Содержание
Введение
Глава 1. Характеристика предприятия
Глава 2. Огнеупорное производство
Глава 3. Коксохимическое производство
Глава 4. Доменное производство
Глава 5. Сталеплавильное производство (конвертерный цех)
5.1 Конвертерное отделение
5.2 Миксерное отделение
5.3 Отделение внепечной обработки
5.4 Вакуумирование.
5.5 Отделение непрерывной разливки стали
5.6 Производство транспортного металла.
5.7 Производство осевой заготовки.
Глава 6. Прокатное производство
6.1 Цех прокатки широкополочных балок
6.2 Рельсобалочный цех
6.3 Крупносортный цех
6.4 Колёсобандажный цех
6.5 Колесопрокатный стан
6.6 Бандажный стан
6.7 Производство колёс
6.8 Производство бандажей
6.9 Шаропрокатный цех
Глава 7. Анализ технологии внепечной обработки стали на ОАО «ЕВРАЗ НТМК»
Список использованных источников
Введение
Летопись тагильской металлургии начинается с 1725 года, когда на берегу реки Тагил Демидовы поставили железоделательный завод — один из крупнейших в России и Европе. Его продукция — полосовое и сортовое железо с маркой «старый соболь» — пользовалось высоким спросом в стране и на зарубежных рынках. Металл производился из высококачественных уральских руд, чистых от вредных примесей, и содержащих природные легирующие компоненты. Замечательные физико-механические свойства уральского металла высоко оценивались на международных выставках.
Современный Нижнетагильский металлургический комбинат — одно из крупнейших промышленных предприятий России. В его составе — весь спектр переделов полного металлургического цикла и вспомогательных производств. Сортамент продукции комбината включает свыше 800 типоразмеров проката из более чем 150 марок стали. Комбинат перерабатывает железную руду Тагило — Кушвинского месторождения.
НТМК — пятый по величине металлургический комбинат в России, является дочерней компанией «Евразхолдинга». НТМК производит чугун, сталь и прокат. Особенностью комбината является использование ванадийсодержащих руд Качканарского горно-обогатительного комбината (также входит в Евразхолдинг), что позволяет выплавлять сталь повышенной прочности. Основные потребители продукции НТМК — предприятия строительной отрасли, РЖД и производители труб. В производстве широкополочных балок и колонных профилей комбинат не имеет конкурентов в России и странах СНГ. Объем производства в абсолютном выражении в 2004г. составил: 4,782 млн. т чугуна, 5,482 млн. т стали, 4,903 млн. т проката. Основные поставщики железорудного сырья для НТМК — Качканарский и Высокогорский ГОКи, контролируемые Евразхолдингом. Коксующиеся угли комбинату поставляет «Южкузбассуголь», также входящий в структуру Евразхолдинга.
На НТМК освоена технология производства 10 новых прокатных профилей и профилеразмеров. Половина из них была произведена в ЦПШБ, остальные — в рельсобалочном и колесобандажном цехах. Все профили имеют сложную конфигурацию и соответствуют международным (стандарты BS и ASTM) и российским требованиям.
Глава 1. Характеристика предприятия
ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат — крупнейшее в мире предприятие по переработке обогащенного ванадием титаномагнетитового железорудного сырья с последующим извлечением по специальным технологиям ванадия в доменном и кислородно-конвертерном производствах и ряд сталепрокатных цехов.
Комбинат представляет собой компактный высокотехнологичный металлургический комплекс по производству наиболее чистой по примесям первородной конвертерной стали, что обеспечивает выпуск металлопродукции с любыми заданными показателями по качеству и надежности.
Коксохимическое производство состоит из двух коксовых цехов в составе четырех коксовых батарей, а также ряда вспомогательных цехов, в том числе химического, пекококсового, смолоперегонного цехов и цеха ректификации, продукцию которых ЕВРАЗ НТМК продает преимущественно потребителям.
На ЕВРАЗ НТМК действуют две современные доменные печи общей мощностью 4,8 млн. тонн в год, адаптированные для переработки титаномагнетитового железорудного сырья, содержащего ванадий, производимого ЕВРАЗ Качканарским горно-обогатительным комбинатом. В 2012 году на ЕВРАЗ НТМК введена в эксплуатацию установка по вдувания пылеугольного топлива в доменные печи. Переход на новый вид топлива позволил сократить расход природного газа и кокса и повысить общую эффективность производства.
Сталеплавильное производство комбината представляет конвертерный цех мощностью в 4,5 млн. тонн стали в год, которая производится в 4 конвертерах и разливается на четырех машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) комбинированного типа.
Наличие современного комплекса внепечной металлургии в конвертерном цехе позволяет ЕВРАЗ НТМК производить сверхчистую сталь без вредных примесей и выпускать прокат с улучшенными качественными характеристиками для применения в условиях низких температур. Получаемый от переработки чугуна в конвертерном цехе ванадиевый шлак является сырьем для ферросплавных и ванадийпроизводящих предприятий.
Прокатное производство состоит из цеха прокатки широкополочных балок, рельсобалочного, крупносортного в составе крупносортного и шаропрокатного станов, колесобандажного цехов, оснащение которых позволяет выпускать широкую товарную линейку металлопроката. В 2004-2010 гг. была произведена коренная модернизация колесобандажного цеха. Проведено техперевооружение рельсобалочного цеха.
В 2012 году на ЕВРАЗ НТМК было произведено более 4,8 млн тонн чугуна, более 4,3 млн тонн стали, порядка 3 млн тонн металлопроката. Основными видами продукции комбината являются эксклюзивный в РФ сортамент строительного проката (двутавры, швеллеры, уголки, шпунт), а также широкая линейка проката транспортного назначения (рельсы, колеса, бандажи, осевая заготовка, вагоностроительные профили). ЕВРАЗ НТМК совместно с ЕВРАЗ ЗСМК производят более 60% крупных швеллеров в России.
Продукция ЕВРАЗ НТМК выпускается в соответствии с российским, зарубежным и международным стандартами, имеет многочисленные российские и иностранные сертификаты, в том числе сертификат «О признании ОАО «ЕВРАЗ НТМК» как изготовителя стальной продукции (непрерывнолитых слябов) в соответствии с правилами международной корпорации «Регистр Ллойда»(Великобритания).
Нижнесалдинский металлургический завод с 2005 года является филиалом ОАО «ЕВРАЗ НТМК». Завод специализируется на производстве рельсовых скреплений и является одним из основных поставщиков подкладок раздельного и костыльного скрепления, а также клемм ПК в Россию и ближнее зарубежье.
В июне 2015 года ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат отметит свое 75-летие. Первый чугун доменная печь Ново-Тагильского металлургического завода (название ОАО «ЕВРАЗ НТМК» до 1957 года) выдала 25 июня 1940 года. Всего за 1940-й год на заводе было получено 179 тыс. тонн чугуна, в настоящее время домны комбината производят такое количество металла менее чем за две недели.
С 31 декабря 2001 года ЕВРАЗ НТМК входит в состав компании ЕВРАЗ. Железорудной базой комбината являются месторождения Тагило-Кушвинской группы и Качканарское месторождение (в 140 км от. Н. Тагила) с миллиардными запасами ванадийсодержащих руд.
Комбинат — предприятие, которое производит широкую гамму металлопроката для железнодорожного транспорта, включая термоупрочнённые рельсы, колёса, бандажи для работы в экстремальных условиях высоких нагрузок и низких температур (до минус 600С). Комбинат производит осевую заготовку и все основные профили для вагоностроения.
На комбинате работает единственный в России и СНГ универсально-балочный стан по выпуску широкополочных балок и колонных профилей с высотой профиля от 150 до 1000 мм. Мощность стана — 1,5 млн. т/год.
Гороблагодатское рудоуправление (г. Кушва, производит аглосырья 1 млн.т/год) и Высокогорский горнообогатительный комбинат (производит аглосырья 2,5 млн. т/год) дают агломерат для выплавки передельного чугуна. Качканарский горнообогатительный комбинат поставляет сырьё для выплавки ванадиевого чугуна ( на НТМК 4 млн. т/год, мощность — 8 млн. т/год).
Комбинат является крупнейшим поставщиком заготовки для трубопрокатных заводов и конструкционного металлопроката для машиностроения.
Глава 2. Огнеупорное производство
Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей. Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России приблизительно в середине XVII века. На протяжении первой половины XIXвв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Производство огнеупоров в СССР было сосредоточено в трёх основных промышленных районах: Южном (Белокаменка, Часов Яр), Центральном (Подольск) и Уральском (Первоуральск, Богданович). С огнеупорами связан практически весь прогресс в сталеплавильном производстве. Например, замена смолодоломитной футеровки кислородных конвертеров периклазоуглеродистой позволила увеличить стойкость футеровки с 350-400 плавок до нескольких тысяч плавок. Интенсификация всех процессов, протекающих при высоких температурах, требует повышения рабочих свойств огнеупорных изделий. Задача повышения эффективности использования огнеупоров решается за счет повышения качества обычных огнеупоров и создания новых видов огнеупоров (периклазоуглеродистые, огнеупоры на основе волокнистых материалов, композитов на основе систем Si — Al — O — N, RnOm — C и др.). Большое значение имеют качественные изменения в металлургии: сокращение доли мартеновской стали (в настоящее время в мире сталь мартеновским способом выплавляют лишь в Украине и России), увеличение объема непрерывной разливки стали на МНЛЗ и литейно-прокатных агрегатах (ЛПА), а также использование рациональных схем футеровок конвертеров, основных и промежуточных сталеразливочных ковшей. От качества применяемых огнеупоров, степени соответствия свойств огнеупоров условиям их службы зависят качество готовой продукции, технико-экономические показатели работы агрегатов и возможность реализации технологического процесса. Применение более качественных и новых видов огнеупоров позволяет достичь значительных успехов в производстве и использовать новые технологии. Основным потребителем огнеупоров является металлургическая промышленность. На ее долю приходится потребление более 60 % производимых огнеупоров. Потребление других отраслей оценивается такими цифрами: цветная металлургия — 4%; химия — 4,7%; строительные материалы — 8,1%; машиностроение — 10,3%. Цех магнезиальных изделий специализирован на выпуске продукции для конвертеров, сводов мартеновских печей переклазоуглеродистого, периклазо-хромитового, хромито-периклазового и магнезиально-силикатного состава. Цеха алюмосиликатной группы производят формованные шамотные огнеупоры разнообразного сортамента, включая ковшевые, нормальные и сложные фасоны; нормальные шамотные изделия и сталеразливочный припас для сифонной разливки стали; огнеупорные массы как для цехов комбината, так и для других предприятий.
В период с 2000 по 2002 гг на огнеупорном производстве освоены новые виды продукции:
Изделия огнеупорные для шиберных затворов сталеразливочных ковшей Периклазовые и форстеритовые высокоогнеупорные составные плиты предназначены для разливки стали из ковша и изготавливаются марок ПСП-96N3 и ФСП-96N3, с массовой долей MgO во вкладыше из плавленого периклаза не менее 96,5%;
Изделия периклазоуглеродистые марки ПУП для футеровки стальковшей
Периклазоуглеродистые изделия предназначены для футеровки сталеразливочных ковшей, под агрегат комплексной обработки стали и изготавливаются на основе плавленых периклазовых порошков;
Изделия периклазоуглеродистые марки ПУПК для футеровки сталеплавильных конвертеров
Периклазоуглеродистые изделия предназначены для футеровки сталеплавильных кислородных конвертеров и изготавливаются на основе спеченных и плавленых периклазовых порошков;
Изделия периклизошпинельные высокоогнеупорные термостойкие
Изделия предназначены для футеровки шахтных, вращающихся печей и металлургических агрегатов и изготавливаются на основе периклаза и плавленой алюмомагниевой шпинели;
Изделия периклазоуглеродистые марки ПУЛК для сталевыпускного отверстия конвертеров и мартеновских печей
Периклазоуглеродистые изделия предназначены для футеровки леток для выпуска стали в конвертерах и мартеновских печах и изготавливаются на снове плавленых периклазовых порошков.
На производстве разработаны и внедрены новые виды огнеупорных масс:
Стартовая смесь марки СС-46 предназначена для засыпки канала стакана сталеразливочных ковшей при подготовке его под разливку металла и изготавливается на основе обожженного дунита; -Буферная масса марки БМ-46 изготавливается на основе обожженного дунита и предназначена для заполнения зазоров между рабочей и контрольной футеровкой сталеразливочных ковшей. На комбинате разработана технология и внедрены форстерритовые огнеупоры, которые обладая высокой химической и коррозионной устойчивостью, повышают стойкость футеровки или ее отдельных элементов более чем в 2 раза по сравнеию с алюмосиликатными огнеупорами. Форстеритовые изделия обладают меньшей способностью к зарастанию алюминитами и используются на комбинате для разливки стали из сталеразливочных и промежуточных ковшей.
Глава 3. Коксохимическое производство
Коксохимическое производство состоит из восьми основных и шести вспомогательных цехов.
Основной деятельностью КХП является производство металлургического кокса для доменного цеха.
Коксовый цех №2 в составе четырех батарей типа ПК-2К с объемом камер 21,6 м3 (1954-1957 пуска) производит кокс мокрого тушения.
Коксовый цех №3 в составе двух батарей типа ПBP с объемом камер 41,3 м3 (1986, 1989 годов пуска) производит кокс сухого тушения.
На КХП внедрен уникальный для России метод комбинированного тушения кокса водой. Специально для этого были разработаны не имеющие аналогов в нашей стране тушильная башня и тушильный вагон, которые действуют в комплексе пятой и шестой коксовых батарей. Тушение происходит с помощью пара, образующегося в результате соприкосновения воды с раскаленным коксом. Новая технология позволит снизить количество влаги в готовом коксе, что позитивно скажется на выплавке чугуна в доменном цехе.
На коксо-химпроизводстве завершено сооружение инфраструктуры обновления коксовой батареи №5. На объекте смонтированы несколько современных коксовых машин и тракт приема и передачи кокса на коксосортировку, состоящей из приемной рампы и трех конвейерных линий. Произведена реконструкция угольной башни. Построен блок тушения. Возведена новая тушильная башня, которая работает по современной методике донного тушения.
На КХП начались работы по ремонту коксовой батареи №9. Специалисты демонтируют изношенные огнеупорные материалы камер коксования. Планируется, что будет обновлена огнеупорная кладка пяти простенков батареи. Обновление батареи позволит сохранить объемы производства готового кокса по технологии сухого тушения с минимальным количеством влаги. Эта продукция особенно востребована в доменном цехе НТМК.
Коксовых цех № 3 включает в себя две коксовые батареи, установки сухого тушения и обеспыливания кокса, коксосортировку, а также тракты коксоподачи на доменные печи.
Коксование углей на КХП сочетается с глубокой переработкой коксохимического сырья. Химические цеха: улавливания №2 и №3, пекококсовый, смолоперегонный и ректификации производят широкий спектр продукции (41 вид), пользующейся неизменным спросом на внутреннем и внешнем рынке.
За 60 лет работы на коксохимпроизводстве накоплен значительный опыт по содержанию и ремонту коксового оборудования. Освоены и внедрены передовые достижения научно-технического прогресса: устойчивый срок эксплуатации коксовых батарей превышает 45 лет, освоены все виды горячих ремонтов кладки (двухсторонняя перекладка, керамическая сварка).
На КХП в первые в мире были достигнуты: опыт горячей консервации пекококсовых печей и техника избирательного дробления углей с применением кипящего слоя, и впервые в бывшем СССР было освоено производство крупнокристаллического сульфата аммония бессатураторным методом.
КХП НТМК единственное в России имеет: установку по получению чистых веществ пиридинового и хинолинового ряда и отделение по производству инденкумароновых смол.
Систематически ведутся работы по экологическим вопросам: улучшению работы системы беспылевой выдачи кокса, снижению содержания оксидов азота в дымовых газах коксовых батарей и уменьшению выбросов окиси углерода из камер УСТК. Внедрена коллекторная система улавливания выбросов в смолоперегонном цехе.
В 1999 году в составе коксохимпроизводства был пущен участок по производству шлакообразующих смесей, для машин непрерывной разливки стали конвертерного производства комбината. Здесь выпускаются 5 видов смесей для разливки малоуглеродистой, низколегированной, легированной, среднеуглеродистой и высокоуглеродистой стали; для профилей: круглого, прямоугольного, слябовой и балочной заготовок, а также теплоизолирующая смесь для промежуточного ковша МНЛЗ. Разработана компьютерная программа, позволяющая рассчитывать компонентный состав смесей на основе исходного сырья.
Глава 4. Доменное производство
Доменное производство является начальным звеном в цикле производства готового проката.
Доменное производство имеет в своём составе 6 доменных печей (ДП) полезным объёмом: ДП №1 — 1242м3, ДП № 4 — 1513м3, ДП №5,6 — 2200м3.
Доменные печи НТМК специализированы на выплавке двух видов чугуна: ванадиевого для конвертерного передела на сталь и ванадиевый шлак и передельного для мартеновского цеха. Отработана уникальная технология выплавки чугуна в печах большого объема с низким содержанием кремния (0,15 %), титана (до 0,20%) и высоким содержанием ванадия (до 0,55% ), что позволяет получать ванадиевый шлак высокого качества в конвертерном цехе. Доменные печи оборудованы сухими газоочистками. Состав доменного цеха: 1) доменные печи с литейными дворами; 2) рудный двор с кранами перегружателями; 3) бункерная эстакада и система нижней загрузки; 4) наклонный подъемник с машинным залом; 5) блок воздухонагревателей; 6) система газоочистки; 7) разливочные машины и склад чугуна; 8) депо ремонта ковшей; 9) глиномялка; 10) участок грануляции шлаков; 11) пульт управления; 12) механические мастерские. Разработана и внедрена технология использования стального конвертерного шлака, с целью утилизации железа, свободного оксида кальция, оксида магния и оксида марганца без ухудшения технико-экономических показателей работы доменных печей и увеличением содержания ванадия в чугуне.
Был проведен капитальный ремонт доменной печи №5 на ОАО НТМК стал одним из самых успешных в истории «Евраза».
Применение неформованных огнеупоров. На литейных дворах доменных печей комбината впервые в России внедрен комплекс мероприятий по использованию вместо пекосодержащих экологически вредных материалов менее опасных и более стойких неформованных огнеупоров.
Футеровка главных желобов на всех доменных печах выполнена совместно с ОАО «Динур» разработанными наливными бетонами. Расход массы составляет менее 250 грамм на тонну пропущенного чугуна. Через первый главный желоб пропущено более двух с половиной миллионов тонн чугуна, при шести промежуточных ремонтах методом подливки изношенных участков футеровки.
Использование наливных футеровок для главных желобов позволило уменьшить:
— количество ремонтов желобов;
— расход огнеупорных масс;
— удельные затраты по огнеупорным материалам на тонну чугуна.
Совместно с ОАО «Динур» разработана технология и внедрены леточные массы кремнеземистого состава, что позволило заменить углеродсодержащие массы и улучшить условия труда.
Футеровка футляров чугунных леток выполняется с использованием наливного бетона. Новая технология позволила заменить технологию ручного трамбования брикетов из канцерогенно содержащих углеродистых материалов и повысить стойкость в сотни раз.
Глава 5. Сталеплавильное производство (конвертерный цех)
Конвертерный цех имеет в своём составе: конвертерное отделение с четырьмя 160-тонными конвертерами; миксерное отделение с тремя миксерами емкостью 1300 тонн; шихтовый двор; участок внепечной обработки стали, включающий в себя три установки «печь-ковш» и два циркуляционных вакууматора; отделение непрерывной разливки стали из четырех машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Работает установка десульфурации чугуна. Мощность конвертерного цеха 3,5 млн. тонн стали в год. Началось самое крупное за последние 40 лет обновление конвертерного цеха.
5.1. Конвертерное отделение
Переработка ванадиевого чугуна в конвертерном цехе осуществляется по двух стадийной схеме («дуплекс-процесс») с получением стали, микро легированной ванадием, и товарного ванадиевого шлака с содержанием 16-28% V2O5.
На первой стадии процесса проводится деванадация с получением ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта с содержанием 2 — 3% С, 0,03% V и минимальным остаточным содержанием примесей (кремния, марганца, титана, фосфора и серы). Технология переработки ванадиевого чугуна характеризуется низкими температурами процесса, что достигается путем присадки в конвертер охладителя (прокатная окалина). Степень перехода ванадия из чугуна в шлак превышает 85%.
На второй стадии, в другом конвертере, проводится продувка углеродистого полупродукта на сталь мало шлаковым процессом с использованием до 8-10 % чистого от примесей оборотного металлолома.
В результате двух стадийной технологии переработки чугуна в конвертерном цехе выплавляется первородная сталь без внесения каких-либо нежелательных примесей из металлолома.
При переработке обычного передельного чугуна конвертерная сталь выплавляется традиционным LD- процессом.
августа 2007 года был остановлен на плановую реконструкцию конвертер №1. Конвертер стоял в течении 75 суток. За это время строителям предстоит полностью обновить агрегат: заменить сам конвертер, котел-охладитель, машину подачи кислорода, систему газоочистки. Среди вновь вводимого оборудования — комплекс отсечки шлака и система донной продувки инертным газом. Контракт на реконструкцию конвертерного цеха НТМК выполняет на условиях «под ключ» фирма «Сименс-Фест-Альпине». Важным условием для начала работ на самом конвертере являлась сдача в эксплуатацию дублирующего тракта подачи сыпучих материалов, который позволит не прерывать процесс выплавки металла в цехе. По плану реконструкции по окончании работ на конвертере №1 процедуру коренной модернизации пройдут остальные три агрегата. Планируется, что конвертер № 2 будет остановлен на модернизацию в конце марта 2008 года. Полное обновление конвертерного цеха НТМК должно быть завершено в 2009 году.
Технология нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера позволяет повысить стойкость футеровки конвертеров.
В конвертерном производстве комбината разработана и внедрена технология нанесения гарнисажа шлаком, сформированным в процессе плавки, на футеровку конвертера после слива стали путем раздува шлака азотом.
Применение огнеупоров. Разработана схема футеровки стальковшей, позволяющая в условиях комбината с малой толщиной футеровки снизить тепловые потери через нее при использовании периклазоуглеродистых огнеупоров.
Внедрены ремонтные массы для восстановления локальных повреждений футеровки с использованием специального стенда поворота ковша.
Разработана конструкция стыковочной воронки погружного стакана с дозатором. Новое решение обеспечивает плотную стыковку стаканов и позволяет оперативно ликвидировать подтеки металла в случае их появления.
5.2. Миксерное отделение
В миксерном отделении осуществляется усреднение чугуна в миксерах по химическому составу и температуре перед отправкой на дальнейшую переработку в конвертерное отделение, где из чугуна производится сталь. В нем находится три миксера емкостью 1300 тонн.
5.3. Отделение внепечной обработки
Обработка стали на установках «печь-ковш» позволяет:
— обеспечить однородность химического состава и температуры стали в ковше;
— обеспечить серийную разливку металла на МНЛЗ;
— снизить расход ферросплавов.
5.4. Вакуумирование
Флокеночувствительные стали (рельсовая, колёсобандажная, трубные и др.) для снижения содержания водорода, азота и кислорода, обеспечения чистоты стали по неметаллическим включениям подвергаются вакуумированию на RH-вакууматоре. Предусмотрена продувка аргоном в сталеразливочном ковше и модифицирование порошковой проволокой после вакуумирования. Содержание газов в стали после обработки [Н] — менее 1,5 ppm, активный [О] — 8,0 — 8,5 ppm.
Модифицирование и микролегирование стали промежуточными продуктами ванадиевого передела методом прямого восстановления ванадия, что позволяет получить металлопрокат из рядовых марок стали, с высокими механическими и эксплуатационными свойствами, аналогичными прокату из низколегированных марок стали.
Почти 500 тысяч тонн стали провакуумировали на новом вакууматоре №2 сталеплавильщики НТМК в 2007 году.
Отработана технология производства сталей с низким содержанием примесей (P<0,010%, S<0,005%).
Вакуумуглеродное раски2сление с целью снижения расхода ферросплавов, а так же снижения содержания газов и неметаллических включений в стали.
Нитридное упрочнение стали за счет введения в металл азота, что дает возможность получать стали для использования в области низких температур (ниже -60°С).
5.5. Отделение непрерывной разливки стали
Конвертерная сталь разливается непрерывным способом на четырёх машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) комбинированного типа с получением заготовки:
МНЛЗ №1 (четырех ручьевая)
отливка колесобандажного металла в заготовки круглого сечения диаметром 430 мм, рельсового металла и стали марок специального назначения (шарикоподшипниковых, легированных и т.д.) в заготовки прямоугольного сечения 300х360 мм.
МНЛЗ №2 (комбинированная двух- и четырех ручьевая)
отливка слябовых заготовок максимальным сечением 240х1515 мм и блюмовых заготовок сечением 240х440 мм для производства трубной заготовки.
МНЛЗ №3 (двух ручьевая)
отливка фасонных заготовок сечением 530/395х165 мм для универсально-балочного стана. Кроме того, имеется возможность отливки прямоугольных заготовок максимальным сечением 200х550 мм.
МНЛЗ №4 (одно- и двух ручьевая)
5.6. Производство транспортного металла
Разработан качественно новый способ подвода металла в кристаллизаторы через безнапорные погружные стаканы специальной конструкции, обеспечивающий повышение чистоты стали. Разработан состав шлакообразующих смесей для разливки высокоуглеродистых марок стали. Разработаны температурно-скоростные параметры разливки и режимы охлаждения, позволяющие отливать непрерывно-литые заготовки для производства железнодорожных колес, бандажей и рельсов, не уступающих по качеству и эксплуатационным свойствам лучшим мировым аналогам. На сегодняшний день весь сортамент транспортного металла производится из непрерывно-литых заготовок.
Производство трубного металла, легированных марок стали и сталей специального назначения.
Разработаны технологические параметры разливки, включающие в себя материал и размеры огнеупоров металлопроводки, химический состав шлакообразующих смесей, температурно-скоростной режим разливки, режимы охлаждения, параметры настройки и работы МНЛЗ, позволяющие получать высококачественные непрерывно-литые заготовки, отвечающие требованиям отечественных и зарубежных потребителей. В настоящее время на комбинате производится более 40 марок стали трубного и специального назначения.
Производство фасонной заготовки.
Впервые в России освоено производство непрерывно-литых заготовок сечением 530/395х165 мм, предназначенных для прокатки балок большого сечения (до 60Б). Разработан стандарт на макроструктуру непрерывно-литой балочной заготовки СТО АСЧМ-34-2002. Технология производства металла транспортного, трубного и специального назначения, а также отливки на МНЛЗ фасонных заготовок разработана специалистами комбината и защищена патентами Российской Федерации.
5.7. Производство осевой заготовки
Впервые в России на ОАО «НТМК» разработана и внедрена технология изготовления осевой заготовки из вакуумированного непрерывно-литого металла. На ГУП «Уралвагонзавод» изготовлена опытная партия осей из непрерывно-литых заготовок, которые прошли лабораторные, стендовые и полигонные испытания во ВНИИЖТ. Испытания показали высокое качество осей нового поколения. По результатам испытаний разработаны и утверждены технические условия — ТУ 3100-109-01124238-2000 «Оси черновые (заготовки профильные) из непрерывно-литого металла». Заключен контракт и поставлена опытная партия осевых заготовок в Швецию.
Глава 6. Прокатное производство
6.1. Цех прокатки широкополочных балок
Цех в составе универсально-балочного стана введен в эксплуатацию в 1977 г. Является крупнейшим в Европе комплексом по выпуску широкополочных балок и колонных профилей.
Специализация цеха — выпуск двутавров с параллельными гранями полок широкого сортамента как по высоте профиля от 150 до 610 мм, так и по ширине полки от 100 до 400 мм, в том числе свайного типа. Двутавры изготавливаются с требованиями как отечественных, так и зарубежных стандартов: американских (ASTM A 6), британских (BS 4), японских (JIS G 3192).
В последнее время осуществляется выпуск шпунта корытного типа Л5-У, а также производство круглого проката диаметром 115-150 мм и квадратной заготовки размером от 100 до 200 мм из трубных, рядовых и конструкционных сталей.
Исходная заготовка — катаная и непрерывно-литая заготовка прямоугольного сечения и фасонная заготовка для крупных двутавров.
Состав оборудования цеха: три методические печи с шагающим подом для нагрева заготовок; участок стана в составе рабочей линии стана, состоящей из обжимной клети 1300, двух групп клетей в составе универсальной и вспомогательной клетей и чистовой универсальной клети; участок сборки и перевалки клетей; участок пил горячей резки с клеймовочной машиной для маркировки кругов и квадратов в горячем состоянии; участок отделки, состоящий из двух поточных линий в составе двух роликоправильных машин для правки фасонных профилей в двух плоскостях и секций для обработки и приемки продукции; линия до отделки отсортированной продукции с пилой холодной резки.
Производственная мощность — 1600 тыс. тонн в год.
В цехе провели плановый ремонт оборудования, проведена большая работа по улучшению работы нагревательных печей. Заменены рекуператоры на двух печах, что позволило не только улучшить качество нагрева, но и изменить экологическую ситуацию в цехе. Были проведены ремонты рабочих клетей прокатного стана, восстановлены начальные нормативные требования. Специалисты провели замену рабочих роликов рольгангов на участке пил горячей резки и подъемного стола чистовой группы клетей, отремонтировали вертикальные и горизонтальные роликоправильные машины, смонтировали две новые шлепперные тележки, обновили оборудование обжимной клети-1300, провели ревизию магистральных трубопроводов и запорной арматуры. Обновление цеха позволит сделать работу подразделения более стабильной и снизить простои оборудования. Проведенный ремонт положительно скажется на качестве выпускаемой продукции.
Нагретые в печах с шагающим подом до 1190-1260°С заготовки прокатываются в обжимной клети «1300». Затем прокатка ведется последовательно в двух группах предчистовых и чистовой универсальных клетях. Прокатанные полосы по рольгангу подаются на пилы горячей резки, где производится удаление концевой обрези и порезка на мерные длины. Круглый и квадратный прокат маркируется клеймовочной машиной. Порезанные на пилах полосы рольгангом транспортируются на холодильники.
После охлаждения прокат поступает на участок балкоотделки, где проходит его правка, осмотр и приемка.
После приемки готовый прокат пакетируется и отгружается потребителю.
Нижнетагильский металлургический комбинат разработал технологию и освоил производство двутавров по международным стандартам ASTM, JIS, DIN, BS и гарантирует их высокое качество, подтвержденное международным сертификатом фирмы «TUV».
Впервые в России, для строительства гидротехнических и иных сооружений, разработана технология и освоено производство шпунта Л-5У, по своим техническим характеристикам не имеющим аналогов в мире. Разработана технология и освоено производство шпунта Л5-УМ с конструкцией замка, обеспечивающей более свободное соединение элементов шпунтовой стенки.
Новые профили: На УБС освоена технология прокатки швеллера № 27, профиля для железнодорожных шпал, а также круглого проката сечением до ø 210 мм.
6.2. Рельсобалочный цех
Специализация — выпуск продукции транспортного назначения — рельсы, фасонные профили для вагоностроения, а также для тракторостроения и др. отраслей.
Исходная заготовка — катаная и непрерывно-литая заготовка прямоугольной и квадратной формы.
Состав оборудования цеха: методическая печь с шагающими балками для нагрева заготовок (введена в эксплуатацию в 2000 г.); участок стана в составе стана линейного типа, состоящего из обжимной клети 950, двух клетей трио, оборудованных подъемно-качающимися столами, и чистовой клети дуо 850; возвратный поток с ножницами горячей резки; участок пил горячей резки с клеймовочной машиной; участок изотермической выдержки рельсов с 4-мя печами; три роликоправильные машины; участок отделки в составе балкоотделки и трех рельсо-отделочных линий, оборудованных сверлильно-фрезерными агрегатами (первая поточная линия — 2-мя сверлильно-отрезными установками фирмы «Вагнер») и инспекторскими стеллажами для обработки и приемки рельсов; термическое отделение.
год станет для цеха особенным, поскольку предстоит выполнить большое количество иностранных заказов на продукцию с повышенными требованиями к качеству и профилю, нестандартной длины. В цехе функционируют два вальцетокарных станка фирмы «Геркулес» (Германия), дающие высокую точность обработки прокатных валков. В следующем году цех планирует закупить еще один.
В цехе запущена в работу обновленная печь изотермической выдержки № 2. Она предназначена для удаления остаточного водорода из рельсов, что исключает образование микротрещин в готовой продукции. 54 тонны проката в течение двух часов выдерживаются в печи при температуре 600оС (плюс-минус 20оС). Капитальный ремонт теплотехнического агрегата улучшил качество готовой продукции цеха.
Термическое отделение является участком, расположенным в отдельно стоящем корпусе, со складом подготовки рельсов к термообработке. Предназначено для объемной закалки рельсов и их отделки и приемки.
Состав оборудования термоотделения: участок термической обработки рельсов в составе закалочной печи, закалочной машины и отпускной печи; две роликоправильные машины и два вертикально-правильных пресса; участок неразрушающего контроля в составе установок УЗК и контроля прямолинейности рельсов; пакетоукладчик рельсов.
Производственная мощность, тонн в год:
рельсобалочного цеха — 1500000;
термоотделения — 730000.
Пропускная способность по обработке термоупрочненных рельсов с повышенными требованиями составляет до 420 тыс. тонн в год.
Для нагрева заготовок под прокат рельсов и профилей для вагоностроения и машиностроения промышленности имеется одна методическая печь с шагающими балками, введённая в эксплуатацию в 2000-ом году. Основное прокатное оборудование состоит из стана «950» с двухвалковой реверсивной клетью и стана «850» с двумя клетями «трио», оборудованными подъёмно-качающимися столами, и одной клетью «дуо», расположенными в линию. Раскаты разрезаются на мерные длины пилами горячей резки маятникового типа. Участок изотермической выдержки рельсов, обеспечивающий их противофлокенную обработку, включает в себя пять проходных печей, систему стеллажей и рольгангов для передачи и транспортировки рельсов.
Операции отделки рельсов проводятся на сверлильно-отрезных станках фирмы «Вагнер». Объёмная закалка рельсов длиной 25 м проводится в масле в специальной закалочной машине револьверного типа. Нагрев под закалку и отпуск осуществляется в проходных печах.
Охлаждённые рельсы проходят правку в двух плоскостях в роликоправильных машинах, оценку прямолинейности и подвергаются ультразвуковому контролю.
Рельсы, производимые из непрерывно-литых заготовок, получаемых в конвертерном цехе, имеют высокую чистоту стали по неметаллическим включениям и низкую её газонасыщенность.
На комбинате производятся рельсы для различных условий эксплуатации:
— рельсы низкотемпературной надежности из стали с повышенным содержанием ванадия и азота. Эти рельсы предназначены для эксплуатации в условиях низких температур (до -60°С);
— рельсы повышенной износостойкости, предназначенные для службы в кривых участках пути малого радиуса. Эти рельсы изготовлены из заэвтектоидной стали (с повышенным содержанием углерода) и имеют специальный профиль с закругленной головкой;
— рельсы для скоростных участков пути, отвечающие высоким требованиям по прямолинейности;
— рельсы типов UIC60 и 136RE, отвечающие требованиям международных стандартов, для поставок на зарубежный рынок;
— нетермоупроченные рельсы типов Р50 и Р65 для метрополитенов.
ОАО «НТМК» — единственный в России комбинат, освоивший выпуск профиля Z — 310 для хребтовой балки с повышенными прочностными характеристиками (класс прочности 420), для вагонов нового поколения.
6.3. Крупносортный цех
Специализация — производство заготовки для трубных и машиностроительных заводов и выпуск продукции для строительства и др. отраслей.
Исходная заготовка — катаная и непрерывно-литая заготовка прямоугольной и квадратной формы.
Состав оборудования цеха: три методические четырехзонные печи для нагрева заготовок; участок стана в составе стана линейного типа, состоящего из обжимной клети 850 и стана 650, включающего две клети трио, оборудованные подъемно-качающимися столами, и чистовую клеть дуо 650; участок пил горячей резки (6 штук); участок отделки проката в потоке с двумя линиями в составе роликоправильной машины для правки фасонных профилей, секций для обработки, пакетоукладчиков фланцевых профилей и уголков; линия до отделки отсортированной продукции с пилой холодной резки; линия механизированной зачистки для обработки круглого проката в составе косовалковой роликоправильной машины, сверлильных и четырех горизонтально-фрезерных станков и секций для приемки; линия отделки рельсов узкой колеи с двумя сверлильными станками и секциями для обработки и приемки.
В 2007 году в цехе произвели более 800 тысяч тонн готовой продукции, свыше двух десятков наименований различных профилей сложного типа: швеллеров, двутавров, угловой стали для вагоностроения.
Нагретые в методических печах до 1190-1260 °С заготовки прокатываются в обжимной клети «800». Прокатанные в обжимной клети за 5 — 7 проходов заготовки по рольгангу подаются на стан «650», затем прокатанные полосы по рольгангу подаются на пилы горячей резки, где производится удаление концевой обрези и порезка на мерные длины; на каждую штангу наносится маркировка. Рельсы маркируются клеймовочной машиной, установленной за чистовой клетью. Порезанные на пилах полосы по рольгангу транспортируются на холодильник.
Для замедленного охлаждения трещиночувствительного металла предусмотрено две термоямы. После охлаждения прокат круглого и квадратного сечения выдается на две сортоотделки. Дефекты на круглых и квадратных профилях удаляются на линии механизированной зачистки (ЛМЗ) и вручную, пневматическими молотками на двух стеллажах. Фланцевые профили после охлаждения проходят правку на роликоправильных машинах консольного типа и, после рассортировки на сортоотделках, пакетируются пакетоукладчиками в пакеты массой до 5 тонн. Дефектные полосы с сортоотделок снимаются магнитными кранами в штабеля для последующей доработки. После отделки и приемки готовый прокат отгружается потребителю.
Нижнетагильский металлургический комбинат освоил технологию производства трубной заготовки из шарикоподшипниковой стали ШХ15 и ШХ15СГ. Освоено производство круглого проката диаметром 40 мм.
6.4. Колёсобандажный цех
Колесобандажный цех представляет собой комплекс в составе двух отдельных станов: колесопрокатного и бандажного.
На участке полнопрофильной обработки колес осваивают новые карусельные станки Краснодарского завода «Седин». Их выход на проектную мощность существенно улучшит производственные показатели цеха. Обрабатывают на этих станках железнодорожные колеса Ø 957 мм, которые поступают к нам как с новой прессопрокатной линии, так и со старого стана.
Масштабное обновление КБЦ продолжается в течение нескольких последних лет. В цехе уже введены в строй новый прессопрокатный участок, две линии выходного контроля, печь для нагрева заготовок.
На НТМК проведена реконструкция термоучастка. Был заключен контракт с немецкой компанией «Мерц» на сооружение термического участка для колесного производства. Новое оборудование позволит производить термообработку колес высокой твердости с производительностью порядка 100 штук в час. Новое термоотделение станет завершающим этапом реконструкции колесного производства. Благодаря реализации этого проекта, комбинат станет обладать самым совершенным комплексом по выпуску железнодорожных колес, отвечающим всем требованиям мировых стандартов по прочности, твердости и износостойкости продукции, а также природоохранных норм.
В цехе закончилась модернизация линии выходного контроля колес №2. специалистами Томской электронной компании смонтировали транспортерные пути и оборудование двух новых блоков. На линии появилась установка для антикоррозийной покраски и дробенаклепа. Метод поверхностного упрочнения применяется на третьей линии контроля колес, а после ЛВК — 2 все 100% выпускаемых цехом колес упрочняются в соответствии с требованиями Российских железных дорог.
6.5. Колесопрокатный стан
Специализация — выпуск цельнокатаных железнодорожных колес и заготовок колес для подвижного состава и кранового машиностроения.
Исходная заготовка — круглая непрерывно-литая заготовка диаметром 430 мм.
Состав оборудования: заготовительный участок с шестью пильными установками для порезки на штучные заготовки, обеспечивает заготовками колесопрокатный и бандажный станы; печной участок в составе двух кольцевых печей с вращающимся подом; прессо-прокатный участок в составе пресса усилием 3000 т для обжатия и калибровки заготовки, пресса усилием 500 т для прошивки отверстия, пресса усилием 7000 т для формирования ступицы с отверстием и прилегающей к ней части диска, семивалкового прокатного стана для выкатывания обода с гребнем и прилегающей к ободу части диска, пресса усилием 3000 т для калибровки колеса, выгибки диска и нанесения маркировки; в 2005 году введен новый прессо-прокатный участок производительностью 630000 тысяч колес в год в следующем составе:
- установка для гидрослива окалины
- три пресса с суммарным усилием 19 тыс. тонн
- колесопрокатный стан
- маркировочная машина
- система автоматического замера геометрических параметров и регулировки режимов обработки; С освоением нового прессо-прокатного участка оборудование старого ППУ будет выведено из эксплуатации; участок термической обработки в составе двух кольцевых печей с вращающимся подом для нагрева под закалку, шести закалочных горизонтальных столов, 48 колодцевых отапливаемых печей для отпуска колес садкой по 6 колес в стопе; участок механической обработки колес в составе станков модели 1В502, 1В503, М153, VDM 120-12; в 2005 году введен в эксплуатацию участок полно профильной механической обработки колес с производственной мощностью 180 000 шт. в год в следующем составе:
- две роботизированные линии, включающие 7 станков полно профильной обработки колеса
- станки для балансировки колес и расточки отверстия в ступице; участок приемки колес в составе двух стендов с установками УЗК, стенды вихретокового контроля; в 2004 году введена вторая линия выходного контроля колес производительностью 300 тысяч штук в год в следующем составе:
- оборудование для дробеструйной обработки;
- оборудование для замера твердости;
- установка ультразвукового контроля колес;
- участок покраски колес.
6.6. Бандажный стан
Специализация — выпуск бандажей для подвижного состава и заготовок колец различной конфигурации для машиностроения.
Исходная заготовка — круглая непрерывно-литая заготовка диаметром 430 мм.
Состав оборудования: печной участок в составе методической и двух камерных печей для нагрева заготовок; прессопрокатный участок в составе пресса усилием 3200 т для осадки заготовки и прошивки отверстия, чернового стана для предварительной раскатки заготовки, чистового стан для раскатки бандажей и колец до требуемых размеров и формы, пресса усилием 400 т для нанесения маркировки; участок замедленного охлаждения для противофлокенной обработки бандажей и колец из флокеночувствительной стали; участок термической обработки в составе 16 печей шахтного типа для нагрева под закалку и отпуск, специальных закалочных баков; два стенда ультразвукового контроля бандажей.
Производственная мощность, тыс. тонн в год:
колесопрокатного стана — 205.
бандажного стана — 148.
По пропускной способности заготовительного участка цеха в составе 6 пильных установок производственная мощность цеха составляет 235 тыс. тонн в год.
6.7. Производство колёс
Исходную непрерывно-литую заготовку диаметром 430 мм из конвертерной стали режут на пилах Вагнера на части. Осмотренные заготовки направляют в рекуперативную кольцевую печь с вращающимся подом для нагрева. Заготовки подают на прессопрокатный участок. После прокатки колёса и заготовки колёс проходят обработку в отапливаемых колодцевых печах, операцию закалки обода с последующим отпуском. Для контроля внутренних дефектов железнодорожных колёс применяют ультразвуковой метод.
На ОАО «НТМК» разработана технология и освоено производство трех типоразмеров железнодорожных колес по международному стандарту UIC-812-3 для поставки в Швецию из стали В82, двух типоразмеров колес из стали R7T для поставки в Болгарию.
Освоено производство колеса диаметром ø 957 мм c S-образным диском, конструкция которого разработана специалистами ОАО «НТМК». Колесо предназначено для вагонов нового поколения.
Колеса с S-образным диском успешно выдержали стендовые усталостные испытания во ВНИИЖТ как при нагрузках, соответствующих сертификационным нормам для рядовых колес, так и при нагрузках, рассчитанных для перспективных условий эксплуатации с осевыми нагрузками 25 и 30 тс для вагонов нового поколения.
На ОАО «НТМК» разработана технология и ведется освоение производства опытной партии цельнокатаных черновых заготовок колес диаметром 36 дюймов для поставки на Североамериканский рынок в соответствии с требованиями стандарта М-107-84/М-208-84.
6.8 Производство бандажей
Для получения бандажей используются непрерывно-литые заготовки диаметром 430мм. Заготовки режут на требуемый размер на пилах Вагнера. Осмотренные заготовки направляют в методическую, а затем в камерную печь для нагрева. После прокатки бандажи и кольца подвергаются замедленному охлаждению или изотермической выдержке. На стане имеется оборудование для закалки с отпуском или нормализации бандажей и колец. Все бандажи проходят ультразвуковой контроль.
На бандажном стане разработана технология и освоено производство черновых бандажей из стали марки В6Т для локомотивов для поставки Болгарским железным дорогам, отвечающим требованиям международных стандартов UIC-810-1 и UIC-810-2.
6.9. Шаропрокатный цех
Специализация — производство шаров для мельниц горнодобывающей и цементной промышленности.
Исходная заготовка — круглый прокат соответствующего диаметра, изготавливаемый в крупносортном цехе и ЦПШБ.
Цех включает две автономные линии по производству шаров:
диаметром от 40 до 80 мм — стан СПШ — 80;
диаметром от 80 до 125 мм — стан СПШ — 120.
Состав линии: секционная печь скоростного нагрева заготовок; двухвалковый стан поперечно-винтовой прокатки конструкции ВНИИМЕТМАШ; установка закалки шаров барабанного типа.
Производственная мощность — 180 тыс. тонн в год.
Освоена технология выпуска мелющих шаров повышенной твердости (50-52 HRC).
Глава 7. Анализ технологии внепечной обработки стали на ОАО «Евраз НТМК»
В процессе внепечной обработки стали происходит охлаждение металла, что ограничивает продолжительность обработки. Компенсация тепловых потерь осуществляется различными способами. В этом плане, агрегаты, используемые для вне-печной обработки стали, условно можно разделить на несколько групп: 1)без дополнительного подогрева или подачи тепла в процессе обработки (установки для обработки вакуумом различными методами, для введения в металл реагентов в виде порошка, проволоки, блоков, установки типа накрытого крышкой ковша при продувке металла инертным газом); 2) подвод тепла осуществляется в результате окисления железа и примесей при продувке кислородом (конвертеры типа AOD, VODC, RH-OB, RHO и др. рассмотрены выше); 3) с электрическим подогревом.
Наиболее распространенными в настоящее время способами, позволяющими подогревать металл в процессе обработки, .является ASEA-SKF-процесс возникший в Швеции в 1964 г., и более простой Finkl’-процесс, появившийся несколько позже в США. Первый метод представляет собой способ обработки металла, при котором помимо индукционного перемешивания металл сверху подогревается электрическими дугами (7.1). В таком агрегате металл может выдерживаться под вакуумом длительное время (до 2 ч), что обеспечивает высокую степень рафинирования его от вредных примесей. В некоторых случаях на поверхность перемешиваемого под воздействием индуктора металла вводят также некоторое количество шлакообразующих. Способ сложен и дорогостоящ, однако высокое качество металла компенсирует затраты и данный способ получил достаточно широкое распространение.
Имеются сообщения, в которых дана сравнительная оценка технико-экономических показателей и характеристик качества стали, выплавленной с применением ASEA-SKF (0,0009% О2 и 0,005% S) и методом ЭПШ (0,0014% Ог и 0,004% S). При этом делается вывод в пользу стали, рафинированной на установке ASEA-SKF, из-за более низкой стоимости по сравнению со сталью ЭШП при, по меньшей мере, одинаковых показателях долговечности подшипников. В СССР установки типа ASEA-SKF работают в сталеплавильных цехах некоторых заводов тяжелого и энергетического машиностроения, где отливают крупные слитки для изготовления роторов турбин электростанций и т.п. ответственных изделий. Если в методе ASEA-SKF используется индукционное перемешивание, то в Finkl-процессе перемешивание осуществляется более простым способом — продувкой аргоном, при этом ковш находится в стационарном положении, что упрощает обработку металла при производстве его в больших количествах. Установки типа ASEA-SKF- это уже не просто ковши, а металлургические агрегаты, в которых проводят определенные металлургические операции, процесс становится по существу дуплекс-процессом: печь (или конвертер) — вторичный агрегат.
Постепенно в мировой практике получает распространение процесс, названный процессом ковш- печь (по наименованиям слоев на английском языке в зарубежной литературе процесс получил название LF-процесс. Процесс включает перемешивание продувкой металла аргоном в ковше, Дуговой подогрев и обработку металла синтетическим шлаком в процессе его перемешивания аргоном. Процесс обеспечивает не только получение заданного химического состава и температуры металла, но и снижение количества неметаллических включений в результате удаления серы и кислорода, что привело к значительному улучшению механических свойств. Такой агрегат может устанавливаться в любом сталеплавильном цехе.
Типичная конструкция установки LF (печь — ковш) показана на 7.2. В ковше наводится рафинировочный шлак и в него сверху опускают электроды системы электродугового нагрева таким образом, чтобы обеспечить достаточную эффективную теплопередачу и одновременно защитить огнеупоры ковша от дуги. При этом остаточные оксиды железа в шлаке восстанавливаются графитовыми электродами. В результате получают «улырачистую» сталь с низким содержанием серы.
На 73 показан вариант установки типа ковш- печь, предусматривающий возможность перемеишвания металла аргоном под слоем синтетического шлака, вдувание порошкообразных реагентов и подогрев расплава одновременно. Примером комбинированного процесса с обработкой металла и вакуумом, и продувкой аргоном и синтетическими шлаковыми смесями может служить VAD -процесс [2].
Агрегат состоит (7.4) из камеры, установленной на самодвижущейся тележке, и вакуумного трубопровода в стационарном своде (а не в корпусе камеры). Технология проведения операции следующая: 1) помещение ковша в VAD-камеру и продувка аргоном в течение Змин (без вакуума); 2) отбор пробы металла на химический анализ и перемещение камеры с ковшом на участок скачивания шлака (содержащего FeO и Р2О5); перемещение камеры с ковшом к VAD-устройству, накрьгвание сводом и вакуумирование с подогревом (или без подогрева); подогрев осуществляется при помощи электродов, опускаемых через свод; 3) одновременно с вакуумированием наводится присадкой CaO, CaF2 и алюминия новый шлак и продолжается продувка аргоном; 4) после 20-25 мин такой обработки под вакуумом производится корректировка химического состава и температуры (электроподогревом); 5) после получения требуемых результатов вакуумирование прекращается и камера с ковшом транспортируется на разливочную площадку.
В тех случаях, когда требуется получать < 0,004 % S, в металл дополнительно вдувается порошок СаС2 или силико-кальция. Фурма погружается на глубину 2,5 м, продолжительность вдувания 15 мин, содержание серы до окончания процесса вдувания 0,001%. Фурму для вдувания изготавливают из цельнотянутой трубы с нанизанными на нее катушками из огнеупорного материала, содержащего 60 % А12О3, навинчивающейся пробки (80 % А1гО3) и вставки на месте выхода струи (95 % А12О3). Стойкость фурмы 15 мин (одна продувка). Получаемая сталь может быть предназначена для изготовления крупных емкостей для сжиженного газа, арктических трубопроводов, буровых морских платформ, атомных электростанций, специальных установок химической и нефтехимической промышленности.
Подробное исследование технологии обработки по способу VAD проведено на заводе фирмы «Nippon Kokan» [3]. На заводе имеется 50-т установка VAD; металл на установку поступает с 50-т дуговой печи или из 250-т кислородного конвертера, в последнем случае берется порция 50 т. Легирующие элементы и флюсы присаживаются в ковш под вакуумом, металл продувают аргоном через пористую пробку. Полный цикл обработки стали в установке длится 140 мин, из них первые 80 мин — подогрев металла с 1540 до 1640 °С при давлении 26,6кПа, затем 40мин- снова подогрев и доведение температуры металла до 1600 °С. Для десульфураиии стали использованы шлаки, содержащие при пересчете компонентов на квазитройную систему 50-70 % СаО, 20-35 % А12О3 и 10 % SiO2. По результатам испытаний наибольший коэффициент распределения (S)/[S], превышающий 600, был достигнут в области существования в жидкой фазе и извести и трисиликата кальция. Переход шлака как в области большего количества твердой фазы извести при наличии трисиликата кальция в шлаковом расплаве, так и полностью в область жидкого состояния снижает скорость десульфурации и коэффициент распределения серы. Перед обработкой из ковша скачивали печной шлак, поэтому суммарное содержание оксидов железа и марганца в шлаке для десульфурации не превышало 1 %. Оптимальный состав шлака близок к 60 % СаО, 10% SiO2 и 30% А12О3. ЭТО подтверждено лабораторными экспериментами и расчетом. В качестве основы для расчетов десульфурации металла, раскисленного алюминием, принята реакция: 3(СаО)+ 2[Al]+ 3 [S] = 3(CaS)+ AI2O3.
Помимо установок LF с дуговым подогревом разрабатываются установки с использованием методов индукционного нагрева (и перемешивания). В качестве примера на 7.5 показана схема агрегата, разработанного SCRATA* (ЮАР). Процесс назван LMR* . По сообщениям [4] процесс особенно удобен для получения сравнительно небольших порций легированных (например, 13 % Сг и 4 % Ni) сталей, где требуется гарантированно низкое содержание примесей. Необходимо упомянуть и о попытках использовать в процессе вне-печной обработки и такой традиционный способ нагрева, как юпливные горелки. Так, на заводе «Holmstad» (Швеция) с 1986 г. работает 50-т печь-ковш с двумя топливно-кислородными горелками мощностью по 5 МВт, в которой обрабатываются плавки из 50-т дуговой печи. В процессе обработки металл продувается инертным газом. Горелки установлены в крышке ковша. Типичный период нагрева продолжается 12 мин и за это время температура металла повышается примерно на 15°С со средней скоростью 0,95°С/мин при подводимой мощности 80 кВт/т. Общее количество подводимой энергии 800 кВт-ч, усвоенной- 280 кВт-ч, что соответствует среднему к.п.д. 35 %. К.п.д. изменяется в процессе нагрева с 20 до 45 %. Возможно снижение температуры выпуска стали из дуговой печи и уменьшение при этом расхода энергии в дуговой печи примерно на 50 кВт -ч/т (при расходе энерги в установке печь-ковш 25-30 кВт -ч/т) [5].
В настоящее время среди металлургов имеются сторонники внепечной металлургии и с использованием установок типа ковш-печь и инжекдионной металлургии. И тот и другой метод имеют свои преимущества и недостатки. Например, для установок печь-ковш металл в печи можно нагревать до оптимальной температуры и в результате этого уменьшить продолжительность плавки в основном агрегате и снизить расход огнеупоров и энергии. При использовании инжекционной металлургии требуется перегрев металла в плавильном агрегате, но можно быстро и эффективно вести процессы десуль-фурации, легирования и раскисления с очень высокой степенью усвоения добавляемых элементов. Как видно из приведенных примеров, активно разрабатываются технологии, представляющие собой сочетание обоих методов. Разрабатываются также системы, предусматривающие использование двух ковшей: в установке печь-ковш и для инжекции порошкообразных реагентов. При этом считают, что такие системы более гибкие и позволяют получать высококачественную сталь с низким расходом электроэнергии и огнеупоров.
Многие чисто технологические приемы работы на агрегатах типа ковш-печь находятся еще в стадии отработки. Так, например, явление вспенивания шлака при внепечной обработке в агрегатах ковш-печь позволяет (так же, как и в электропечи) защитить футеровку ковша и свода от радиационного воздействия дуг и снизить уровень шума в пролете. Поскольку при внепечной обработке окисленность шлака значительно ниже, чем в печи, эффект пенообразования (например, от взаимодействия присадок графита со шлаком) не получает развития и для достижения заметного газовыделения иногда применяют чистые мелкие фракции СаСО3 в смеси с частичками графита (до 10%). Практика использования пенообразующих добавок складывается из учета ограничения попадания печного шлака при выпуске в ковш, наведении в ковше основного шлака добавками СаО (а также по мере необходимости боксита, кремнезема и плавикового шпата), чтобы после короткого периода нагрева в ковше-печи получить шлак, содержащий 55-60 % СаО; 16-24 % SiO2; 8-12 % Al2O3; MgO 8-12%; CaFj до 3 % (FeO + MnO). Суммарный расход шлакообразующих составляет 6-10 кг/т. После этого в ходе рафинирования и нагрева металла в шлак вводят диа-мидную известь с расходом до 1 кг/т. При необходимости улучшения условий пенообразования присадку этой извести повторяют. При таком сиособе обработки отмечено снижение содержания водорода и глубокое раскисление в результате снижения содержания в шлаке оксидов железа и марганца. Установки типа ковш-печь широко применяют также в качестве миксеров для накопления стали при изготовлении особо крупных слитков и отливок. В этих случаях также разрабатывается специальная технология.
Производительность современных установок ковш-печь достаточно высока. Так, в конце 1985 г. одной из компаний ФРГ пущены в Западной Европе в эксплуатацию 50- и 110-т установки ковш-печь. Основные показатели установок (соответственно для 50-т и 110-т): число обрабатываемых плавок в сутки — 14 и 20; продолжительность обработки 37 и 35 мин; расход электроэнергии 35 и 33 кВт • ч/т; расход электродов — 0,35 и 0,23 кг/т; максимальная скорость нагрева — 6 и 4 °С/мин; расход газа для продувки — 0,5 и 0,25 м3/т; расход огнеупоров — 3,3 и 3,9 кг/т; стойкость продувочной фурмы- 10 и 4 плавок.
Заключение
В ходе практики мной были детально изучены состав оборудования Конвертерного цеха, технологический процесс сталеплавильного производства, а так же формы и методы управления производством и научной организации труда. Настоящая практика в значительной степени поспособствовала закреплению теоретических знаний, полученных в процессе обучения в институте.
Кроме того, мною был осуществлен сбор материалов для выполнения отчета по практике. Полученные в течении практики сведения, кратко изложены в данном отчете.
Список использованных источников
1. ТИ 102-Д-78-2004. Производство чугуна. Введ. 01.01.2004. Нижний Тагил: ОАО «НТМК», 2005. — 148 с.
2. Вегман Е. Ф., Жеребин Б. Н., Похвиснев А. Н., Юсфин Ю. С., Курунов И. Ф., Пареньков А. Е., Черноусов П. И. Металлургия чугуна: Учебник для вузов. 3-е изд., пепрераб. И доп. / Под редакцией Ю. С. Юсфина. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. — 774 с.: ил.
3. Вегман Е. Ф. Теория и технология агломерации. — М.: Металлургия, 1974. — 286 с.
4. Пискунов И. Н., Смирнов Ю. М. Пирометаллургия цинка. — Л.: Изд. ЛГУ, 1978. — 101 с.
5. Вегман Е. Ф. Окускованне руд и концентратов. — М.: Металлургия, 1981. — 240 с.
6. Степин Г. М., Мкртчан Л. С., Довлядов И. В., Борщевский И. К. Проблемы цинка в доменном производстве России и пути их решения // Металлург. 2001. №10. С. 39-42.
7. Юсфин Ю. С., Черноусов П. И., Ушакова М. В. Подтверждение факта минералообразования на полигонах техногенных образований // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2007. № 3. С. 11-12.
8. Валавин В. С., Юсфин Ю. С., Подгородецкий Г. С. и др. Поведение цинка в агломерационном процессе // Сталь. 1988. № 4. С. 12-17.
9. Глинка Н. А. Общая химия. — М.: Госкомиздат,1956. — 732 с.
10. Исидоров В. А. Экологическая химия: учеб. Пособ. Для вузов. — СПб.: Химиздат, 2001. — 304 с.
11. Хесин Ю. И. Охрана труда в доменном производстве. М.: Металлургия, 1976. — 264 с.
12. 1Старк С. Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. — М.: Металлургия, 1990. — 400 с.
13.. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985. 528 с.
14. Васильев Г.А., Жидков В.Д., Шакирзянова Л.Г. Основы безопасности труда на предприятиях черной металлургии. М.: Металлургия, 1983. 224 с.
15. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. 4-е изд., дополн. и перераб. М.: Металлургия, 1985. 480 с.
16. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. 6-е изд., дополн. и перераб. М.: Энергоатомиздат, 1985. 824 с.
17. Доменное производство на рубеже ХХI века // Новости черной металлургии за рубежом. 2000. С. 3-20.
18. Доклад о состоянии окружающей природной среды Свердловской области в 2000 г. // Областная газета. 2001. №10. С. 2-3.
19. Алиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
20. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды и влиянии факторов среды обитания на здоровье населения Свердловской области за 2001 год».
21. Меры по повышению длительности кампании доменных печей // Новости черной металлургии за рубежом. 1997. №1. С. 19-32.
22. Даньшин В.В., Черноусов П.И. Справочник доменщика. Челябинск: Металлургия, 1989. 320 с.
23. Опытные доменные плавки на НТМК качканарских неофлюсованных окатышей в смеси с агломератом обычной и повышенной основности (Отчет по теме 08/02). ТОО НПВФ «Феррокс», Меламуд С.Г., Марсуверский Б.А., Екатеринбург, 1993. 46 с.