Проект современного сталеплавильного цеха с дуговыми печами

Министерство образования  и науки Российской федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Магнитогорский государственный технический университет  им. Г.И.Носова »

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Кафедра МОМЗ им. 50-летия МГМИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по дисциплине «Технологические линии комплекса металлургических цехов»

на тему: Проект современного сталеплавильного цеха с дуговыми печами

Исполнитель: Юров Денис студент 4 курса, гр. КМ-08

Руководитель: Савельева  Раиса Николаевна, к.т.н., доцент

Работа защищена «__» ______ 20__ г. с оценкой _____________

Магнитогорск  2011

Содержание

1. Введение………………………………………………………………….....4
2. Технология производства стали и оборудование………….……………..5
1. Устройство сталеплавильных цехов………………………….…....5
2. Технологический процесс………………………………………..…6
3. Организация основных работ и оборудования……………………8
3. Расчетно-конструкторская часть…………………………………..……...9
1. Технологическая схема производства стали в

дуговых электропечах………….……………………………..……..9

2. Выбор количества и емкости электропечей………………….…..12
3. Выбор оборудования и расчет его количества………………...…12
4. Доставка и заливка жидкого чугуна……………………………....14
5. Миксерное отделение……………………………………………...16
6. Доставка и загрузка сыпучих материалов и ферросплавов…......17
7. Выпуск металла и шлака…………………………………………..18
8. Проектирование линии разливки стали на МНЛЗ……………….19
4. Библиографический список………………………………………………22

 

Введение.

Электрометаллургия стали возникла в конце XIX века, в шестидесятых годах XX столетия получила наибольшее развитие в результате совершенствования способа выплавки стали в дуговых электропечах и в настоящее время стала одним из основных сталеплавильных процессов.

Доля мирового объёма производства стали в дуговых электропечах (ДСП) в 2009 году составила около 38 %. Прогнозы экспертов указывают на рост доли электростали в течение последующего десятилетия со скоростью 4 -5 %/год.

Совместно кислородно-конвертерный и  электросталеплавильный процессы практически  вытеснили мартеновский. Причём они, как бы, разделили металлошихту мартеновского процесса: жидкий чугун и небольшую часть лома перерабатывают в кислородных конвертерах, а остальной лом и небольшую часть жидкого чугуна в электропечах. Кроме того, современные электропечи подходят для переработки металлизованного сырья.

В настоящее время для производства электростали широко применяются трехфазные дуговые сталеплавильные печи, работающие на переменном токе. Такие агрегаты используются для расплавления шихты  и получения жидкого полупродукта, превращение которого в сталь  заданного химического состава  и качества осуществляется методами ковшовой металлургии.

Технология выплавки полупродукта в современных электродуговых печах  развивается в направлении интенсификации плавки. Основными способами интенсификации плавки являются применение топливо кислородных горелок, кислородных фурм, вдувание углеродсодержащего материала, применение в металлической шихте жидкого чугуна, работа с «болотом» на вспененном шлаке, продувка ванны инертным газом. Современные способы интенсификации плавки позволили сократить цикл плавки до 30 - 50 мин., а удельный расход электроэнергии до 300 - 400 кВтч/т.

В настоящее время, существуют ценные описания сталеплавильных процессов, однако, в описании не учитываются влияния современных способов интенсификации электроплавки на структуру материального и теплового балансов, отсутствует описание возможности применения металлизованного сырья, доля которого при выплавке электростали в мире по последним данным составляет около 14 %.

В результате коренной реконструкции  сталеплавильного производства ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») в электросталеплавильном цехе введены в эксплуатацию две дуговые сталеплавильные печи фирмы «VAI-FUCHS» вместимостью по 180 т.

1. Технология производства стали и оборудование.
1. Устройство электросталеплавильных цехов.

Электросталеплавильное  производство вначале предназначалось  для выплавки высококачественных легированных сталей. Сейчас в ЭСПЦ выплавляют и  рядовые углеродистые марки стали. ЭСПЦ оснащают в зависимости от сортамента и назначения выплавляемых в них  сталей электропечами разных типов. Более 90% всей производимой в мире электростали выплавляются в ДСП трехфазного  и постоянного тока.

Основное производственное отделение ЭСПЦ – главное здание, где размещены электропечи, агрегаты внепечной обработки, МНЛЗ, основное технологическое и транспортное оборудование.

В главном здании ЭСПЦ размещаются, как правило, два основных производственных отделения: отделение электропечей с участками внепечной обработки жидкой стали и отделение непрерывной разливки с участками обработки литой заготовки.

Один из вариантов электросталеплавильного  отделения представлен на рисунке 1 и состоит из следующих пролетов: печного , бункерного  , ковшевого    и раздаточного    . Отделение не имеет шихтового пролета, так как предусмотрена подача бадей с шихтой автобадьевозами непосредственно из скрапоразделочного цеха в печной пролет.

В печном пролете размещаются электропечи, установленные в шумопылезащитные кожухи, с печными электроподстанциями, с участками подачи бадей с шихтой и участком ремонта сводов электропечей. Печной пролет обслуживается кранами, транспортирующими бадьи со скрапом и заваливающими скрап в электропечи, выполняющими операции по замене и перепуску электродов и вспомогательные.

В бункерном пролете располагаются бункера с сыпучими и ферросплавами для хранения, дозирования и загрузки в электропечи, в сталеразливочные ковши при выпуске стали из печей и в ковши при обработки стали на агрегатах комплексной обработки. В бункера материалы поступают из отделения подготовки сыпучих материалов и ферросплавов по системе транспортеров и перегрузочных устройств.

В ковшевом пролете размещены агрегаты комплексной обработки стали (АКОС) с независимыми от печей сталевозами, что позволяет избежать возможных задержек во время плавки, когда электропечь и АКОС обслуживаются одним сталевозом. В ковшевом пролете размещены устройства для ремонта сталеразливочных ковшей и устройства для подготовки продувочных фурм.

В раздаточном  пролете размещаются приемные части поворотных стендов МНЛЗ, устройства для сушки и разогрева ковшей и другое оборудование. Раздаточный пролет обслуживается разливочными кранами.

 

2. Технологический процесс.

Современная технология предполагает работу электропечей как с металлошихтой, состоящей из стального лома и  металлизированных окатышей, так  и стального лома и жидкого  чугуна. Электропечи используют только для расплавления скрапа и металлизированных  окатышей, удаления фосфора и окисления  углерода. Рафинирование и легирование  металла, а также доведение его  температуры до величины, требуемой  для разливки, проводят в ковше  на установках для внепечной обработки  стали. Шлак в процессе плавки в электропечи  сбегает самотеком в шлаковый ковш. Выплавку стали проводят с  оставлением в печи при сливе  плавки в ковше части металла  и оставшегося в печи шлака. Полный выпуск металла со шлаком проводится один раз после восьми – десяти плавок. Заправляют печь только после  полного выпуска металла и  шлака.

Скрап  и металлизованные  окатыши расплавляют при максимальной мощности трансформатора. Защиту футеровки  и водоохлаждаемых стен электропечи  осуществляют созданием пенистого  шлака, вводя порошок науглероживателя в струе кислорода специальным  манипулятором через окно печи. При  плавке используются газокислородные  горелки для ускорения расплавления скрапа в холодных зонах на откосах  между электродами и для дожигания  в печи окиси углерода.

В технологии производства стали в современных цехах  практические обязательным стало использование  агрегатов комплексной обработки  жидкой стали в ковше с электродуговым подогревом. Осуществляется практически  полный отказ от подачи легирующих металлов и ферросплавов в электропечь, они даются в ковш при сливе  в него металла из печи и на установках внепечной обработки жидкого  металла.

Схема работы цеха включает организацию основных технологических  операций, необходимых для выплавки и внепечной обработки стали: подачу и загрузку скрапа, жидкого чугуна, сыпучих материалов и ферросплавов; ввод в электропечь кислорода и науглероживателя, скачивание из электропечи шлака, слив из электропечи металла, внепечную обработку жидкой стали, заправку электропечи, подготовку к плавке сталеразливочных ковшей, ремонтные и другие работы.

Современная организация  работ со скрапом включает подготовку скрапа к плавке в скрапоразделочном  цехе, погрузку скрапа магнитными и  грейферными кранами в бадьи, стоящие на весах, и передачу бадей, загруженных скрапом, к электропечам специальным автотранспортом или железнодорожным транспортом. Подают бадьи к электропечи и загружают в них скрап специальными быстроходными загрузочными кранами. В действующих ЭСПЦ и на заводах, где нельзя подать к электропечи бадьи со скрапом непосредственно со скрапоразделочного цеха, скрап подается россыпью или в контейнерах на железнодорожных платформах и автомобилях в шихтовый пролет ЭСПЦ, где перегружается в бадьи. Железнодорожными тележками бадьи со скрапом передаются к электропечам и загрузочными кранами скрап заваливается в электропечь.

Подача жидкого чугуна из доменного цеха в ЭСПЦ аналогична подаче в конверторный цех. Заливка  чугуна в печь из чугуновозного ковша  осуществляется заливочным краном по специальному желобу.

Образующийся по ходу по ходу плавки в электропечи шлак самотеком  стекает через порог рабочего окна печи в шлаковый ковш, установленный  на самоходной тележке или на полу цеха под рабочим окном электропечи. Заполненный шлаковый ковш заменяют порожним, используя автошлаковозы, транспортирующие заполненный шлаковые ковши из здания ЭСПЦ в отделения  шлакопереработки, где их освобождают  от шлака, обрабатывают известковым  молоком и возвращают в главный  корпус ЭСПЦ.

Слив металла из электропечи  в ЭСПЦ осуществляется с использованием эркерного донного выпуска. Металл из печи сливается в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе.

В ЭСПЦ ковши с жилкой сталью подаются на внепечную обработку  на агрегаты комплексной обработки стали. Для этого в большинстве случаев ковши с жидкой сталью снимаются разливочным краном со сталевоза электропечи и переставляются на сталевоз АКОС. После проведения внепечной обработки стали на АКОС разливочный кран переставляет ковш с жидким металлом со сталевоза на МНЛЗ для последующей разливки. В случае необходимости дополнительной внепечной обработки жидкой стали вакуум ковш с металлом после обработки на АКОС передается разливочным краном на вакуумную установку, а затем на МНЛЗ.

Заправляют электропечь  после полного слива металла  и шлака, через 8 – 10 плавок, магнезитовым порошком, подающимся в главное здание ЭСПЦ конвейерным или пневматическим транспортом в расходные бункера  с дозировочными устройствами. Используются машины центробежные для общей заправки и торкрет – машины – для  выборочной.

 

Межплавочная доставка сталеразливочных ковшей после слива остатков шлака  заключается в смене шиберных затворов и подогреве футеровки  и проводится во избежании потерь тепла футеровки в главном  здании ЭСПЦ.

 

2.3    Организация основных работ и оборудования.

Особенностями современного металлургического производства являются:

• большая массовость производства – завод в сутки перерабатывает несколько тысяч вагонов материалов и выдает десятки тысяч тонн продукции;
• непрерывность работы металлургических агрегатов, например простои, связанные с проведением ремонтов, составляют в доменных цехах 0,5 – 1,5 % календарного времени;
• тесная связь между смежными цехами – производство имеет последовательный характер, продукция и отходы одного производства служат сырьем или топливом для другого;
• высокая степень механизации и автоматизации;
• тяжелые условия работы оборудования, связанные с высокими температурами, скоростями и динамическими нагрузками.

Эти особенности определяют общие требования, предъявляемые  к металлургическому оборудованию:

- надежная, безаварийная  работа;

- высокая производительность  и долговечность;