Старооскольский технологический институт им. А.А. УГАРОВА 1 страница

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Старооскольский технологический институт им. А.А. УГАРОВА

(филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

(СТИ НИТУ «МИСиС»)

 

Факультет Металлургических и машиностроительных технологий

Кафедра Технологии и оборудование в металлургии и машиностроении имени В.Б. Крахта

Содержанние

 

Введение.................................................................................................

1 Характеристика ОАО «ОЭМК»..........................................................

1.1 Характеристика основных цехов.................................................

1.1.1 Производство окисленных и металлизованных окатышей

1.1.2 Сталеплавильное производство.................................................

1.1.3 Прокатное производство....................................

1.2 Грузопотоки между цехами....................

1.3 Технологическая схема производства литой заготовки.................

1.3.1 Производственная программа ЭСПЦ....................

1.3.2 Основное оборудование цеха

1.3.3 Технологический процесс получения литой заготовки...........

1.4 Определение производительности и числа основного

оборудования электросталеплавильного цеха..................................................

1.4.1 Дуговые электропечи ДСП – 150......................

1.4.2 Установки внепечной обработки стали..........................

2 Дуговая сталеплавильная печь.............................

2.1 Назначение и область применения ДСП-150......................

2.2 Описание узлов агрегата........................................

3 Устройство, принцип работы и технические характеристики

механизма наклона ДСП-150....................................................

3.1 Анализ конструктивных решений................................................

3.2 Описание механизм наклона печи ДСП-150.......................................

 

Введение

 

Решающую роль в обеспечении высокого качества металлопродукции играют сталеплавильные цеха. Постоянное совершенствование оборудования сталеплавильных цехов, улучшение технических показателей и повышение надежности металлургических машин – непременное условие технического прогресса в сталеплавильном производстве.

Вместе с тем дальнейшее наращивание производства стали будет осуществляться путем развития кислородно–конверторного и электросталеплавильного производства.

Современное сталеплавильное производство характеризуется широким применением средств внепечной обработки стали. Создания оборудования для вакуумирования металла, продувки стали в ковшах инертными газами позволило вынести из сталеплавильных агрегатов и тем самым существенно повысить производительность агрегатов и качество выплавляемого металла.

В данном дипломном проекте рассмотрены такие вопросы как

 

 

1 Характеристика ОАО «ОЭМК»

 

 

Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК) расположен в 22 км. от города Старый Оскол, вблизи крупных месторождений высококачественных железных руд, входящих в состав Курской магнитной аномалии.

В проектировании комбината, его строительстве, оснащении оборудованием и разработке технологии был применен передовой отечественный опыт и опыт зарубежных фирм таких как: «Мидрикс», «СМС. Шлеман-Зимаг», «Кизирлинг», «Сименс», и другие фирмы.

Первая промышленная продукция - окисленные железорудные окатыши - получена в цехе окомкования в ноябре 1982 года.

В настоящее время ОЭМК является наиболее современным высокоавтоматизированным и высокопроизводительным металлургическим предприятием в России и в Европе, на котором для выплавки стали используются металлизованное сырье - продукт прямого восстановления железа.

 

1.1 Характеристика основных цехов

 

1.1.1 Производство окисленных и металлизованных окатышей

 

Цех окомкования производит окисленные окатыши из железорудного концентрата Лебединского горно-обогатительного комбината, транспортируемого на комбинат по пульпопроводу в виде пульпы на расстояние 26,5 км. Из пульпы на дисковых вакуумных фильтрах получают кек, из которого в свою очередь получают окатыши. Окисленные окатыши имеют размер 5-20 мм, содержание железа в окатышах не менее 67%, кремнезема не более 3,5% прочность не менее 250 кг/окатыш.

Цех металлизации производит металлизованные окатыши по технологии Мидрекс – нагретым восстановительным газом, полученным из природного газа после его конверсии в реформерах. Достоинством окатышей является:

- высокое содержание железа;

- широкий диапазон регулирования степени металлизации и содержания углерода;

- низкое содержание серы, фосфора и цветных металлов;

- низкая склонность к вторичному окислению;

 

1.1.2 Сталеплавильное производство

 

Из цеха металлизации окатыши по транспортерам поступают в электросталеплавильный цех, где в электродуговых печах из них выплавляют сталь.

В состав ЭСПЦ входит следующее основное производственное оборудование:

- четыре 150-тонные электродуговые печи импортного производства, фирмы «Крупп»;

- три установки циркуляционные вакуумирования стали (УЦВС);

- две установки продувки аргоном;

- четыре четырех ручьевых МНЛЗ радиального типа;

- одна шести ручьевая МНЛЗ радиального типа;

- три АКОС - агрегаты комплексной обработки стали;

- четыре печи для замедленного охлаждения стали;

- две линии дробеструйной обработки, осмотра и зачистки поверхности абразивными кругами.

Производительность электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) составляет 3.365058 млн. тонн непрерывнолитых заготовок в год.

1.1.3 Прокатное производство

 

Из непрерывно-литых заготовок прокатывают сортовой прокат и трубную заготовку. Производство высококачественный прокат из конструкционных, подшипниковых, трубных, рессорно-пружинных и других марок сталей.

Оборудование, применяемая технология и системы управления прокаткой позволяют обеспечить более высокую точность геометрических размеров проката, чем предусмотрено международным и национальными стандартами технически развитых стран.

 

1.2 Грузопотоки между цехами

 

Прием, подготовка и транспортировка железорудного концентрата с Лебединского ГОКа на ОЭМК поставляется по пульпопроводу. Затем пульпа подается насосами на участок фильтрации в центральный распределитель. Из распределителя пульпа самотеком поступает на дисковые вакуум- фильтры, для обезвоживания. Для улучшения процесса фильтрования, концентрат подвергается нагреванию перегретым паром, разряжение создается вакуум-насосами. Съем кека с дисков вакуум фильтров осуществляется сжатым воздухом. Системой ленточных конвейеров концентрат и бентонит подаются в смесители «Ледеги» для получения однородной смеси.

Усредненная шихта транспортируется в отделение окомкования конвейерами. При помощи плужковых сбрасывателей распределяется в пяти расходных бункеров. Шихта из бункеров подается ленточными весовыми дозаторами и системой конвейеров в барабанные окомкователи, где формируются окатыши.

Разгружаемые из барабанных окомкователей окатыши сортируются на грохотах на фракции менее 9 мм, от 9 до 18 мм, более 18 мм. Окатыши крупностью от 9 до 18 мм собираются со всех окомкователей конвейером и транспортируются в отделение обжига.

Первоначально на обжиговые тележки конвейерной машиной загружается постель - обожженные окатыши крупностью от 10 до 12 мм, выделяемые в процессе грохочения обоженного продукта и транспортируемые в бункер постели объемом 150 м³ системой конвейеров.

Обожженный продукт разгружается в бункер - выравниватель, откуда подается виброжелобами на конвейеры, которыми транспортируется в отделения грохочения. На грохотах осуществляется сортировка окатышей по фракциям и конвейерами подаются в цех металлизации или на склад.

По системе транспорта сырья, окисленные окатыши подаются в промежуточный бункер шахтной печи, откуда самотеком через загрузочную трубу и двенадцать распределительных труб поступают в зону восстановления шахтной печи, где окатыши восстанавливаются горячим восстановительным газом.

Металлизованные окатыши распределяются в три бункера хранения продукта перед ЭСПЦ и в три бункера хранения перед отгрузкой внешним потребителям. Из бункеров ЦОиМ по конвейерам окатыши, а так же требуемые для плавки ферросплавы, плавиковый шпат, известь и т.д. подаются в дуговую печь (ДСП-150) через участок шихтоподачи ЭСПЦ. А стальной лом (копровый цех) и отходы собственного производства - через шихтовый двор в бадьях подаются на печи, то есть проводится подготовка дуговых печей к плавке. Емкость ДСП-150 тонн. После расплавки и добавки полученной стали производится выпуск металла в сталеразливочный ковш емкостью 160 тонн с температурой не выше 1630-1660 °С, слив шлака или удержание шлака.

Ковш подают на установку продувки аргоном (УПА) с целью усреднения и стабилизации химического состава и температуры в стали по всему объему ковша перед разливкой на УНРС.

Также сталь обрабатывается на установке порционного вакуумирования. Целью проведения обработки стали вакуумом является:

- сокращение длительности плавки и повышение производительности электропечей;

- рафинирование металла от газов и неметаллических включений;

- раскисление и доводка металла по химическому составу;

- стабилизация температурного режима и химического состава:

- повышение качества стали;

- улучшение технико-экономических показателей производства стали.

В настоящее время сталь-ковш подается на агрегат комплексной обработки стали (АКОС) обработка и доводка стали печь–ковш. И ковш подается на УНРС.

Стальковш устанавливается мостовым краном на подъемно-поворотный стенд (ППС) и поворотом передает сталь из разливочного пролета к УНРС, где через промежуточный ковш ведется разливка металла на МНЛЗ.

В кристаллизаторах МНЛЗ формируется литой слиток (300х360) и при помощи роликов и собственно веса подается к машинам газовой резки (МГР), где производится раскрой заготовок на мерные длины. По отводящим рольгангам и подъемно-транспортным шлепперам заготовки загружаются в печи замедленного охлаждения (ПЗО) температура поверхности заготовок перед посадкой в печи должна быть не менее 600 °С.

Печи замедленного действия предназначены для контролируемого охлаждения заготовок ресорно-пружинных и подшипниковых сталей. Охлажденные заготовки укладываются клещевыми кранами на приемный стеллаж шлеппера пакетами, укладывают заготовки только одной плавки.

Шлеппер подает заготовки к рольгангу линии отделки и укладывает их на него в положении «на ребро». По рольгангу заготовки поступают в дробеметную установку для очистки от окалины. Для очистки заготовок от окалины используют дробь сечением от 0.6 до 0.9 мм. Очистка поверхности от окалины должна быть равномерной по длине заготовки и ее четырем граням.

После очистки от окалины заготовки поступают по рольгангу на станцию визуального осмотра, где контролеры ОТК производят осмотр поверхности заготовки. Обнаруженные дефекты поверхности маркируют. Годную заготовку транспортируют по рольгангу к кантующему устройству, где укладывают на боковую поверхность и далее транспортируют на весы.

При необходимости, заготовки передают краном с кантующего рольганга на промежуточный склад. Заготовки разных плавок складывают таким образом, чтобы исключить их смешивание.

Заготовки, назначенные на шлифование, резку и скрап, транспортируют к кантующему устройству, с которого передают магнитной тележкой на стеллаж, приемный стол шлифовального станка или на рольганг линий резки.

После зачистки, заготовки передают при помощи магнитной тележки: годные на промежуточное складирование; требующие обрезки дефектных концов и забракованные на рольганг линии резки.

На промежуточном складе заготовки должны находится до тех пор, пока все заголовки этой плавки, назначенные на отделку, не пройдут ее и не будут приняты ОТК. Забракованные заготовки режут на установке газовой резки.

Передача заготовок сортопрокатному цеху осуществляется по рольгангам на склад литой заготовки (СЛЗ) СПЦ-1, предназначенный для складирования и накопления ее в монтажные партии, передачи металла на посад в печи нагрева СПЦ-1, а также для отгрузки товарной литой заготовки потребителям.

 

1.3 Технологическая схема производства литой заготовки

 

1.3.1 Производственная программа ЭСПЦ

 

В электросталеплавильном цехе выплавляют большое число различных марок стали, с течением времени некоторые добавляются, а выпуск иных уменьшается или прекращается. В программе цеха можно выделить характерные группы сталей, занимающих в ней значительный объем. Марочный сортамент сталей:

- конструкционные углеродистые: 10…45;

- пониженной прокаливаемости: 54ПП, 55ПП, 60ПП;

- легированные: 15Х…45Х, 33ХС…40ХС, 15Г…50Г, 18ХГ, 15ХМ, 20ХМ, 18ХГТ…30ХГТ, 20ХН2М и др.;

- подшипниковые стали ШХ15, ШХ15СГ, ШХ4;

- стали нефтяного сортамента 30Г2, 32Г2, 32Г2С;

- инструментальные стали У7А…У10А, 9ХФ, 5ХНМ.

 

1.3.2 Основное оборудование цеха

 

Кран для перевалки скрапа

Количество 3

Масса 200 т

Потребляемая мощность 332 кВт

Грузоподъемность 50 т

Угол опрокидывания мульд 53 град

Вылет стрелы 25 м

Скорости:

- перемещения крана 2,08 м/с

- тележки 1,05 м/с

- подъема 0,2 м/с

 

Дуговая сталеплавильная печь

Вместимость 150 т +5%

Мощность трансформатора 105 МВА

Диаметр печи 7800 мм

Диаметр электрода 610 мм

Подъем электрода 4500 мм

Высота подъема свода 500 мм

Угол наклона печи 40 град

 

Краны для завалки скрапа

Количество 4

Грузоподъемность 125 т

Пролет крана 22,5 м

Ширина крана 12 м

Скорости:

- подъема 12,5…6,25м/мин

- перемещение тележки 20 м/мин

- перемещение крана 63 м/мин

 

Установка десульфурации и продувки аргоном

Емкость 7,5 м³

Длина продувочной фурмы 4900 мм

Предел взвешивания 1300 кг

Полезный объем 1,5 м³

Скорость подачи 6 м/с

Мощность привода 29 кВт

 

Разливочный кран

Масса 400 т

Грузоподъемность 250/80/10 т

Ширина крана 8,6 м

Скорости:

- подъема 6 м/мин

- перемещения тележки 40 м/мин

- перемещения крана 100 м/мин

 

Установка непрерывной разливки стали

Количество 4

Тип УНРС радиальный

Радиус 12 м

Количество ручьев 4

Ввод затравки снизу при помощи

тянуще правильной клети

 

Машина газовой резки заготовок

Давление природного газа 2,5 бар

Давление кислорода 12…16 бар

Температура ручьев 700…1000 С^о

Скорость резания 340м/мин

 

Отводящие рольганги

Количество 4 4 шт

Мощность 7 кВт

Длина 12 м

Число роликов 7

Длина бочки 440 мм

Диаметр ролика 300 мм

Скорость 0,5 м/с

 

Подводящий рольганг

Количество 4

Мощность 13 кВт

Длина 22 м

Длина бочки 800 мм

Диаметр ролика 300 мм

 

Печи для охлаждения заготовок

Количество 4

Температура:

На входе 770 С˚

На выходе 450 С˚

Количество зон 6

Пропускная способность 78 т/ч

Длина печи 45 м

Ширина 13 м

Высота 1,05 м

 

Клещевой кран

Количество 3

Грузоподъемность 30 т

Ширина 10,55 т

Скорости:

Подъема 12 м/мин

Перемещения тележки 63 м/мин

Перемещения крана 100 м/мин

Закрывания клещей 14,4 м/мин

 

Магнитный кран

Количество 2

Грузоподъемность 10/10 т

Ширина 8700 мм

Вылет стрелы 31000 мм

 

Скорости:

Подъема опускания 15 м/мин

Перемещения крана 120 м/мин

Перемещения тележки 60 м/мин

 

Пила холодной резки

Количество 1

Мощность 25 кВт

Диаметр пилы 1120 мм

Скорость резания 7/10/14/18/24/35 м/мин

Подача плавная 0…40 мм/мин

Скорость на скоростном ходу 1000 мм/мин

Скорость возврата 1600мм/мин

 

1.3.3 Технологический процесс получения литой заготовки

 

В электросталеплавильном цехе используются следующие основные материалы:

- металлизованные окатыши, поступающие в рабочие бункера конвейерным транспортом из расходных бункеров цеха металлизации;

- стальной скрап — оборотный легированный скрап электросталеплавильного и прокатных цехов комбината и привозной углеродистый скрап;

- ферросплавы — поступают железнодорожным транспортом в приемное отделение с бункерами, откуда конвейерами подаются в рабочие бункера цеха;

- известь (свежеобожженая) — поступает из известкового цеха в автосамосвалах в разгрузочные бункеры;

- порошки для десульфурации;

- науглероживатель;

- электроды;

- огнеупоры.

Выплавка стали предусматривается в электропечах емкостью 150 тонн с использованием в шихте металлизованных окатышей (65 % от веса металлозавалки).

Металлизованные окатыши загружаются непрерывно со скоростью 18 — 35 кг/мин в ванну электропечи сверху, через отверстие в своде после расплавления порции скрапа. В окислительный период металл продувается кислородом, предусматривается также вдувание в металл порошка науглероживателя.

Выплавка подшипниковой стали предусматривается двушлаковым процессом (выпускается в ковш вместе со шлаком), остальных сталей — одношлаковым (без откачивания окисленного шлака). При одношлаковом процессе металл сливается в ковш с минимальным количеством печного шлака.

По окончании выпуска стали из печи в ковш, последний перемещают на сталевозе в распределительный пролет и, после измерения температуры и взятия проб, передают на внепечную обработку.

Сталь, выплавляемая одношлаковым процессом, подвергается вакуумированию на установке специального типа, внепечной десульфурации и, в случае необходимости, продувке аргоном сверху.

Стали, не обрабатываемые вакуумом, подвергаются доводке на специальных агрегатах (продувке аргоном и раскислению алюминием).

Вся выплавляемая в электропечах сталь разливается на четырехручьевых машинах непрерывного литья заготовок в заготовки сечением (300´360) мм и одна шестиручьевая машинах непрерывного литья заготовок радиального типа для заготовок (150´150) мм; (170´170) мм.

Разливка на МНЛЗ ввиду сложности марочного сортамента стали принята в основном одиночными плавками. Скорость разливки составляет 0,6 м/мин.

Возможна разливка методом "плавка на плавку" сериями.

Поступающая на ОНРС сталь в ковшах подается краном на подъемно—поворотный стенд, который передает ковш в положение разливки. После открытия шиберного затвора сталь поступает в промежуточный ковш, оттуда — в кристаллизатор. Дозирование стали постоянно контролируется.

В зоне вторичного охлаждения предусматривается система газовоздушного охлаждения непрерывнолитой заготовки, а также система электромагнитного перемешивания.

Далее в потоке УНРС установлено тянуще плавильное устройство, которое разгибает заготовку; машина газовой резки на мерные заготовки.

После маркировки заготовки проходят определенный, зависящий от марки стали режим обработки. Заготовки из углеродистой стали и низколегированной трубной стали охлаждаются на воздухе на стеллажах до температуры 2000С. Заготовки из остальных марок сталей охлаждаются с 7700 °С до 4600 °С со скоростью 350 °С/час в печах регламентированного охлаждения или под футерованными колпаками.

Загрузка заготовок в печь, а также выгрузка производится рольгангом.

После охлаждения мерных заготовок производят их зачистку от окалины, контроль и осмотр и, в случае необходимости, зачистку на шлифовальных станках и обрезку дефектов на пилах холодной резки. Затем заготовки собираются поплавочно для передачи на склад сортопрокатного цеха, [1].

 

 

1.4 Определение производительности и числа основного оборудования электросталеплавильного цеха

 

Расчет потребности в оборудовании сталеплавильнолго цеха будем вести по [2], все данные взяты из [1].

 

1.4.1 Дуговые электропечи ДСП – 150

 

Годовая производительность одной печи:

 

, (1)

 

где Т-емкость печи (по массе жидкой стали), Т=150 т;

t - продолжительность плавки: при одношлаковом процессе: t=1,7 ч и t=1,4 ч – для усовершенствованных печей; при двушлаковом процессе: t=2,2 ч и t=1,9 ч – для усовершенствованных печей;

а - выход годных слитков, а=97 %;

n – число рабочих суток в году, n=349 суток;

24 – число рабочих часов в сутках.

Необходимо учитывать, что на одной из печей за счет уменьшения времени плавки, была увеличена производительность.

Одношлаковый процесс:

т/год;

т/год

т/год

Двушлаковый процесс:

т/год

т/год

т/год

По принятой программе цеха для выплавки стали двушлаковым процессом 15% и одношлаковым 85% средняя годовая производительность одной печи равна:

т/год

Количество дуговых электропечей в цехе:

 

, ()

 

где – годовая производительность цеха, млн.т/год.

печей

 

1.4.2 Установки внепечной обработки стали

 

Циркуляционное вакуумирование стали.

Производительность одной УЦВС рассчитываем по формуле:

(3)

 

где Р - масса стали в сталеразливочном ковше, Р=150т.;

– время цикла вакуумирования, t=40 мин;

– выход годного, а=0,95;

– число рабочих суток в году, n=354 суток;

 

тыс.т/год

 

В общей сложности в цехе вакуумированию подвергают 50% всей стали:

тыс.т/год

Фактическая загруженность одной установки не превышает 24%:

тыс.т/год

Число УЦВС на участке:

 

Установка продувки аргоном.

Производительность одной УПА определяют по формуле:

где Р – масса жидкой стали в ковше, Р=150 т;

– время цикла обработки стали, =40 мин;

а – выход годного, а=0,95;

n – число рабочих суток в году, n=354сут;

тыс.т/год

В общей сложности на участке продувке аргоном подвергают, 50 % всей стали:

тыс.т/год

Загруженность одной установки 44%, таким образом, фактическая пропускная способность одной УПА:

тыс.т/год

Количество УПА на участке:

()

 

Агрегаты комплексной обработки стали.

Годовая производительность одного АКОС:

 

 

где Р – масса жидкой стали в ковше, Р=150 т;

– время цикла обработки стали, =60 мин;

а – выход годного, а=0,95;

n – число рабочих суток в году, n=350сут;

тыс.т/год

На участке 82% всей стали направляется на АКОС:

тыс.т/год

Количество установок в цехе:

 

1.4.3 Машины непрерывного литья заготовок

 

Годовая производительность МНЛЗ при разливке стали с паузами:

 

()

 

где Р – масса жидкой стали в ковше, Р=150 т;

а – выход годных заготовок при, непрерывной разливке стали, а=0,95;

n – число рабочих суток в году, n=285сут;

– пауза между разливкой двух последовательных плавок, =61 мин;

– машинное время разливки,

 

где N – число ручьев, N=4;

– плотность стали, d=7,8 т/м³ для спокойной стали;

F – площадь поперечного сечения отливаемой заготовки;

– скорость разливки, м/мин.

где и толщина и ширина отливаемой заготовки,