yandex.metrica
Конвертерное производство

Общие сведения о конвертерных цехах

Современный  кислородно-конвертерный  цех представляет  собой  сложный  и  оснащенный разнообразным  оборудованием  комплекс взаимосвязанных  зданий  и  сооружений,  в котором  осуществляют  хранение  запаса  шихтовых материалов,  подачу  и загрузку их в конвертер, выплавку и разливку стали, уборку продуктов  плавки.  Цех  включает  ряд  основных производственных  и  вспомогательных  отделений,  расположенных либо  в отдельных зданиях, либо  в  пролетах  одного  здания.

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  внепечной  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  и  рафинирование  от  вредных  примесей переносятся  в  ковш.

В мире насчитывается более 250 цехов с кон­вертерами разной ёмкости (в России — 8 цехов).

Различия цехов обусловлены прежде всего из­менением объёма производства, сортаментом вып­лавляемой стали, особенностями генерального пла­на завода. Предпринимавшиеся в стране и за рубе­жом попытки повторного применения разработанных проектов цехов из-за техноценологических ограничений не увенчались успехом. Хотя все цехи в мире строились по индивидуальным проектам, изучение результатов строительства и эксплуата­ции позволяет выявить некоторые закономерности, общие для большинства известных объектов.

Показатели работы конвертерных цехов

Состав  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.  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.).

Конвертерный цех  располагают  на  территории  металлургического  завода  с  учетом  направления  «розы  ветров».  С  тем  чтобы  уменьшить  загрязнение воздушного  бассейна  над  заводом,  цех,    располагают  с  подветренной  стороны.

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.  Конвертерный цех  располагают  вдоль  направления основных  путей или могут располагать в поперечном направлении, в  связи  с  их относительно  малой  длиной.

Основными  линиями  системы  грузопотоков  конвертерного  цеха являются;  доставка  и  заливка  жидкого  чугуна,  доставка  и  загрузка  лома;  доставка  и  загрузка  в  конвертер  сыпучих  материалов; доставка  и  загрузка  в  ковш  ферросплавов зачастую  с  их  нагревом или  расплавлением;  транспортирование  ковшей  с  жидкой  сталью; разливка  и  уборка  слитков  или  литых  заготовок;  уборка  шлака;  доставка  материалов  для  ремонта  конвертеров  и  другого  оборудования  и  уборка  мусора.

Схема основных грузопотоков конвертерного цеха показана на рисунке 1.

Рисунок 1. – Схема грузопотоков современного конвертерного цеха

Металлолом подают железнодорожным транспортом в отделение Ι магнитных материалов и загружают в приемные бункера. Совки заполняют металлоломом магнитогрейферными кранами 28. Груженые совки взвешивают и устанавливают на скраповоз 1 подающий их на рабочую площадку или в загрузоч­ный пролет. Завалку металлолома в конвертер 3 осуществляют загрузочной машиной 4.

Подачу и заливку жидкого чугуна в конвертер производят двумя способами, определяющимися типом применяемых миксе­ров — стационарных или передвижных.

В первом случае чугун доставляют в ковшах чугуновозов 13 из доменного цеха в мнксерное отделение IV и краном сливают в ста­ционарный миксер 12. При необходимости чугун выдают из миксера в ковш самоходных чугуновозов 11, транспортирующих его в за­грузочный пролет к конвертерам. Заливку чугуна производят заливочным краном 10. Во втором случае чугун подают передвиж­ными миксерами 14 в отделение перелива IV, в котором осущест­вляют заполнение заливочных ковшей. Транспортирование ковшей в главный корпус производят самоходными чугуновозами 15, заливку чугуна — заливочными кранами 10.

Сыпучие материалы доставляют в. шихтовое отделение ΙΙ не­магнитных материалов железнодорожным или автомобильным транспортом. Материалы из железнодорожных полувагонов 30 разгружают в приемные бункера 29 с последующей выдачей электровибрационными питателями. Подачу материалов в рас­ходные бункера 9 конвертерного корпуса ΙΙΙ осуществляют на­клонным конвейерным трактом 7 и реверсивными передвижными конвейерами 8. Система 6 весового дозирования и подачи, состоя­щая из вибропитателей, весовых дозаторов, конвейеров, промежу­точных бункеров и течек, обеспечивает загрузку определенных порций шлакообразующих материалов в конвертер в процессе плавки.

Подачу технически чистого кислорода в конвертер производят машиной 5 через кислородную фурму. Снабжение осуществляется по магистрали из кислородного цеха.

Доставку ферросплавов в главный корпус цеха осуществляют автомобильным или железнодорожным транспортом в контейне­рах либо используют конвейерный тракт подачи сыпучих мате­риалов. В первом случае контейнеры с ферросплавами разгружают краном в расходные бункера 16. Взвешенные порции ферросплавов нагревают в камерных печах 17 и по течке 18 подают в сталеразливочный ковш на сталевозе. Во втором случае ферросплавы посту­пают в железнодорожных вагонах в отделение ферросплавов, непосредственно примыкающее к отделению сыпучих материалов. Из приемных бункеров ферросплавы выдают на ленточные кон­вейеры тракта подачи сыпучих материалов, заполняющие расход­ные бункера в главном корпусе.

В конвертерных цехах применяют два основных способа раз­ливки — в изложницы, установленные на тележках, и на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Во всех случаях сталь сливают из конвертера в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе 19. По первому способу ковш со сталью передают сталевозом в отдельное разливочное отделение V или в разливоч­ные пролеты, примыкающие к главному корпусу. Изложницы заполняют жидким металлом из ковша, перемещаемого разливоч­ным краном 20 над составом 21 с изложницами. После затверде­вания и полной кристаллизации слитков составы с изложницами подают локомотивом в стрипперное отделение VI для снятия при­быльных надставок и подрыва слитков с уширением кверху. Изложннцы с уширением книзу снимают с тележек и направляют на подготовку к следующему наливу. Все операции выполняют стрипперным краном 22. Затем состав подают в нагревательное отделение VII обжимного стана, в котором слитки устанавливают в нагревательные колодцы, а состав с изложницами направляют на душирующую установку VIII. После охлаждения изложницы поступают в отделение IX чистки и смазки, а затем в отделение X подготовки составов, где осуществляют уборочные работы и уста­новку на тележки поддонов, центровых, прибыльных надставок и т. д. Подготовленные составы вновь подают в разливочное отделе­ние. Изложницы совершают замкнутый цикл работы и подготовки.

По второму способу сталеразливочный ковш подают сталевозом в отделение V непрерывного литья и устанавливают разливочным краном на стенд 23. Заготовки, получаемые на МНЛЗ 24, посту­пают в прокатный цех.

Шлак из конвертера сливают в ковш самоходного шлаковоза 2 и передают сначала в шлаковый пролет главного корпуса для пере­становки чаши на уборочный шлаковоз 26, а затем направляют в шлаковое отделение для охлаждения и последующего дроб­ления ударами бабы, поднимаемой краном 27. Переработанный шлак отгружают в отвал думпкарами 25.

Компоновка  основных  линий  грузопотоков,  взаимное  расположение  и  число  отделений  цеха,  планировка  главного  здания  в  существующих  цехах  отличаются  большим  разнообразием.  Во  многом  это  объясняется  тем,  что  опыт  эксплуатации  конвертерных  цехов  непродолжителен  и  по  мере  его  накопления  планировочные  решения  продолжают  совершенствоваться;  объясняется  это  и  тем,  что  во  многих  зарубежных  конвертерных  цехах  применены  вынужденные  проектные  решения,  поскольку  они  строились  в  условиях  стесненной  площади,  сложившихся  грузопотоков и с  использованием зданий существовавших ранее цехов.

В  качестве  внутрицехового  и  межцехового  транспорта  используют  железнодорожный,  автомобильный,  конвейерный  транспорт, рольганги,  трубопроводный  транспорт;  для  внутрицеховых  перевозок  используют  также  рельсовые  тележки  и  краны.  Проектирование  транспорта  включает  следующие  основные  этапы,  расчет  объема  межцехового  и  внутрицехового  грузооборота,  выбор  вида транспорта,  собственно  проектирование  системы  транспорта,  включая  определение  потребного  количества  транспортных  средств.

Объем  грузооборота  подсчитывают  на  основании  известной  производительности  цеха  и  расходных  коэффициентов  материалов  на  1т стали  или  чугуна.  Тип  транспорта  выбирают  с  учетом  объема  перевозок,  вида  перевозимых  грузов,  характера  и  условий  технологического  процесса  и  на  основе  сопоставления  экономичности  того  или  иного  транспорта  в  конкретных  условиях  цеха.  В  настоящее  время  на  металлургических  заводах  72%  межцеховых  перевозок  выполняются  железнодорожным  транспортом;  для  новых  цехов  и  при  реконструкции  существующих  рекомендуется,  где  это  возможно,  применять другие,  более экономичные виды транспорта.

Основным  преимуществом  железнодорожного  транспорта  является  его  универсальность,  позволяющая  перевозить  грузы  практически  всех  видов,  включая  жидкий  металл  н  шлак.  Для  металлургических  цехов  важно  также  то,  что  за  многие  годы  эксплуатации  созданы  хорошо  зарекомендовавшие  себя  специальные  виды подвижного  состава — чугуновозы,  шлаковозы,    и  др.

Недостатки  этого  вида  транспорта — относительно  невысокая  оперативность  и  гибкость  и  то,  что  строительство  и  эксплуатация  железных  дорог  требуют  сравнительно  больших  капитальных  затрат,  эксплуатационных  расходов,  затрат  труда  и  занимаемой  земельной  площади.

Автомобильный  транспорт  при  перевозках  на  короткие  расстояния требует  по сравнению с  железнодорожным  меньших  удельных  капиталовложений,  эксплуатационных  расходов,  трудовых  затрат.  Кроме  того,  в  4—5  раз  уменьшается  занимаемая  транспортом  площадь;  для  автотранспорта  допустим  в  два  раза  больший уклон  путей;  характерна  большая  маневренность  (допустимый  радиус  закругления  путей  в  6—7  раз  меньше,  чем  у  железнодорожных);  возможна  разгрузка  без использования  цеховых  подъемно-транспортных  средств.

Конвейерный  транспорт  используется  для  перевозки  сыпучих и  кусковых  грузов.  По  сравнению  с  железнодорожным  и  автомобильным  он  позволяет  автоматизировать  транспортировку  и  разгрузку  материалов,  допускает  пересечение  грузопотоков  требует  меньшей  площади  и  эксплуатационных  расходов,  меньшего  числа  обслуживающего  персонала,  позволяет  подавать  грузы  непосредственно  к  агрегату-потребителю,  что  уменьшает  число  перегрузок  и  требуемых  для  этого  механизмов.  Рольганги  пригодны  лишь для  транспортировки  специфических  грузов,  например  слябов  из  ОНРС  в  прокатный  цех.

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.

Для  новых  цехов  рекомендуются  следующие  соотношения между емкостью  плавильного агрегата и  емкостью ковшей и грузоподъемностью кранов:

При проектировании конвертерных цехов с учетом указанных факторов целесообразно устанавливать конвертеры максимальной емкости. Увеличение емкости конвертера улучшает технико-экономические показатели работы цеха; повышается производительность, снижаются удельные затраты энергозатрат, огнеупоров некоторых материалов плавки и соответственно себестоимость стали, а также удельные тепловые потери, позволяет повысить долю лома в металлошихты.

Для цехов небольшой производительности установка одного-двух крупных агрегатов, обеспечивающих выполнение всей программы цеха, как правило, не рекомендуется, так как это приводит к недогрузке оборудования и осложнением в работе смежных цехов и отделений при остановке конвертера на ремонт.

Емкость избранных в проекте конвертеров необходимо согласовывать также с емкостью существующих сталеразливочных ковшей и особенно с грузоподъемностью имеющихся заливных и разливочных кранов.

Так что для каждой заданной производительности цеха и других указанных выше условий необходимо выбирать наиболее рациональную емкость конвертеров и их количество. Емкость конвертеров колеблется в широких пределах и достигает 400 т. Наиболее широкое распространение получили конвертеры емкостью 100 … 350 т. ГОСТ 20.067-74 предусматривает ряд емкостей конвертеров для выплавки стали: 50, 100, 130, 160, 200, 250, 300, 350, 400 т.

При выборе емкости конвертеров для заданной производительности рекомендуются зависимости.

Зависимость емкости конвертеров от производительности цеха

Зависимость емкости конвертеров от производительности цеха

Производительность конвертера и цеха может быть представлена по жидкой стали, слитой в сталеразливочный ковш или по пригодным слитках.

Производительность цехов по литой заготовки приведена при разливки стали в слябы. Средние потери жидкой стали при разливке на ОНЛЗ приняты равными 5%.

Рекомендуемая производительность конвертеров, млн т в год

Рекомендуемая производительность конвертеров, млн т в год

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  внепечной  обработки  выбирают  с  учетом  сортамента  выплавляемой  стали  и  предъявляемых  к  ее  качеству  требований.

Коэффициент выхода годных слитков с жидкой стали

Коэффициент выхода годных слитков с жидкой стали