Структура металлургического предприятия с полным циклом производства

Легирование твердыми ферросплавами. Это наиболее широко применяемый и простой метод. В цехах, где нет установок внепечной обработки стали, все легирующие вводят в ковш во время выпуска металла. При этом ферросплавы с элементами, обладающими высоким химическим сродством к кислороду (Ti, Zr, Са, Се и т.д.), а также с ванадием и ниобием вводят в ковш после дачи всех раскислителей. Часто применяемый для легирования хром вводят иногда в виде феррохрома, но лучше использовать экзотермический феррохром, растворение которого в жидком металле идет без затраты тепла, или силикохром, более легкоплавкий, чем феррохром, и требующий меньших затрат тепла на растворение.

Определяя расход ферросплавов, учитывают, что часть легирующих элементов угорает (окисляется и испаряется). Величину угара каждого элемента, которая тем выше, чем выше сродство элемента к кислороду, определяют опытным путем, обобщая результаты ранее проведенных плавок.

Из-за возможного охлаждения жидкой стали и неравномерного при этом распределения элементов количество вводимых добавок ограничено и этим методом получают низколегированные стали с общим содержанием легирующих элементов не выше 2-3 %.

В цехах с установками внепечной обработки (доводки стали в ковше, вакуумирования) легирующие вводят так же, как и раскислители, в последовательности, определяемой их химическим сродством к кислороду. В ковш при выпуске вводят ферросплавы, содержащие элементы со сравнительно невысоким сродством к кислороду (Cr, Mn и реже V, Nb, Si). При выпуске производят отсечку конвертерного шлака и в ковше наводят шлаковый покров, защищающий металл от окисления и охлаждения, после чего ковш передают на установку внепечной обработки. Здесь в объем перемешиваемого металла вводят алюминий и сплавы с другими элементами, обладающими высоким сродством к кислороду. Степень их усвоения сталью значительно повышается по сравнению с усвоением при введении в ковш в процессе выпуска.

Для повышения степени усвоения широкое применение нашел способ введения алюминия в объем металла в виде проволоки с помощью трайб-аппарата; ряд других элементов рекомендуется вдувать в металл в струе аргона (например, кальций), вводить в виде проволоки, имеющей стальную оболочку и наполнитель из легирующего элемента.

В процессе внепечной обработки отбирают пробы металла и на основании результатов анализа проводят корректировку содержания вводимых легирующих элементов. Благодаря перемешиванию металла в процессе внепечной обработки, равномерное распределение элементов в объеме ковша достигается при введении добавок в количестве до 3-4 %.

Легирование жидкими ферросплавами. Способ заключается в том, что при выпуске стали из конвертера в ковш заливают легирующие добавки, предварительно расплавленные в индукционной или дуговой электропечи. Метод позволяет вводить в сталь большое количество легирующих, но обладает существенным недостатком - необходимо иметь в цехе дополнительный плавильный агрегат, что усложняет организацию работ в цехе.

Легирование экзотермическими ферросплавами. Ферросплавы в виде брикетов вводят в ковш перед выпуском в него стали. В состав брикетов, помимо измельченных легирующих (феррохрома, ферромарганца и др.), входят окисли-тель (например, натриевая селитра), восстановитель (например, алюминиевый порошок) и связующие (каменноугольный пек и т.д.). При растворении брикетов в стали алюминий окисляется за счет кислорода, содержащегося в натриевой селит-ре; выделяющееся тепло расходуется на расплавление легирующих. Подобным методом с успехом вводят в сталь до 4% легирующих элементов. Способ не нашел широкого применения из-за трудностей в организации производства брикетов.

Коксохимическое производство

Основным сырьём для коксохимической промышленности служат угли. Структура и строение углей могут быть изучены при помощи микроскопа. Грубая структура угля, обнаруживаемая невооруженным глазом, называется макроструктурой. Обычный микро-скоп позволяет видеть тонкую структуру угля, называемую микроструктурой.

При использовании каменных углей для коксования необходимо знать также их технический состав, спекаемость, коксуемость, распределение минеральных примесей в классах углей по их крупности и насыпной вес угольной шихты.

Влажность углей. При нагревании угля до 100-105°С из него испаряется вода. Количество испаренной воды при этих условиях обычно выража-ют в процентах к весу топлива и называют содержанием влаги в углях, или короче - влажностью углей.

Содержание минеральных примесей в угле характеризуется его зольностью. Зольность топлива определяется по выходу ос-татка после сжигания угля при температуре 800° С. Зольность угля, как и влажность, выражается в процентах к его весу. Чем меньше зольность исходной шихты, тем меньше зольность получаемого металлургического кокса.

Выход летучих веществ представляет собой количество обра-зовавшихся газообразных продуктов в результате различных химических реакций в процессе термического разложения топли-ва. Выход летучих веществ характеризует химический возраст (зрелость) углей. Чем меньше выход летучих веществ из углей, тем выше их возраст.

Спекаемостью углей называется способность смеси угольных зерен образовывать при нагревании без доступа воздуха спек-шийся или сплавленный нелетучий остаток. Спекание углей - результат процессов термической деструкции, вызывающий пере-ход их в пластическое состояние с последующим образованием полукокса - протекает главным образом в зоне температур 400-450° С.

Группы углей обычно обозначаются начальными буквами их названий. Буквами Д, Г, Ж, К, О, С и Т обозначены: длиннопламенные, газовые, жирные, коксовые, отощенные, спекающиеся и тощие угли. Вышеприведенный ряд углей характеризуется увеличением степени их химической зрелости (возраста). Часто для обозначе-ния групп углей применяют их сочетание или дополнительные индексы, подразделяющие группы углей на подгруппы. Систематизация углей по группам и маркам представляет собой их классификацию.

Общая схема переработки летучих продуктов коксования приведена на рис.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Переработка продуктов коксования

Прокатное производство

Прокатное производство является завершающей стадией производства металла. Поскольку сортамент проката разнообразен, на заводе может быть несколько прокатных цехов с соответствующими объему производства и сортаменту прокатными станами.

Металлургический завод включает три основных вида производств, составляющих так называемый металлургический цикл: производство чугуна, или доменное производство, сталеплавильное и прокатное производства. В зависимости от принятой структуры к основным производствам металлургических комбинатов могут относиться производство кокса с химическими цехами и горное хозяйство, включая, кроме добычи рудных и нерудных ископаемых, подготовку сырья к плавке (обогащение и окускование). В комплекс завода входят энергетическое хозяйство (элек-троэнергия, вода, тепло, кислород, воздух), ремонтные и вспомогательные службы.

Металлургические заводы по структуре могут быть с полным металлургическим циклом (чугун, сталь и прокат) и неполным (сталь, прокат). Существуют две технологические схемы производства металла.

По наиболее распространенной первой схеме слитки преимущественно в горячем виде подают в нагревательные колодцы блюмингов или слябингов. После нагрева их прокатывают в полупродукт -- заготовку для станов окончательной прокатки. Вторая схема отличается от первой наличием установок непрерывной разливки и отсутствием обжимных станов. В ряде случаев литой полупродукт прокатывают на обжимных и заготовочных станах.

На некоторых заводах еще работают по старой технологии - сталь разливают в сравнительно мелкие слитки, которые прокатывают сразу в готовый прокат. При прокатке ряда сталей слитки охлаждают, зачищают, а затем в холодном виде нагревают и прокатывают в заготовку (слябы, блюмы). Применяется также зачистка горячих слитков.

Понятие об особой структуре заводов качественной металлургии, как о заводах с маломеханизированными, тихоходными, трудоемкими в обслуживании прокатными станами, устарело. Сфера качественной металлургии и объемы выпуска качественных и высококачественных сталей настолько расширены, что заводы качественной металлургии с полным циклом, с современным уровнем прокатного производства не являются исключением.

1. Охлаждение, резка и правка проката

Режим охлаждения проката применяют четырех видов.

Обычный. Охлаждение производят на холодильниках, площадь которых выбирают по максимальной производительности и среднему времени естественного охлаждения.

Иногда на холодильниках создают условия регулируемого охлаждения, например для рессорной стали, что обеспечивает определенную ее твердость. В этих случаях применяют специальную укладку охлаждаемых полос (на ребро без промежутков).

Замедленный. Этот режим охлаждения применяют для крепких и легированных флокеночувствительных сталей. Охлаждение проводят в проходных отапливаемых печах, отапливаемых и неотапливаемых ямах и коробах.

Медленное охлаждение, начиная с 800-900°С, обеспечивает выравнивание температуры по сечению профиля и устраняет внутренние напряжения после прокатки. Для большинства сталей, замедленно охлаждаемых, применяют Изотермический режим: выдержка при 600-750°С, а затем охлаждение на воздухе.

Ускоренный. Этот режим охлаждения применяют для катанки и листа перед сматыванием в бунты и рулоны для получения определенной структуры и уменьшения окалинообразования. Применяют также водяное охлаждение в трубках или на рольгангах.

Регулируемое ускоренное охлаждение водой и на воздухе листа и ленты из различных сталей до 700-500° С перед сматыванием в рулоны делают для получения наиболее благоприятной и равномерной структуры. Охлаждение водой высокоуглеродистых и легированных сталей (У9, У12,111X15) производят для предотвращения образования карбидной сетки. Быстрый (термоупрочняющий) режим охлаждения обеспечивает закалку с последующим режимом самоотпуска с прокатного нагрева. С этой целью применяют регулируемые системы быстрого охлаждения водой.

2. Листопрокатное производство

Удельный вес листовой продукции в современной структуре сортамента проката непрерывно увеличивается. Это связано не только со спецификой отдельных отраслей промышленности, но и с преимуществами внедрения листового металла в машиностроении (вместо трудоемкого литья, поковок), развития сварных конструкций, увеличения производства сварных труб, в том числе для магистральных трубопроводов, и т. д.

Исходными заготовками для листов служат обжатые или литые (на установках непрерывной разливки стали) плоские заготовки - слябы. Резко сократилось производство листа непосредственно из слитков, характерное для старых толстолистовых станов и тонкого листа из полосы, сутунки, билета, карточки. Наблюдается тенденция увеличения веса обжатых и литых слябов до 25-30 т, что обеспечивает укрупнение рулонов листа, выгодное для дальнейшей обработки. Горячую прокатку тонких листов производят на непрерывных и полунепрерывных станах, которых в настоящее время насчитывается в мире более 100 штук с суммарной производственной мощностью до 130 млн. т в год. Проявляется тенденция увеличения веса рулона и уменьшения толщины горячекатаного листа (до 1,2 мм). Получили развитие высокопроизводительные цехи холодной прокатки, рассчитанные на рулоны укрупненного веса (до 45 т), а также многовалковые станы для прокатки тончайших лент и листов.

3. Производство толстолистовой стали

Согласно нормам, толстолистовая сталь имеет толщину 4-160мм и ширину 600-3800 мм, длина листов колеблется в пределах 2-20 м. Исходным материалом для толстых листов могут служить слитки и слябы. Тяжелые листы (плиты) для сварных станин, рам, котлов высокого давления прокатывают из слитков весом 8-250 т.

Слябы для толстых листов подбирают в соответствии с раскроем листов толщиной 150-500мм, шириной 600-2000 мм и длиной 2-6 м.

Слитки нагревают в нагревательных колодцах или печах с выдвижным подом. Последний способ применяют на старых станах: он очень трудоемок и не экономичен. На некоторых заводах, не имеющих обжимных станов, прокатку ведут на комбинированных станах из слитков.

В листовом производстве и особенно при производстве толстых листов имеет большое значение правильное назначение плавок, слитков или слябов в соответствии с данными плавочного химического анализа, качественной характеристики сляба по зоне (высоте) слитка и размерами с точки зрения выполнения требований заказчика к готовому, обрезанному листу. Для наиболее экономичного раскроя готовых листов надо правильно определить массу и исходные размеры слитка и сляба. Такие расчеты относятся к области фабрикации в листопрокатном производстве. Существует также понятие о фабрикационом коэффициенте, или расходе металла на изготовление годного обрезанного листа, в отличие от расходного технологического коэффициента, включающего оптимальные потери металла на угар, боковую и торцовую обрезь. При производстве листов большое значение для выхода годного по раскрою имеет форма полученного раската, зависящая от настройки и состояния валков, соблюдения принятой схемы разбивки ширины, что в свою очередь определяет конфигурацию переднего и заднего концов и боковых сторон раската. Для качества листов большое значение имеет также удаление окалины в процессе прокатки, режим обжатий, профилировка валков и температурные условия прокатки.

Для отдельных сталей гидросбивом пользуются осторожно, чтобы темпера-тура конца прокатки не была ниже 800--1050°С; снижение температуры ниже 750° С вызывает наклеп металла. Оптимальной температурой конца прокатки считается 820-920°С; при повышенных температурах конца прокатки увеличивается зерно, ухудшаются пластические свойства, особенно вязкость. Приходится иногда прибегать к подстуживанию перед последними проходами, при этом важно обеспечить условия равномерного охлаждения. Различные температурные условия прокатки приводят к разнотолщинности по ширине листа.

Листовые станы в отличие от сортовых характеризуются длиной бочки чистовых валков, так как этим определяются возможности получения максимальной ширины листа. Иногда в названии стана, кроме ширины, указывают и диаметры валков чистовой клети.

По числу и расположению рабочих клетей толстолистовые станы бывают одноклетевые (дуореверсивные, кварто-реверсивные, трио Лаута), двухклетевые линейные и с последовательным расположением (тандем), полунепрерывные и непрерывные.

Одноклетевые и двухклетевые линейные станы, как малопроизводительные и не обеспечивающие хорошего качества продукции, применяют редко. Специализированными толстолистовыми станами принято считать двухклетевые станы с последовательным расположением клетей - для прокатки листов толще 8-12мм и шире 1850мм, так как более тонкие и узкие листы выгоднее прокатывать на полу-непрерывных и непрерывных тонколи-стовых станах. Новые специализированные толстолистовые станы строят с длиной бочки валков 2000-5000мм (чаще 2800- 4300мм). Современные толстолистовые станы (двухклетевые) имеют производительность 900-1200 тыс. т в год, есть и более производительные специализированные полунепрерывные станы для прокатки толстых листов шириной более 3000 мм.

4. Холодная прокатка и очистка от масла

Полистный (карточный) способ холодной- прокатки характерен для реверсивных и нереверсивных станов дуо и кварто. Некоторые современные станы, предназначенное для прокатки высококачественного металла, прокатывают отдельные листы.

Реверсивные станы с рулонным способом производства применяют главным образом для холодной прокатки легированной стали. Реверсивные одноклетевые станы кварто могут работать на толстом подкате (3-6 мм) и прокатывать лист толщиной до 0,5мм, а в некоторых случаях и более тонкий.

Для прокатки особо тонких листов и жести (тоньше 0,18 мм) применяют многовалковые станы. На многоклетевых станах уменьшения толщины полос достигают за счет увеличения числа клетей (до 5-6) или дополнительной прокаткой на двух или трехклетевых непрерывных станах (до 0,08 мм). Многовалковые станы (12- и 20-валковые) широко применяют при прокатке трудно-деформируемых легированных сталей и сплавов.

При полистном способе прокатки карточки в валки задают вручную. На нереверсивном стане после прокатки партии листов с одним и тем же обжатием пакеты переносят на переднюю линию клети краном или транспортером для следующего прохода.

Прокатку на реверсивном стане рулонов ведут следующим образом. Полосу с разматывателя задают в валки, а затем передний конец заправляют в моталку. После заправки начинается процесс прокатки с натяжением. Таким же образом после заправки заднего конца прокатку ведут в обратном направлении. Скорость прокатки на реверсивных станах составляет 6-15 м/сек, производительность этих станов достигает 350 тыс. т в год.

5. Отделка готовой продукции

Отделка холоднокатаного листа включает дрессировку, правду, резку, сортировку, приемку и упаковку готовой продукции. Дрессировка (обжатия 0,5-- 3,0%) обязательна для листа, подвергающегося глубокой штамповке. При дрессировке прочность возрастает на 10--15% при хорошей пластичности металла. Одновременно при дрессировке лист калибруется по толщине и можно получить любую требуемую поверхность -- блестящую, глянцевую, полированную, матовую или шероховатую.

Дрессировку проводят за один проход в одной или двух клетях без смазки и охлаждения валков. На современных двухклетевых дрессировочных станах, предназначенных в основном для дрессировки жести, скорость прокатки достигает 30м/сек. Производительность двухклетевых станов составляет 450 тыс. т в год, но есть аналогичные станы с более высокой производительностью.

Список литературы

1. Воскобойников В.Г. «Общая металлургия».

2. Вегман Е.Ф. «Металлургия чугуна».

3. Кудрин В.А. «Металлургия стали».

4. Сысков К.И., Королёв Ю. Г. Коксохимическое производство. М., «Высшая школа», 1969.

5. Лейбович Р.Е. и др. Технология коксохимических производств. М., «Металлургия», 1974.

Приложения

Рис 3. Щековая дробилка в разрезе

1-- неподвижная щека; 2 -- футеровочные плиты; 3 -- подвижная щека; 4 -- головка шатуна; 5 -- пружины; 6 -- распорные плиты; 7 -- тяги; 8 -- основание шатуна; 9 -- предохранительная пластина; 10 -- стальной стержень (пуансон)

Рис. 4. Конусная дробилка с верхней опорой вертикального вала и разгрузкой дробленого продукта через нижнюю кольцевую щель.

Рис. 5. Шаровая мельница

Рис. 6. Общий вид барабанного грохота

Рис. 7 Барабанный сепаратор для гравитационного обогащения руд

Рис. 8. Головная часть агломерационной машины

Рис. 9. Схема камер коксовых печей

Размещено на Allbest.ru