отсосов в местах выделений пыли, тепла, вредных газов и др.).

 

 

Грузопотоки и транспорт

Бесперебойная работа сталеплавиль­ных агрегатов и цеха в целом возможна лишь в случае своевре­менной доставки и загрузки в печи шихтовых материалов и уборки продуктов плавки. Поэтому при проектировании цеха первостепенное значение придают рациональной организации гру­зопотоков и транспорта. Система грузопотоков и межцехового транспорта должна обеспечивать:

- транспортировку большого числа различных по свойствам гру­зов (жидких металла и шлака, сыпучих материалов, слитков, ферросплавов и др.);

- большой объем перевозок (например, в современный конвер­терный цех необходимо доставлять до 20 000 т жидкого чугуна в сутки);

- доставку материалов к печам и уборку от печей порциями в строго заданное время;

- точное взвешивание транспортируемых материалов;

- транспортирование материалов кратчайшим путем;

- доставку материалов наиболее удобным по требованиям тех­нологии способом и оптимальное сочетание доставки с системами загрузки материалов в печи;

- полную механизацию и исключение ручного труда, а при воз­можности — автоматизацию транспортировки.

В связи с этими требованиями система организации грузопо­токов и транспорта должна предусматривать: организацию неза­висимых грузопотоков основных материалов; исключение пересе­чения путей напольного транспорта; применение наряду с транс­портными средствами общего назначения специальных видов транспорта (чугуновозы, шлаковозы, ширококолейные тележки для перевозки совков с ломом или корзин и др.).

Вид транспорта выбирают с учетом типа перевозимых грузов, объема перевозок и особенностей отдельных разновидностей транспорта. Для новых цехов, как ранее отмечалось, рекомен­дуется широкое применение автомобильного и конвейерного транс­порта.

Внутри производственных зданий рациональная организация грузопотоков обеспечивается за счет сочетания напольного транс­порта (рельсового и реже автотранспорта), конвейерного транс­порта и работы мостовых кранов, позволяющих перемещать грузы в любом направлении и независимо от напольного транспорта. Мостовые краны играют очень важную роль в обеспечении беспе­ребойной работы многих отделений сталеплавильных цехов. С по­мощью кранов осуществляют заливку чугуна, загрузку лома, транспортировку сталеразливочных и шлаковых ковшей, ремонт­ные и многие другие работы. До недавнего времени в отечествен­ных сталеплавильных цехах применяли сравнительно тихоходные краны большой (100 т и более) грузоподъемности, у которых скорость перемещения главного подъема с траверсой составляла 2—3 м/мин. В новых цехах предполагается установка тяжелых кранов, работа которых характеризуется следующими скоростями, м/мин: подъема и опускания траверсы 10; перемещения тележки 20—45 и моста 50—80.

Для новых цехов рекомендуются следующие соотношения между емкостью плавильного агрегата, грузоподъемностью глав­ного подъема разливочных кранов, а также емкостью сталеразливочных ковшей:

 

Унификация плавильных агрегатови особенности их расположения

Емкость конвертера, т...50 100 160 200 250 300 350 400
Грузоподъемность крана, т 100 180 280 320 400 500 500 630
Емкость ковша, т......... ……………60 110 175 220 280 350 385 430

Емкость электросталеплавильной

печи. т.............................. ……………….6 12 25 50 100 200

Грузоподъомность крана, т... ………..15 30 50 100 180 320

Емкость ковша, т................ …………..6—18 12—15 30 6 130 220

 

В проектах отечественных сталеплавильных цехов обязательным является использование плавильных агрегатов, емкость и основные размеры которых соответствуют утвержденному типовому ряду. Применение плавильных агрегатов типовых емкостей позволяет стандартизировать подъемно-транспортное и техноло­гическое оборудование цеха; исключает необходимость заново проектировать это оборудование, что сокращает сроки и стоимость проектирования и строительства.

Можно отметить две общие для любого сталеплавильного цеха особенности расположения сталеплавильных агрегатов. Одна из них заключается в том, что печи и конвертеры располагают в главном здании цеха в одну линию. Это соответствует принципу поточного производства, позволяя создать общую для всех печей транспортную систему подачи шихтовых материалов и уборки продуктов плавки. Вторая общая особенность состоит в том, что печи и конвертеры располагают на определенной высоте так, что­бы обеспечивался выпуск стали и шлака в ковши, находящиеся на уровне пола цеха, и можно было перемещать под печами те­лежки со шлаковыми ковшами для уборки шлака. В некоторых старых цехах печи устанавливали на уровне пола цеха, что тре­бовало сооружения под печами глубоких траншей или приямков для ковшей; эти приямки затрудняют обслуживание печей и слож­но обеспечить их очистку от выплесков шлака и металла и просыпи материалов. При верхнем расположении печей и конверте­ров для удобства их обслуживания в цехе сооружают рабочую площадку на высоте от 6 до 12 м от пола цеха.

 

 

Устройство дуговых печей

Шихтовые материалы

Основной составляющей шихты (75-100%) электроплавки является стальной лом. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди; желательно, чтобы содержание фосфора в ломе не превышало 0.05%. при более высоком содержании фосфора продолжительность плавки возрастает. Лом не должен быть сильно окисленным (ржавым). С ржавчиной (гидратом окиси железа) вносится в металл много водорода. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивалась загрузка шихты в один прием (одной бадьей). При легковесном ломе после частичного расплавления первой порции шихты приходится вновь открывать печь и подсаживать шихту, что увеличивает продолжительность плавки.

В последнее время расширяется применение металлизованных окатышей и губчатого железа – продуктов прямого восстановления обогащенных железных руд. Они содержат 85-93% Fe, основными примесями являются окислы железа, SiO2 и Al2O3. Отличительная особенность этого сырья – наличие углерода от 0.2-0.5 до 2% и очень низкое содержание серы, фосфора, никеля, меди и других примесей, обычно имеющихся в стальном ломе. Это позволяет выплавлять сталь, отличающуюся повышенной чистотой от примесей. Переплав отходов легированных сталей позволяет экономить дорогие ферросплавы. Эти отходы сортируют по химическому составу и используют при выплавке сталей, содержащих те же легирующие элементы, что и отходы.

Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс и электродный бой. Основное требование к чугуну – минимальное содержание фосфора, поэтому чтобы не вносить много фосфора в шихту малых ((40 т) печей не более 10% чугуна, а в большегрузных не более 25%.

В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах – кварцевый песок, шамотный бой, известь. В качестве окислителей используют железную руду, прокатную окалину, агломерат, железные окатыши, газообразный кислород. К шлакообразующим и окислителям предъявляются те же требования, что и при других сталеплавильных процессах: известь не должна содержать более 90% CaO, менее 2% SiO2, менее 0.1% S и быть свежеобоженной, чтобы не вносить в металл водород. Железная руда должна содержать менее 8% SiO2, поскольку он понижает основность шлака, менее 0.05% S и мене 0.2% P; желательно применять руду с размером кусков 40-100 мм, поскольку такие куски легко проходят через слой шлака и непосредственно реагирует с металлом. В плавиковом шпате, применяемом для разжижения шлака содержание

CaF2 должно превышать 85%.

В элекросталеплавильном производстве для легирования и раскисления применяются практически все известные ферросплавы и легирующие элементы.

Загрузка шихты

 

При выплавке стали в печах малой и средней емкости шихта на 90-100% состоит из стального лома. Для повышения содержания углерода в шихту вводят чугун ((10%), а также электродный бой или кокс. Общее количество чугуна и электродного боя или кокса должно быть таким, чтобы содержание углерода в шихте превышало нижний предел его содержания в готовой стали на 0.3% при выплавке высокоуглеродистых сталей, на 0.3-04 % при выплавке среднеуглеродистых и на 0.5% для низкоуглеродистых. Этот предел несколько снижается при росте емкости печи. Чтобы совместить удаление части фосфора с плавлением шихты в завалку рекомендуется давать 2-3% извести.

Загрузку ведут бадьями или корзинами. В корзины и бадьи шихту укладывают в следующей последовательности: на дно кладут часть мелочи, чтобы защитить подину от ударов тяжелых кусков стального лома, затем в центре укладывают крупный лом, а по периферии средний и сверху – оставшийся мелкий лом. Плотная укладка шихты улучшает ее проводимость, обеспечивая устойчивое горение дуги, ускоряя плавление. Для уменьшения угара кокс и электродный бой кладут под слой крупного лома.

 

Плавление

После окончания завалки электроды опускают почти до касания с шихтой и включают ток. Под действием высокой температуры дуг шихта под электродами плавиться, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте "колодцы" и достигая крайнего нижнего положения. По мере увеличения количества жидкого металла электроды поднимаются. Это достигается при помощи автоматических регуляторов для поддержания определенной длины дуги. Плавление ведут при максимальной мощности печного трансформатора.

Во время плавления происходит окисление составляющих шихты, формируется шлак, происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы.

Окисление примесей осуществляется за счет кислорода воздуха, окалины и ржавчины, внесенных металлической шихтой.

За время плавления полностью окисляется кремний, 40-60% марганца, частично окисляется углерод и железо. В формировании шлака наряду с продуктами окисления (SiO2, MnO, FeO) принимает участие и окись кальция, содержащаяся в извести. Шлак к концу периода плавления имеет примерно следующий состав, %: 35-40 CaO; 15-25 SiO2; 8-15 FeO; 5-10 MnO; 3-7 Al2O3;

0.5-1.2 P2O5. низкая температура и наличие основного железистого шлака благоприятствует дефосфорации. В зоне электрических дуг за время плавления испаряется от 2 до 5% металла, преимущественно железа.

Для ускорения плавления иногда применяют газо-кислородные горелки, вводимые в рабочее пространство через под или стенки печи. Для уменьшения продолжительности плавления часто применяют продувку кислородом, вводимым в жидкий металл после расплавления шихты с помощью фурм или стальных футерованных трубок. При расходе кислорода 4-6 м2/т длительность плавления сокращается на 10-20 мин.

Продолжительность периода плавки определяется мощностью трансформатора и составляет от 1.1 до 3.0 ч. Расход электроэнергии за время плавления составляет 400-480 кВт*/ч.

Окислительный период

Задача окислительного периода плавки состоит в следующем: а) уменьшить содержание в металле фосфора до 0.01-0.015%; б) уменьшить содержание в металле водорода и азота; в) нагреть металл до температуры близкой к температуре выпуска (на 120-130 (С выше температуры ликвидуса).

Кроме того, за время периода окисляют углерод до нижнего предела его содержания в выплавляемой стали. За счет кипения (выделения пузырьков СО при окислении углерода) происходит дегазация металла и его перемешивание, что ускоряет процессы дефосфорации и нагрева.

Окисление примесей ведут, используя либо железную руду (окалину, агломерат), либо газообразный кислород.

Окислительный период начинается с того, что из печи сливают 65-75% шлака, образовавшегося в период плавления. Шлак сливают не выключая печь, наклонив её в сторону рабочего окна на 10-12 град. Слив шлака производят для того, чтобы удалить из печи перешедший в шлак фосфор. Удалив шлак, в печь присаживают шлакообразующие: 1-1.5% извести и при необходимости 0.15-0.25% плавикового шпата, шамотного боя или боксита.

После формирования жидкоподвижного шлака в ванну в течение всего окислительного периода ведут продувку кислородом; печь для слива шлака в течение периода наклонена в сторону рабочего окна. Присадка руды вызывает интенсивное кипение ванны – окисляется углерод, реагируя с окислами железа руды с выделением большого количества пузырьков СО. Под воздействием газов шлак вспенивается, уровень его повышается и он стекает в шлаковую чашу через порог рабочего окна. Новую порцию руды присаживают, когда интенсивность кипения металла начинает ослабевать. Общий расход руды составляет 3-6.5% от массы металла. С тем, чтобы предотвратить сильное охлаждение металла, единовременная порция руды не должна быть более 05-1%.

При кипении вместе с пузырьками СО из металла удаляются водород и азот. Этот процесс имеет большое значение для повышения качества электростали, поскольку в электропечи в зоне электрических дуг идет интенсивное насыщение металла азотом и водородом. В связи с этим электросталь обычно содержит азота больше, чем мартеновская и кислородно- конвертерная сталь.

Кипение и перемешивание обеспечивает также ускорение выравнивания температуры металла и его нагрев. За время окислительного периода необходимо окислить углерода не менее 0.2-0.3% при выплавке высокоуглеродистой стали (содержащей (6% С) и 0.3-0.4% при выплавке средне- и низкоуглеродистой стали.

Шлак в конце окислительного периода имеет примерно следующий состав,

%: 35-50 CaO; 10-20 SiO2; 4-12 MnO; 6-15 MgO; 3-7 Al2O3; 6-30 FeO; 2-6

Fe2O3; 0.4-1.5 P2O5. содержание окислов железа в шлак зависит от содержания углерода в выплавляемой марке стали; верхний предел характерен для низкоуглеродистых сталей, нижний – для высокоуглеродистых.

Окислительный период заканчивается тогда, когда углерод окисляется до нижнего предела его содержания в выплавляемой марке стали, а содержание фосфора снижено до 0.010-0.015%. Период заканчивают сливом окислительного шлака. Полное скачивание окислительного шлака необходимо, чтобы содержащийся в нем фосфор не перешел обратно в металл во время восстановительного периода.

 

Восстановительный период

 

Задачами восстановительного периода являются: а) раскисление металла; б) удаление серы; в) доведение химического состава стали до заданного; г) корректировка температуры.

Все эти задачи решаются параллельно в течение всего восстановительного периода; раскисление металла производят одновременно осаждающим и диффузионным методами.

После удаления окислительного шлака в печь присаживают ферромарганец в количестве, необходимом для обеспечения содержания марганца в металле на его нижнем пределе для выплавляемой стали, а также ферросилиций из расчета введения в металл 0.10-0.15% кремния и алюминий в количестве 0.03-0.1%. Эти добавки вводят для обеспечения осаждающего раскисления металла.

Далее наводят шлак, вводя в печь известь, плавиковый шпат и шамотный бой. Через 10-15 мин. шлаковая смесь расплавляется и после образования жидкоподвижного шлака приступают к диффузионному раскислению. Вначале, в течение 15-20 мин. раскисление ведут смесью, состоящей из извести, плавикового шпата и кокса в соотношении 8:2:1, иногда присаживают один кокс. Далее начинают раскисление молотым 45 или 75%-ным ферросилицием, который вводят в состав раскислительной смеси, содержащей известь, плавиковый шпат, кокс и ферросилиций в соотношении 4:1:1:1, содержание в этой смеси уменьшают. На некоторых марках стали в конце восстановительного периода в состав раскислительной смеси вводят более сильные раскислители – молотый силикокальций и порошкообразный алюминий, а при выплавке ряда низкоуглеродистых сталей диффузионное раскисление ведут без введения кокса в состав раскислительных смесей.

Суть диффузионного раскисления, протекающего в течение всего периода, заключается в следующем. Так как раскисляющие вещества применяют в порошкообразном виде, плотность их невелика и они очень медленно опускаются через слой шлака. В шлаке протекают следующие реакции раскисления:

(FeO) + C = Fe + CO; 2*(FeO) + Si = 2*Fe + (SiO2) и т.д.,

в результате содержание FeO в шлаке уменьшается и в соответствии с законом распределения (FeO)/[FeO] = const кислород (в виде FeO) начинает путем диффузии переходить из металла в шлак (диффузионное раскисление).

Преимущество диффузионного раскисления заключается в том, что поскольку реакции раскисления идут в шлаке, выплавляемая сталь не загрязняется продуктами раскисления – образующимися окислами. Это способствует получению стали с пониженным содержанием неметаллических включений.

По мере диффузионного раскисления постепенно уменьшается содержание

FeO в шлаке и пробы застывшего шлака светлеют, а затем становятся почти белыми. Белый шлак конца восстановительного периода электроплавки имеет следующий состав, %: 53-60 CaO; 15-25 SiO2; 7-15 MgO; 5-8 Al2O3; 5-10 CaF2;

0.8-1.5 CaS; < 0.5 FeO; < 0.5 MnO.

Во время восстановительного периода успешно идет десульфурация, поскольку условия для её протекания более благоприятные, чем в других сталеплавильных агрегатах. Хорошая десульфурация объясняется высокой основностью шлака восстановительного периода (CaO/SiO2 = 2.7-3.3) и низким

(< 0.5 %) содержанием FeO в шлаке, обеспечивающим сдвиг равновесия реакции десульфурации [FeS] + (CaO) = (CaS) + (FeO) вправо (в сторону более полного перехода серы в шлак). Коэффициент распределения серы между шлаком и металлом (S)/[S] в восстановительный период электроплавки составляет 20-

50 и может доходить до 60. в электропечи с основной футеровкой можно удалить серу до тысячных долей процента.

Для улучшения перемешивания шлака и металла и интенсификации медленно идущих процессов перехода в шлак серы, кислорода и неметаллических включений в восстановительный период рекомендуется применять электромагнитное перемешивание, особенно на большегрузных печах, где удельная поверхность контакта металл-шлак значительно меньше, чем в печах малой емкости.

Длительность восстановительного периода составляет 40-100 мин. За 10-20 мин. до выпуска проводят корректировку содержания кремния в металле, вводя в печь кусковой ферросилиций. Для конечного раскисления за 2-3 мин. до выпуска в металл присаживают 0.4-1.0 кг алюминия на 1 т стали. Выпуск стали из печи в ковш производят совместно со шлаком. Интенсивное перемешивание металла со шлаком в ковше обеспечивает дополнительное рафинирование – из металла в белый шлак переходит сера и неметаллические включения.

 

1.8. Технологии выплавки стали

Порядок легирования

При выплавке легированных сталей в дуговых печах порядок легирования зависит от сродства легирующих элементов к кислороду. Элементы, обладающие меньшим сродством к кислороду, чем железо (никель, молибден) во время плавки не окисляются и их вводят в начальные периоды плавки – никель в завалку, а молибден в конце плавления или в начале окислительного периода.

Хром и марганец обладают большим сродством к кислороду, чем железо.

Поэтому металл легируют хромом и марганцем после слива окислительного шлака в начале восстановительного периода.

Вольфрам обладает большим сродством к кислороду, чем железо и он может окисляться и его обычного вводят в начале восстановительного периода.

Особенность легирования вольфрамом заключается в том, что из-за высокой температуры плавления он растворяется медленно и для корректировки состава ферровольфрам можно присаживать в ванну не позднее, чем за 30 до выпуска.

Кремний, ванадий и особенно титан и алюминий обладают большим сродством к кислороду и легко окисляются. Легирование стали феррованадием производят за 15-35 мин. до выпуска, ферросилиций – за 10-20 мин. до выпуска. Ферротитан вводят в печь за 5-15 мин. до выпуска, либо в ковш.

Алюминий вводят за 2-3 мин. до выпуска в ковш.

 

Основное оборудование

Краны шихтовых отделений

Используемые в шихтовых отделе­ниях мостовые магнитные и грейферные краны по устройству схожи с краном общего назначения (рис. 2). Несущей основой крана является мост 4, оборудованный механизмом передвиже­ния 6, ходовыми колесами 3 и кабиной 1 для машиниста. Мост перемещается вдоль отделения по подкрановым рельсам 2, укреп­ленным на несущих колоннах здания. По мосту передвигается тележка 5, на которой размещен механизм подъема, оборудован­ный крюком 7.

Рис. 2. Мостовой электрический кран общего назначения

 

У магнитных кранов на подъемный крюк навешивают электромагнит (рис. 3,), в корпусе 1 которого размещены катушки 3, питаемые постоянным током через розетку 2 и защищенные снизу плитой 4 из немагнитной стали. Путем подачи тока в катушки обеспечивают притягивание (захват) груза. Грузоподъемность магнитных кранов составляет 5, 10, 15 и 30 т; диаметр электромагнита 1150 и 1650 мм (намечен выпуск электромагнитов диамет­ром 2100 мм). Иногда на крюке крана с помощью специальной траверсы подвешивают два электромагнита.

Грейферный кран имеет вместо обычной специальную грей­ферную тележку с двумя подъемными механизмами, связанными стальными канатами с двухчелюстным двухканатным грейфером (рис. 5,б); один механизм обеспечивает подъем и опускание грей­фера через канат 5, второй — смыкание челюстей 7 грейфера че­рез канат 6. Грузоподъемность грейферных кранов 5—15 т, емкость грейферов 1,75 и 3 м³. Применяются также магнитно-грейферные краны, оборудованные грейферной тележкой и тележкой для под­вески электромагнита.

Ленточные конвейеры

 

Подразделяются на стационарные обще­го или специального назначения, передвижные и переносные (дли­ной менее 5 м), горизонтальные, наклонные и ломаные. Стационар­ный ленточный конвейер (рис. 6) состоит из ленты 6, приводного устройства или станции а; натяжного устройства или станции б;рамы 14, на которой смонтированы опорные 8 и направляю­щие 12 ролики, а также ролики 13, поддерживающие холостую ветвь ленты. Ролики 8 придают ленте желобообразную форму, благодаря чему увеличивается количество насыпаемого на ленту материала и возрастает производительность конвейера. Привод имеет электродвигатель 1, соединенный муфтой 2 с редуктором 3, от которого крутящий момент через муфту 4 передается барабану 5; последний приводит в движение ленту 6.

Наиболее часто применяют натяжные устройства следующих трех видов. Для конвейеров длиной менее 50 м используют пружинное натяжное устройство (рис. 5,б) с натяжным бараба-7, вал которого установлен в подшипниках 10,

 

 

Рис. 3. Грузозахватные устройства шихтовых кранов: а- электромагнит; б- двухчелюстной двухканатный грейфер

перемещаемых вдоль рамы 11 винтами 9. Для конвейеров длиной до 100 м используют тележечные натяжные устройства, отличающиеся от показанного на рис. 10, б тем, что натяжной барабан установлен на тележке, которую перемещают с помощью груза. Конвейеры длиной более 100 м оборудуют вертикальным грузовым натяж­ным устройством, устанавливаемым на нерабочей ветви ленты.

В России выпускают резинотканевые ленты шириной от 300 до 2000 мм общего и специального (теплостойкие, морозостойкие и др.) назначения. Для грузов с

Рис. 4. Стационарный ленточный конвейер

 

высокими температурами или обладающими повышенными абразивными свой­ствами применяют пластинчатые конвейеры. Ленты такого кон­вейера представляют собой две параллельные пластинчатые цепи с закрепленными между ними стальными пластинами; ширина ленты составляет 400—1600 мм.

 

Введение

 

Сталеплавильное производство - производство стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов. Сталеплавильное производство — второе звено в общем производственном цикле чёрной металлургии и прокатка стальных слитков или заготовок. Сталеплавильное производство включает два основных технологических процесса — выплавку и разливку стали.

В современной металлургии важнейшие способы выплавки стали — Кислородно-конвертерный процесс мартеновский процесс и электросталеплавильный процесс. Соотношение между этими видами сталеплавильного производства меняется: если в начале 50-х гг. XX в. в мартеновских печах выплавлялось около 80% производимой в мире стали, то уже к середине 70-х гг. главенствующее положение занял кислородно-конвертерный процесс, на долю которого приходится более половины мировой выплавки стали.

Полученную в сталеплавильном агрегате сталь выпускают в разливочный ковш, а затем либо разливают в металлические формы — изложницы, либо направляют на установки непрерывной разливки стали (машины непрерывного литья); лишь около 2% всей производимой стали идёт на фасонное литьё. В результате затвердевания металла получаются стальные слитки или заготовки, которые в дальнейшем подвергают обработке давлением (прокатке, ковке). Непрерывный способ разливки стали имеет неоспоримые преимущества перед разливкой в изложницы. Однако пока преобладающее количество металла разливается в изложницы. Технология и организация разливки в значительной мере определяют качество готового металла и количество отходов при последующем переделе стальных слитков.

Одно из перспективных направлений развития сталеплавильного производства — повышение качества стали путём внепечного рафинирования. Наибольшее промышленное значение имеют следующие методы: продувка металла в ковше или специальном агрегате инертными газами или окислительными смесями; вакуумная обработка стали (см. Дегазация стали); обработка стали синтетическими шлаками.

Примерно в середине 60-х гг. начала интенсивно развиваться так называемая спецэлектрометаллургия, которая включает различные виды рафинирующих переплавов заготовки, полученной в обычных сталеплавильных агрегатах (чаще всего в дуговых или индукционных печах). К ним относятся плавка в дуговых вакуумных печах и в индукционных вакуумных печах, Электрошлаковый переплав, Электроннолучевая плавка, плазменная плавка. В результате рафинирующего переплава исходный металл эффективно очищается от неметаллических включений и нежелательных примесей, повышаются плотность и однородность его структуры, улучшаются многие свойства стали.

В области разливки стали наблюдается постоянное увеличение доли непрерывно-литого металла. Как при непрерывном литье, так и при разливке стали в изложницы высокие технико-экономические результаты даёт замена стопорных устройств бесстопорными (шиберными) затворами — надёжными и безопасными в работе, позволяющими точно регулировать скорость разливки металла. Применение экзотермических шлакообразующих смесей позволяет улучшить поверхность получаемых слитков. Благодаря использованию теплоизолирующих и экзотермических прибыльных надставок удаётся значительно сократить потери металла.

К тенденциям сталеплавильного производства, как и чёрной металлургии в целом, следует отнести дальнейшую концентрацию производства, повышение степени непрерывности всего технологического цикла, специализацию отдельных цехов и предприятий, что создаёт благоприятные условия для снижения себестоимости и повышения качества стали, для достижения высокой степени механизации и автоматизации всего металлургического процесса, внедрения электронно-вычислительных машин и автоматизированных систем управления. Большое значение для развития сталеплавильного производства имеют ведущиеся в ряде стран работы по созданию непрерывного сталеплавильного процесса и агрегата длительного проведения.

 

Структура, технологический процесс и оборудование цеха

Структура цеха

Сталеплавильный цех представляет собой слож­ный взаимосвязанный и оснащенный разнообразным оборудова­нием комплекс зданий и сооружений, в котором осуществляют хранение запаса исходных шихтовых материалов, подачу и за­грузку их в печь, выплавку и разливку стали, уборку продуктов плавки и подготовку оборудования, обеспечивающего выполнение этих технологических процессов. Цех подразделяют на ряд основ­ных производственных и вспомогательных отделений, располагае­мых либо в отдельных зданиях, либо представляющих собой от­дельные пролеты или участки главного здания цеха. В состав цеха могут входить следующие основные производственные отде­ления: главное здание, в котором производится выпл<