Основными способами производства стали в настоящее время являются кислородно-конвертерный, электросталеплавильный и мартеновский. На долю этих процессов приходится соответственно около 60, 20 и 20% от общего объема выплавки стали в мире. За последние годы выплавка стали в мартеновских печах во мно­гих странах существенно сократилась. Это объясняется тем, что по сравнению с выплавкой в кислородных конвертерах и высоко­мощных электродуговых печах мартеновский процесс характери­зуется более низкими технико-экономическими показателями, зна­чительным загрязнением окружающей среды, меньшим уровнем механизации и более тяжелыми условиями труда. Сооружаемые в последние годы сталеплавильные цехи — это кислородно-конвер­терные и электросталеплавильные. Наряду с новым строитель­ством осуществляют реконструкцию и техническое перевооруже­ние существующих цехов.

Работа современных вновь сооружаемых и реконструируемых цехов характеризуется применением сталеплавильных агрегатов большой единичной мощности; интенсификацией процесса выплав­ки стали, преимущественным применением непрерывной разливки стали; высоким уровнем механизации производственных процес­сов; автоматизацией управления цехом и отдельными производ­ственными процессами и участками; применением улавливающих и очистных устройств, предотвращающих загрязнение окружаю­щей среды. В последние годы расширяется применение различ­ных способов внепечнон обработки и рафинирования жидкой стали. Сталеплавильные агрегаты все чаще начинают использо­вать лишь для расплавления металла, его нагрева до требуемой температуры и окисления углерода в металле до заданных пре­делов; доведение же состава металла до заданного по прочим элементам, раскисление н рафинирование от вредных примесей переносятся в ковш.

Состав 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, электроподстанцни, 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 зданий и в особенности при использовании для связи между ними железнодорожного транспорта существенно увеличивается зани­маемая цехом площадь.

Расположение цеха. Основные производственные цеха распо­лагаются на территории металлургического завода с учетом на­правления «розы ветров>. С тем чтобы уменьшить загрязнение воздушного бассейна над заводом, цехи, выделяющие наибольшее количество пыли и вредных газов, располагают с подветренной стороны. В направлении движения господствующих ветров вна­чале располагают прокатные цеха, за ними сталеплавильные и далее доменный.

Сталеплавильный цех располагают также с учетом основного направления транспортных путей завода. На большинстве заво­дов доставку сырья к основным цехам и уборку продукции осу­ществляют железнодорожным транспортом и пути по заводу про­кладывают преимущественно в одном направлении. Расположение цеха и его путей должно создавать минимум помех общим транс­портным потокам. Обычно главные здания мартеновских и элек­тросталеплавильных цехов располагают вдоль направления основных путей. Главные здания конвертерных цехов в связи с их относительно малой длиной могут располагаться и в поперечном направлении.

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 20000 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 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 — установка тяжелых кранов, работа которых характеризуется следующими скоростями, м/мин: подъема и опускания траверсы 10; перемещения тележки 20—45 и моста 50—80.

Унификация плавильных агрегатов и особенности их располо­жения. 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 печен и слож­но обеспечить их очистку от выплесков шлака и металла и про­сипи материалов. При верхнем расположении печей н конверте­ров для удобства их обслуживания в цехе сооружают рабочую площадку на высоте от 6 до 12 м от пола цеха.

Внепечная обработка жидкой стали. В современных сталеплавильных цехах широко применяют различ­ные методы обработки и рафинирования жидкого металла после его выпуска из печи: продувку нейтральными газами и порошко­образными материалами, вакуумирование, раскисление и доведе­ние до нужного состава и температуры, обработку синтетическими шлаками и ряд комбинированных методов обработки. Применение этих способов не вносит принципиальных изменений в планировку цеха, но требует соответствующих проектных разработок. При этом необходимы: выбор способа внепечной обработки и опти­мальной конструкции соответствующих агрегатов или стендов и их числа; выбор оптимального способа их размещения; дополни­тельные площади для их размещения и создание участков ремон­та соответствующего оборудования, учет усложнения грузопотоков. связанных с транспортировкой ковшей к агрегатам; учет увеличения загруженности кранов, которыми наиболее часто транспортируют ковши; разработка системы подачи ферроспла­вов к агрегатам и стендам.

Способ впепечной обработки выбирают с учетом сортамента выплавляемой стали и предъявляемых к ее качеству требований. Конструкции агрегатов внепечкой обработки не являются пока устоявшимися, появляется много новых их разновидностей, что требует тщательных обобщения и оценки опыта нх эксплуатации. Пока не выработано общепринятого варианта расположения уста­новок внепечной обработки в цехе. Их размещают в разливочных пролетах и пролетах передачи ковшей на МНЛЗ, в специализиро­ванных пролетах главного здания цеха в ОНРС и т. п.