Современное металлургическое производство и его продукция

Введение

Получение металлов известно человечеству давно. Например, медь и  олово добывались уже в пятом  тысячелетии до нашей эры.

В России первый металлургический завод начал работать в 1701 г. на Урале. В дальнейшем производство чугуна и  стали быстро развивалось . Россия даже стала экспортировать сталь. Однако в начале XX века на душу населения в России все же приходилось в 18 раз меньше чугуна и стали, чем в США, в 8 раз меньше, чем в Германии, в 4 раза меньше, чем во Франции.

Металлы и сплавы делят  на черные и цветные.

Важнейшим промышленным металлом является железо (Fе), которое в сплавах с углеродом (С) и другими элементами образует группу сплавов черных металлов — сталь, чугун и ферросплавы. Из общего количества производимых в мире металлов свыше 90% приходится на долю черных металлов.

Из цветных металлов особое значение имеют медь (Си), алюминий (А1), магний (Мg), свинец (РЬ), цинк (Zn), олово (Sn), а также хром (Сr), никель (Ni), молибден (Мо) и другие.

Все перечисленные металлы  называют техническими в отличие  от благородных (платина, золото, серебро), редкоземельных и прочих металлов.

Наибольшее распространение  в народном хозяйстве имеют металлические  сплавы, так как их свойства лучше  свойств составляющих их простых  элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Современное металлургическое производство и его продукция

 

Современное металлургическое производство представляет собой комплекс различных производств, базирующийся на месторождениях руд и коксующихся  углей, энергетических комплексах.

 

Оно включает:

 

–  шахты и карьеры  по добыче руд и каменных углей;

 

– горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подготавливая  их к плавке;

 

– коксохимические заводы (подготовка углей, их коксование и  извлечение из них полезных химических продуктов);

 

– энергетические цехи для  получения сжатого воздуха (для  дутья доменных печей), кислорода, очистки  металлургических газов;

 

– доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для  производства железорудных металлизованных окатышей;

 

– заводы для производства ферросплавов;

 

– сталеплавильные цехи (конвертерные, мартеновские, электросталеплавильные);

 

– прокатные цехи для  переработки слитков в сортовой прокат.

 

Основой современной металлургии  стали является двухступенчатая  схема, которая состоит из доменной выплавки чугуна и различных способов его передела в сталь.  При доменной плавке, осуществляемой в доменных печах, происходит избирательное восстановление железа из руды, но одновременно из руды восстанавливаются также фосфор и в небольших количествах марганец и кремний; железо науглероживается и частично насыщается серой. В результате из руды получают чугун - сплав железа с углеродом,  кремнием,  марганцем, серой и фосфором.

 

 

 

 

Основной продукцией черной металлургии являются:

1) чугуны - передельный, используемый для передела на сталь, и литейный для производства фасонных чугунных отливок на машиностро­ительных заводах; основное количество (до 60 %) выплавляемого чугуна - передельный;

2) ферросплавы (сплавы  железа с повышенным, содержанием  марганца, кремния, ванадия, титана) для производства легированных  сталей;

3) стальные слитки для  про­изводства сортового проката (рельсов, балок, прутков, полос, проволоки), а также листа, труб и т, д.;

4) стальные слитки для  производства крупных кованых  деталей машин (валок, роторов,  турбин,  дисков и  т. д.), называемые  кузнечными слитками.

 

Основной продукцией цветной  металлургии являются:

1) слитки цветных металлов  для сортового проката (уголков,  голос, прут­ков и т. д.);

2) слитки, (чушки) цветных  металлов для фасонных отливок  на машиностроительных заводах; 

3) лигатуры - сплавы цветных  металлов с легирующими элементами  для производства сложных легированных  сплавов для фасонных отливок;

4) слитки чистых и особо  чистых металлов для нужд приборостроения,  электронной техники и других  специальных отраслей машиностроения.

 

Аглофабрика.

Аглофабрика-[sinter plant] - пром. предприятие по произв-ву агломерата , в состав которого входят склады для усреднения и хранения запасов шихтовых материалов, приемочные бункеры, отделения для измельчения кокса и (иногда и обжига) известняка, шихтовое, спекательное и обработки готового агломерата.

 На  современных аглофабриках прием сырья, дозировка и подготовка шихты, укладка ее на агломашины, обработка готового агломерата полностью механизированы и в значит.степени автоматизированы.

Агломерация впервые была применена в цветной  металлургии  для спекания сернистых и медных руд, а также руд, содержащих свинец и цинк. Агломерация в промышленном масштабе развивалась на основе двух методов: продувкой воздуха через  шихту и просасыванием воздуха.

Первые  машины для непрерывного спекания руд  были разработаны в  результате ряда опытов Дуайтом и Ллойдом и были установлены в 1907 г. на заводах в Перу и Америке.  В дальнейшем были разработаны и применены машины трех типов: барабанная, горизонтальная, круглая и ленточная с прямолинейным движением. Опыт эксплуатации подтвердил целесообразность применения последних, в результате чего началось их усовершенствование и развитие агломерации железных руд.

Современное агломерационное  производство представляет собой сложную  систему различных  аппаратов, действующих  в разных режимах и выполняющих  различные функции.

Непрерывный рост производства агломерата, повышение  требований к его качеству, а также  поточность технологических процессов  создали  условия для широкого внедрения  средств автоматического  контроля и управления.

Комплексной автоматизации  агломерационного производства уделяется  большое внимание. Значительное место  в технологической схеме агломерационного производства занимают процессы, связанные  со спеканием шихты, одной из основных операций, определяющих качество агломерата.

 

Основная  задача автоматизации  агломерационного производства состоит  в обеспечении  максимальной производительности агломерационных  машин и заданного  качества агломерата. Одновременно автоматизация  позволяет  решать задачи повышения  уровня организации  производства, оперативности управ-ления технологическими процессами и в целом повышения экономической эффективности производства. Одним из важнейших направлений совер-шенствования управления является создание автоматизированных систем с применением вычислительной техники.

 

   Автоматизированная  система управления спекательным отделением является качественно новым этапом комплексной автоматизации и призвана обеспечить существенное увеличение производительности труда, улучшение качества выпускаемой продукции и других технико-экономических показате-лей агломерационного производства.

Автоматическое  управление в спекательном отделении заключается в автоматическом поддержании высоты слоя аглошихты, загружаемой на машину, контроле и автоматическом регулировании процессом зажигания шихты, контроле температуры зажигания горна, регулирование законченности процесса спекания в конце активного участка аглошихты.

Особенностью  построения АСУ является системный  подход ко всей совокупности металлургических, энергетических и управленческих вопросов. Специалист по АСУ ТП должен владеть  теорией автоматического управления, разбираться в конструкции металлургических агрегатов и основах технологии, достаточно свободно ориентироваться  в работе цифровых вычислительных машин, их математическом и алгоритмическом  обеспечении, уметь правильно применять  технические средства информационной и управляющей техники.

В АСУ ТП воплощены достижения локальной  автоматики, систем централизованного  контроля, электронной и вычислительной техники. Кроме того, АСУ ТП производят общую централизованную обработку  первичной информации в темпе  протекания технологического процесса, после чего информация используется не только для управления этим процессом, но и преобразуется в форму, пригодную для использования на выше стоящих уровнях управления для решения оперативных и организационно-экономических задач.

 Внедрение АСУ ТП, как и любое нововведение, связано с определенными   трудностями  и затратами. На этапе освоения проявляются  недостатки отдельных элементов  вычислительного комплекса, погрешности примененных алгоритмов управления, недостаточная адаптация персонала к условиям работы с помощью вычислительной техники и другое.

 

Конструкция агломашины.

Самым распространенным способом агломерации  является спекание на ленточных агломерационных машинах  непрерывного действия, при котором  через слой спекаемых материалов просасывается воздух.

 

Процесс спекания агломерата на агломашине

Под процессом спекания понимают совокупность превращений при которых сжигаемое просасываемое воздухом твердое топливо в слое шихты обеспечивает развитие высоких температур в зоне горения и оплавление материалов. В результате получается спек, обладающий необходимыми физико-химическими свойствами. Основными параметрами, характеризующими процесс спекания являются температура поверхности зажженной шихты, высота слоя, скорость спекания, температура в зоне горения, время пребывания шихты на ленте (скорость ленты) и степень законченности спекания.

 Начальной стадией  спекания является зажигание   шихты, при котором необходимо  воспламенить частицы содержащегося  в ней  топлива и внести  в слой количество тепла, обеспечивающее  дальнейшее развитие горения.  Наряду с обеспечением необходимых  температуры и количества тепла  следует иметь в зажигательном  горне соответствующий состав  продуктов сгорания с тем, чтобы  в них содержалось достаточное  количество кислорода, идущего  на сжигание топлива в слое.

Чтобы в горн не подсасывался со стороны  холодный воздух или  не выбивалось из него пламя, особенно со стороны  бортов тележек, необходимо поддерживать определенное давление, а для обеспечения перемещения  зоны горения и просасывания газов  через слой создавать в вакуум-камерах  под горном соответствующее разрежение.

При зажигании шихты основными  факторами  являются температура  поверхности  и количество тепла, аккумулируемое в верхнем слое шихты.

 

   Определенное  влияние  на процесс зажигания  оказывает  величина разрежения под зажигаемым  слоем. При слишком малом разрежении  продукты горения просасываются  медленно, что приводит к замедлению  процесса зажигания, особенно  скорости теплопередачи в нижние  горизонты слоя, а также снижению  скорости перемещения фронта горения твердого топлива. При повышенном разрежении теплопередача осуществляется слишком быстро, фронт горения отстает, концентрация тепла в зажигаемом слое снижается, в результате чего спек получается непрочным.

 Спекание  шихты ведется  на колосниковой решетке паллет  агломерационной машины методом  просасывания воздуха. Просасываемый  через слой шихты воздух образует  зону горения высотой 15-35 мм  с температурой 1400-1600°С, передвигающуюся вниз с вертикальной скоростью спекания  мм/с. Спекаемая шихта перемещается от головной к хвостовой части машины со скоростью движения аглоленты мм/с. В таких условиях зона горения приобретает форму наклонного плоского слоя (рисунок 2.3). В зоне длиной происходит зажигание сырой шихты 1; в зоне горения 2

Скорость  движения поддерживается такой, чтобы процесс спекания заканчивался на заданной длине спекания . В зоне горения спекаемый материал сплавляется, образуя пористый агломерат.

 Температура регулируется  в ходе всего процесса спекания, т.к. от этого зависит качество  спекаемой шихты. При нормальном  ходе процесса спекания агломерат  равномерно спечен и при выдаче  с ленты раскален не более  чем на 1/3 высоты «пирога». На незаконченность  процесса спекания указывает  низкая температура отходящих  газов в последних вакуум-камерах  и наличие не спекшейся шихты  в изломе «пирога» у колосников  паллет. Повышение температуры отходящих  газов в коллекторе происходит  вследствие замедления скорости  движения паллет или кратковременной  остановки агломерационной машины; повышения газопроницаемости шихты.  Понижение температуры отходящих  газов в коллекторе имеет место  при: уменьшении содержания топлива  в шихте по сравнению с оптимальным; переоплавление поверхности слоя шихты из-за высокой температуры зажигания; наличие большого количества вредных прососов воздуха; завышение скорости движения паллет.

 

Экономические показатели

В сутки производство 12 агломашинам  составляет 34181 тонну, что дает 2848.41 тонну на каждую агломашину. Себестоимость составляет 102.97 гривны за тонну.

Доменное производство.

Цель  доменного производства состоит  в получении чугуна из железных руд  путем их переработки  в доменных печах. Сырыми материалами  доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс. Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Кроме того кокс разрыхляет столб шихтовых материалов и облегчает прохождение газового потока в шихте доменной печи. Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь и науглераживаясь в печи, железо переходит в чугун. С марганцевой рудой в доменную печь вносится марганец для получения чугуна требуемого состава. Флюсом называются добавки, загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических свойств. Для руд с кремнеземистой (кислой) пустой породой в качестве флюса используют материалы, содержащие оксиды кальция и магния: известняк и доломитизированный известняк. Для получения высоких технико-экономических показателей доменной плавки сырье и материалы предварительно подвергают специальной подготовке.