Характеристика цехов металлургического комбината

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Государственное высшее учебное заведение

Приазовский государственный технический университет

Факультет информационных технологий

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

ОТЧЕТ

по производственной практике на металлургическом комбинате ПАО “ММК имени Ильича” в цехе КИП и автоматики

Выполнил:

студент группы МА-10 Еськов М.Б.

Приняли:

старший преподаватель Койфман А. А.

старший преподаватель Сокол С. П.

Руководитель практики:

мастер участка ВРУ-60 в кислородном цехе Беспалов А. А.

Мариуполь 2012



Содержание

Реферат

Введение

1. Общая характеристика цехов в комплексе металлургического комбината (технология производства, основное оборудование, материально-техническое обеспечение участков КИПи Априборами контроля, управления)

1.. Кислородный цех

1.2 Доменный цех

1.3 Кислородно-конвертерный цех

1.4 Цех непрерывной разливки стали

1.5 ЛПЦ-3000

2.Индивидуальное задание: Регулирование расхода и распределения природного газа по фурмам доменной печи

Литература

цех металлургический печь газ



Реферат

Пояснительная записка содержит страниц, таблиц, рисунков, источников.

Целью технологической практики является:

- изучение конструкций агрегатов и технологических процессов предприятий черной металлургии, их взаимосвязи в условиях законченного металлургического цикла, устройства и эксплуатации оборудования доменных, сталеплавильных и прокатных цехов;

- приобретение практических навыков по ведению технологических процессов;

- изучение вопросов контроля и автоматизации технологических процессов;

- углубление и расширение знаний по теоретическим дисциплинам.

В результате прохождения практики студенты должны:

- знать технологию доменного, сталеплавильного и прокатного производства;

- знать технические характеристики и состав технологического, механического и электрического оборудования соответствующих цехов;

- знать системы контроля и автоматизации металлургических агрегатов;

- проводить наблюдения за ходом технологического процесса, читать показания соответствующих контрольно-измерительных приборов и записи на диаграммах;

- описать нормальный ход технологического процесса и обнаружить отклонения от него;

- выполнять профилактические работы при обслуживании приборов и средств автоматизации;

- получить навыки составления карты технологического процесса, выбора теплового режима при ведении процессов, а также управляющих воздействий по ходу технологического процесса;

- изучить конструкцию и технические характеристики средств контроля и управления технологическими процессами и агрегатами;

- приобрести практические навыки но наладке и обслуживанию контрольно-измерительной и управляющей аппаратуры;

- изучить организацию работ на участках цеха КИПи А, вопросов охраны труда, техники безопасности;

- выполнить специальное задание, произвести сбор необходимых материалов для выполнения отчета.



Введение

Одним из важнейших стратегических направлений развития экономики является широкое использование новейших достижений электронной техники - электронизация и комплексная автоматизация управления технологическими процессами и производством. Это является приоритетным направлением экономического развития.

Автоматизация технологических процессов и производств является одним из наиболее эффективных путей повышения производительности труда, а также улучшения условий труда рабочих.

Основными причинами воздействия на рабочих опасных и вредных производственных факторов при использовании автоматизированного оборудования являются:

- нарушение условий эксплуатации оборудования;

- нарушение требований безопасности труда при организации автоматизированного участка, связанные с неправильной планировкой оборудования, пультов управления, транспортно-накопительных устройств;

- отказ или поломка технологического оборудования;

- ошибочные действия оператора при наладке, регулировке, ремонте оборудования или во время работы его в автоматическом цикле;

- появление человека в рабочем пространстве оборудования;

- нарушение требований инструкций по технике безопасности;

- отказы в функционировании средств аварийной и диагностической сигнализации и отображения информации;

- ошибки в работе устройств программного управления(ошибки в программировании).

Охрана труда - система правовых, социально-экономических, организационно-технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, направленных на сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Безопасность труда - состояние условий труда, при котором исключено воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов.

Рабочая зона - пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих.

Рабочее место - место постоянного или временного пребывания работающих в процессе трудовой деятельности.

Опасный производственный фактор - это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор - это производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

Основными опасными и вредными производственными факторами при производстве электроремонтных работ в цехах комбината являются:

- движущиеся машины и механизмы, подвижные части производственного оборудования; передвигающиеся изделия, заготовки, материалы;

- повышенная загазованность или запыленность воздуха рабочей среды;

- повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования и материалов;

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

- повышенная или пониженная подвижность воздуха;

- повышенный уровень шума на рабочем месте;

- повышенное значение напряжения в рабочей цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

- недостаточная освещенность рабочей зоны;

- острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхности заготовок, инструментов и оборудования;

- расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола).

Указанные факторы могут привести к несчастному случаю или заболеванию.

По характеру и времени проведения инструктажи по вопросам охраны труда подразделяются на:вводный, первичный, повторный, внеплановый, целевой.



1. Общая характеристика цехов в комплексе металлургического комбината (технология производства, основное оборудование, материально-техническое обеспечение участков КИПи А приборами контроля, управления)

1.1 Кислородный цех

Продукты разделения воздуха широко используются в металлургической промышленности. Например, технический кислород применяется при газовой резке, используется как окислитель углерода и прочих элементов в кислородно-конвертерном процессе, добавляется в дутье доменных печей для интенсификации протекающих в них процессов и т.д.; аргон применяется при обработке стали, ее доводке до требуемого состава. Многие технологические процессы немыслимы без применения жидкого азота, и это далеко не полный перечень областей в которых необходимы продукты, производимые в кислородном цехе.

Производительность воздухоразделительной установки ВРУ-60 комбината имени Ильича составляет 60 м3/ч кислорода. Кроме газообразного кислорода установка способна производить жидкий кислород, газообразный и жидкий азот, жидкий аргон, криптон-ксеноновую и гелий-неоновую смеси.

Сущность криогенного метода разделения воздуха

Процесс разделения воздуха состоит из его предварительного сжижения и последующей ректификации, т.е. разделения, основанного на различии температур сжижения различных составляющих воздуха. При разделении необходимо достигать отрицательных температур до -200 °С, так как температура кипения воздуха составляет -192 °С. Такие низкие температуры достигают в результате многократного расширения воздуха и системы теплообменников, в которых происходит передача холода от одной среды к другой. При испарении жидкого воздуха в первую очередь улетучивается смесь газов, богатых азотом (tкип = -195,8 °С), затем аргоном (tкип = -189,4 °С), вследствие чего остаток постепенно обогащается кислородом (tкип=-183 °С).

Технология разделения воздуха

Поток воздуха, поступающий из сети воздуха, охлаждается до 16°C в воздушно-водяной башне E07. Охлаждающая вода поступает из холодильной машины и азотно-водяной башни. Затем воздух очищается от воды и углекислого газа при помощи 2-х слоев алюмината и молекулярных сит. Двухслойная конструкция определяет период работы одного из 2-х сосудов очистки R01-R02. В конце такого периода работы слои насыщаются и затем должны быть восстановлены.

Затем поток воздуха переключается на второй сосуд, слои которого уже восстановились и готовы к работе. Регенерация выполняется при помощи потока азота низкого давления, который нагревается в электрическом регенерационном нагревателе.

Поток воздуха подготавливается для разделения, охлаждаясь в трех контурах.

Газообразный воздух среднего давления направляется из сосудов очитки R01-R02, охлаждается в пластинчато-ребристом теплообменнике E01 встречным потоком газообразных продуктов.

Газообразный воздух высокого давления направляется из бустера компрессора C05 и сжижается встречным потоком испаренного продукционного кислорода.

Газообразный воздух низкого давления: охлаждается за счет сжатия в бустере и расширения в турбодетандере ET01-ET01C с промежуточным охлаждением в теплообменнике E01.

Воздухоразделение выполняется при помощи процесса ректификации в восьми колоннах:

- колонна среднего давленияК01;

- колонна низкого давления К02;

- верхняя колонна К03;

- колонна сырого аргона К10-1;

- колонна сырого аргона К10-2;

- колонна чистого аргона К11;

- колонна He-Ne смеси К75;

- колонна Kr-Xeсмеси К90;

- колонна среднего давления К01.

В колонну среднего давления поступает газообразный воздух среднего давления (использующийся в колонне как восходящий поток) и частично сжиженный воздух (другая часть подаётся в К02 через Е03). Из верхней части колонны выводится газообразный азот среднего давления и жидкий азот. Бедная жидкость выводится между выходом жидкого азота и входом жидкого воздуха. Из нижней части колонны выводится воздух среднего давления, и обогащенная жидкость.

Газообразный азот среднего давления подается в конденсатор чистого аргона Е15 и в сеть газообразного азота среднего давления через Е01.

Жидкий азот через теплообменник Е03 направляется в К03 (расположена сверху на К02), хранилище жидкого азота, конденсатор Kr-Xe E75 и конденсатор аргона Е16.

После охлаждения в Е03 бедная жидкость в полном объеме направляется в К02.

Воздух среднего давления направляется в Е90.

Обогащенная жидкость через Е03 направляется в конденсатор сырого аргона Е10 и в К02.

Основной испаритель Е02 по типу ванны используется в качестве конденсатора для колонны среднего давления К01. Газообразный азот из верхней части К01 сжижается и направляется обратно для создания нисходящего потока жидкости в К01.

Е02 также используется в качестве испарителя для колонны низкого давления К02. Жидкий кислород, в испарителе, питается за счет жидкости поступающей из нижней части К02, при этом частично испаряется, для того чтобы создать восходящий поток газа в К02. Скрытая теплота испарения кислорода низкого давления используется для сжижения газообразного азота среднего давления.

Жидкий кислород поступает в колонну Кr-Xe через R03/R04. Для того чтобы ограничить чистоту жидкого кислорода небольшая часть жидкости обогащенной кислородом из колонны сырого аргона К10 направляется насосом Р10 в Е02. Несконденсированные газы направляются в К70.

Колонна низкого давления К02 и К03. В колонну низкого давления подается: газообразный кислород из Е02, обогащенная кислородом жидкость из К10, обогащенная жидкость и испарённая обогащенная жидкость из Е10, газообразный воздух из ЕТ01, жидкий воздух из V03, бедная жидкость из К01, и из верхней части К01 жидкий азот. Из колонны выводится: газообразный азот низкого давления из верхней части, отбросной азот, обогащенный кислородом газ, кислород низкого давления, продукционный жидкий кислород и жидкий кислород из нижней части колонны в Е02.

Газообразный азот низкого давления подается через Е03 и Е01 в S01 и в сеть газообразного азота низкого давления.

Отбросной азот, проходя через Е03 и Е01, в качестве охлаждающего газа подается в Е60 и /или в R01 и R02 в качестве регенерирующего газа. Излишек направляется в S01.

Обогащенный кислородом газ подается в колонну сырого аргона К10 как восходящий газ.

Газообразный кислород низкого давления поступает в сеть газообразного кислорода низкого давления или в S01.

Жидкий кислород продукт выводится из колонны - над первой насадкой.

Жидкий кислород, который направляется в Е02, выводится из нижней части колонны.

Продукционный кислород выводится из К02 с помощью криогенного насоса Р03.1 или 2. Одна часть жидкого кислорода испаряется в Е01, другая направляется в хранилище жидкого кислорода.

Колонна сырого аргона К10. В эту колонну поступает из К02 обогащенный кислородом газ (восходящий газ). Сырой жидкий аргон, питающий колонну чистого аргона К11, выводится из верхней части К10-2, и жидкий кислород выводится из нижней части К10-1 в К02. Флегма (нисходящая жидкость) вырабатывается конденсатором сырого аргона Е10, где обогащенная жидкость испаряется, а сырой газообразный аргон конденсируется.

Жидкий сырой аргон извлекают из верхней части колонны, для того чтобы направить в колонну чистого аргона.

Колонна чистого аргона К11. В колонну чистого аргона направляют сырой жидкий аргон, при этом азот выводят из верхней части колонны (несконденсированный газ из Е16), а жидкий аргон выводят из нижней части колонны. Несконденсированный азот смешивается с основным потоком газообразного азота продукта низкого давления. Жидкий аргон направляют в хранилище жидкого аргона.

Флегма обеспечивается конденсатором чистого аргона Е16 (испарение жидкого азота происходит за счет сжижения сырого аргона).

Восходящий газ обеспечивается испарителем чистого аргона Е15 (сжижение газообразного азота среднего давления происходит за счет испарения чистого аргона).

Колонна He-Ne смеси К70. В колонну He-Ne смеси K70 поступает в качестве восходящего газа несконденсированный газ из Е02. Флегма обеспечивается конденсатором Е75, (испарение жидкого азота происходит за счет сжижения смеси). Выходящая газообразная смесь подается на перерабатывающее оборудование. Испаренный жидкий азот направляется в основной поток газообразного азота низкого давления.

Колонна Kr-XeK90. Жидкий кислород поступают из Е02 в колонну Kr-Xe K90 в качестве флегмы (черезфильтра очистки R03/R04) и газ из испарителя Е90 в качестве восходящего газа.

Из верхней части колонны выходит газообразный кислород, который направляется на выход газообразного продукта кислорода из Е02, и из нижней части обогащенная Kr-Xe жидкость, которая направляется в Е90.

В испарителе Е90 Kr-Xe смесь испаряется за счет воздуха среднего давления поступающего из К01. Сжиженный воздух направляется в обогащенную жидкость на входе V02.

Жидкость на выходе E90 после испарения в V93 направляется на перерабатывающее оборудование для Kr-Xe смеси.

Управление и автоматизация

Установка оснащена группой технологических контроллеров.Некоторые из них работают в замкнутых контурах (первый уровень)- контроль параметров, значения которых не сильно меняются и/или реакция которых действуют короткое время.

Некоторые из них работают в разомкнутых контурах (второй уровень) - контроль параметров, значения которых изменяются с потоком перерабатываемого воздуха и/или реакция которых действует слишком долгое время, чтобы контролироваться одним.

Разомкнутый контур может корректироваться выходным сигналом контроллера, работающим в замкнутом контуре (дистанционный контроль).

Работа установки регулируется автоматически в соответствии с необходимым производством газообразных и жидких продуктов.

Принцип контроля следующий: в соответствии с необходимыми потоками газообразных кислорода/азота и жидких кислорода/азота, которые задаются оператором, рассчитывается необходимое количество воздуха. Этот результат используется для плавной адаптации работы установки к требуемой нагрузке с ограничением скорости изменения (линейная функция).

Затем, в соответствии с выходным, линейно изменяющимся сигналом, основные параметры будут корректироваться разомкнутыми контурами. Некоторые из тех параметров корректируются через замкнутые контуры для оптимизации рабочего режима установки со следующей иерархией:

- поддержание чистоты продуктов;

- оптимизация энергопотребления;

- оптимизация извлечения аргона.

Взаимосвязи проектируются для предположения, что газообразный кислород вырабатывается установкой в необходимом количестве при устойчивом режиме работы установки.

Оператор вводит значение величины необходимого потока газообразного кислорода низкого давления, который автоматически ограничивается и фильтруется линейной функцией. Эта функция имеется только в случае контроля потока воздуха.

Оператор вводит значение необходимого потока газообразного кислорода высокого давления, который автоматически ограничивается и фильтруется линейной функцией.

Оператор вводит значение необходимого потока жидкого кислорода, который автоматически ограничивается и фильтруется линейной функцией. Это значение используется только в расчете открытого контура.

Оператор вводит значение необходимого потока жидкого азота, который автоматически ограничивается и фильтруется линейной функцией.

Газообразный азот среднего и низкого давления зависит от общего количества входящего в холодный блок потока воздуха.

Последовательность для выполнения в распределительной системе управления должна иметь структуру в соответствии со следующей последовательностью.

Нормальная последовательность одинакова для четырех рабочих режимов. Различия будут отнесены на обработку таймерами и условия для перехода к следующему шагу. Существует два основных типа рабочих режимов: ручной и автоматический.

Ручные режимы: создание следующего шага выполняется действиями оператора.

Автоматические режимы: создание следующего шага, при определенных условиях, выполняется ЦСУ (длительность времени, состояние процесса, обратный сигнал клапана - открыт/закрыт).

Оба рабочих режима в любое время могут выбираться оператором.

Существует два типа ручных режимов.

Ручной режим «оператора»: этот режим должен быть напрямую доступен, когда оператору нужно сделать выбор между разными рабочими режимами. Это режим «шаг за шагом», когда каждый шаг должен переключаться на следующий шаг при необходимых специальных условиях процесса с целью обеспечения правильной выдачи последующих шагов. Когда необходимые условия достигнуты, система ожидает команду оператора перейти к следующему шагу.

Ручной режим «инженера»: этот режим идентичный ручному режиму «оператора», но без проверки необходимых технологических условий для перехода к следующему шагу. Этот режим должен защищаться паролем или специальной конфигурацией с ограниченным доступом для инженера наладчика или старшего из обслуживающего персонала.

Существуют два типа автоматического режима.

Автоматический режим: последовательность выполняется автоматически, это означает, что последовательность переключается автоматически на следующий шаг без ожидания разрешения оператора, как только необходимое условие для перехода к следующему шагу достигнуто. Шаги, при выполнении которых используются таймеры, (шаги адсорбции, подогрева и охлаждения) имеют постоянную продолжительность по времени. Настройки таймера базируются на расчетном варианте наихудшего случая для блока очистки воздуха, т.е. гарантированное своевременное переключение последовательности на регенерацию до окончания процесса насыщения.

Оптимизированный автоматический режим: это режим идентичный автоматическому режиму, но продолжительность адсорбции и подогрева рассчитываются исходя от условий потока воздуха на входе блока очистки (расход потока, давление, температура и содержание CO2) с целью оптимизации продолжительности цикла адсорбции, необходимое тепло регенерации и таким образом продолжительность регенерации. В модели просчитывается адсорбционная способность сосуда для реальных технологических условий воздуха. Переключение на регенерацию выполняется за несколько минут до окончания процесса насыщения, чтобы затем выполнить шаги по переключению сосуда, находящегося в процессе регенерации, на процесс адсорбции. В модели также рассчитывается точное количество тепла необходимое для удаления всей воды и CO2, во время регенерации. Работа в оптимизированном автоматическом режиме (в общем) приведет к более длительной продолжительности цикла, лучшей эффективности и меньшим механическим движениям.

1.2 Доменный цех

Доменный цех ММК имени Ильича имеет в своем составе пять доменных печей, четыре разливочные машины и отделение десульфурации чугуна в ковшах. Выплавляемый чугун направляется в сталеплавильные цехи и частично сливается на разливочных машинах для продажи в виде чушек.

Выплавляемый передельный чугун имеет низкое содержание вредных примесей: фосфора и серы, что позволяет применять его для выплавки самых ответственных марок сталей и широко использовать в литейном производстве машиностроительных предприятий.

Схема современной доменной печи приведена на рисунке 1.

1 - загрузочное устройство; 2 - газоотвод; 3 - колошник; 4 - шахта; 5 - распар;

6 - шлаковая летка; 7 - лещадь; 8 - фундамент; 9 - чугунная летка;

Рисунок 1 - Схема доменной печи

Внутренне очертание вертикального разреза доменной печи называется ее профилем. Доменная печь снаружи заключена в металлический кожух толщиной 20-25 мм в верхней части и 35-40 мм в нижней, состоящий из ряда цилиндрических и конических поясов. Кожух выполняют цельносварным. С внутренней стороны кожуха находится огнеупорная футеровка, охлаждаемая холодильниками.

Основной частью колошникового устройства является засыпной аппарат, состоящий из большого и малого конусов с приемной воронкой. Для обеспечения равномерного распределения шихты в межконусном пространствемалый конус и его воронка вращаются вокруг своей оси при помощи специального устройства. Скип опрокидывается на колошнике и шихта сначала выгружается в приемную воронку, затем при опускании малого конуса - в межконусное пространство и при опускании большого конуса - в доменную печь. Наличие двух поочередно опускающихся конусов обеспечивает герметизацию колошника при загрузке шихты.

В нижней части печи находятся фурменные устройства, через которые подается нагретое дутье и добавки газообразного, жидкого или пылеугольного топлива. Жидкие продукты плавки непрерывно стекают вниз в горн печи, в котором расположены летки для выпуска чугуна и для выпуска шлака. Через эти летки периодически выпускают продукты плавки. Таким образом, процессы в печи и подача шихты происходят непрерывно, а выпуск чугуна и шлака - периодически.

В современной доменной печи продолжительность пребывания в ней материалов составляет 4-6 ч, а газов около 1-3 с. Высокие показатели плавки могут быть получены при хорошем распределении газов по сечению печи. Только в этом случае газы в максимальной степени отдадут физическое тепло материалам, и наиболее полно будет использована их восстановительная способность. Естественно, что распределение газового потока по сечению печи зависит от распределения шихты.

Шихту загружают в печь отдельными порциями - колошами. Рудную часть колоши можно загружать отдельно или одновременно с коксом. Величину колоши и способ ее загрузки выбирают так, чтобы распределение газов в печи было наилучшим.

Следует учитывать, что дутье поступает в печь у стен, а газовое сопротивление слоя шихты у стен меньше, чем в центре, и поэтому газы стремятся идти вдоль стен.

В настоящее время основным железорудным материалом является агломерат, слой которого менее газопроницаем, чем слой кокса. Поэтому целесообразно, чтобы слой агломерата у стен был толще, чем в центре печи, а слой кокса - наоборот. Загрузка шихты с конуса и способность кокса располагаться в печи с меньшим углом откоса, чем угол откоса агломерата или руды, обеспечивают это требование. Кроме того, выбирая соответствующим образом зазор между конусом и колошником и изменяя величину колоши, уровень засыпи и порядок загрузки шихты, можно перераспределять шихту и регулировать газовый поток в печи.

Чтобы судить о газопроницаемости шихты в доменной печи и о том, насколько хорошо протекают теплообменные и химические процессы между шихтой и газами, желательно иметь данные о температуре и составе газа по сечению. Повышенное содержание СО2в газах и низкая температура указывают на полноту химических и теплообменных процессов в печи.

О распределении газового потока в печи свидетельствуют данные анализа проб газа, взятых по радиусу колошника. В пробе определяют содержание СО2. Для интенсивной и экономичной работы печи желательно, чтобы содержание СО2 на периферии и по оси печи было несколько пониженным, а на расстоянии около 1 м от стен печи - повышенным. В соответствии с этим устанавливают умеренно развитый периферийный поток газов.

Полезный объем доменных печей по цеху - 8087 м3. Проектная мощность- 5,747 млн. тонн в год. Средняя температура дутья 954 С. Содержание железа в агломерате 53,5 % масс.

На рудном дворе доменного цеха складируются известняк, железная руда, применяемые для подшихтовки с целью получения шлака заданного состава. Двор оборудован двумя рудно-грейферными перегружателями с емкостью грейферов по 30 м3.

В подбункерном помещении агломерат из бункеров через грохота попадает на ленточный транспортер, затем в весовую воронку. Вагон-весы отсутствуют. Отсеянная мелочь агломерата через бункер-накопитель выгружается в вагоны и отправляется на аглофабрику.

В состав доменного цеха входят:

-участок разливочных машин в количестве 4-х штук производительностью 120 т чугуна в сутки;

-участок приготовления заправочных материалов;

-депо обработки чугуновозных ковшей;

-установки внедоменногообессеривания чугуна магнием мощностью 2,5 млн. тонн чугуна в год.

Процесс плавки в доменной печи главным образом определяется однородностью химического и зернового составов шихты.

Основные контролируемые параметры технологического процесса:

-давление холодного и горячего дутья;

-давление газа в средней части шахты и на колошнике;

-давление природного газа;

-давление воды, поступающей в охладительную арматуру;

-давление пара;

-расход природного газа, подаваемого на каждую фурму;

-расход воды на охлаждение печи;

-расход газа;

-расход пара, подаваемого на увлажнение дутья;

-температура колошникового газа в газоотводах и по радиусу колошника;

-температура огнеупорной кладки печи;

-температура поступающей и отходящей воды и воздуха;

-состав колошникового газа и влажность дутья;

-уровень шихтовых материалов в печи;

-число подач, загруженных в печь;

-число скипов в подаче;

-масса агломерата, кокса и добавок к каждой подаче.

На доменных печах полностью автоматизированы операции набора, взвешивания и загрузки шихты. Например, при транспортерной подаче шихты из бункеров к скипам дозу материалов определяет контроллер. Ленточные конвейеры, подающие агломерат, начинают работать только после того, как перекидной шибер будет направлен на нужную весовую воронку и затвор этой воронки закроется. Как только воронка заполнится до достижения заданной массы, транспортеры и питатели бункеров остановятся и автоматически откроется затвор весовой воронки для заполнения скипа.

Автоматизированы операции набора кокса из коксовых бункеров в весовую воронку, отсев коксовой мелочи, взвешивания и регистрации массы кокса. Кроме того автоматизирована работа машин и механизмов по загрузке шихты в печь. Микроконтроллер задает последовательность и чередование загрузки компонентов шихты, контролирует отправление скипов, открывание уравнительных клапанов, опускание большого и малого конусов и вращение распределителя шихты.

Автоматизированы процессы нагрева воздухонагревателей, и переключения аппаратов с нагрева на дутье, а также сжигания газа в аппаратах. Также автоматически поддерживается температура дутья, путем добавления к нему холодного воздуха.

1.3 Кислородно-конвертерный цех

Конвертерное производство - получение стали в сталеплавильных агрегатах - конвертерах путем продувки жидкого чугуна кислородом.

Кислородно-конвертерный процесс, как один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путем продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом сверху впервые в промышленном масштабе был осуществлен в 1952-1953 гг. в Австрии на заводах в г. Линце и Доновице и назван LD-процессом (Linz-Donawitz). В мартеновском процессе коэффициент полезного использования тепла составляет 25 %, в кислородно-конверторном - 75 %.

Кислородно-конвертерный процесс осуществляется в конвертере с основной футеровкой путем подачи технически чистого кислорода под давлением 1,82,2 МН/м2 (1822 кгс/см2 или 1822 ат.) через водоохлаждаемую фурму опускаемую через горловину конвертера в жидкий чугун. Чистота кислорода составляет 9899,5 % (практически отсутствуют газообразные охладители:N2, H2O, CO2). Лучшие результаты для получения минимального содержания азота в стали получают при чистоте кислорода не менее 99 %. С целью образования основного шлака, связывающего фосфор, в конвертер в начале продувки добавляют известь.

Основным источником тепла является физическое тепло жидкого чугуна и тепло экзотермических реакций окисления примесей металлошихты: Si, Mn, P, C и Fe. Доля тепла, вносимого каждым из перечисленных элементов, зависит от удельного теплового эффекта реакции окисления, их процентного содержания в металлошихте (чугуне и металлоломе) и условий проведения процесса.

Под воздействием дутья примеси чугуна окисляются, выделяя значительное количество тепла, в результате этого одновременно снижается содержание примесей в металле и повышается температура, поддерживающая его в жидком состоянии. Когда содержание углерода достигает требуемого значения (количество углерода определяется по времени от начала продувки и по количеству израсходованного кислорода), продувку прекращают и фурму извлекают из конвертера. Продувка обычно длится 1222 мин. Полученный металл содержит избыток кислорода, поэтому заключительная стадия плавки - раскисление и легирование металла. Течение кислородно-конвертерного процесса (т. е. последовательность реакций окисления) обуславливается температурным режимом процесса и регулируется изменением количества дутья или введением в конвертер «охладителей» (скрапа, железной руды, извести). Средняя температура металла при выпуске около 1600 С.

Тепловой баланс конвертерной плавки должен быть замкнутым, т. е. расход тепла на нагрев стали, шлака, газов и тепловые потери не должны превышать прихода тепла.

По способу подвода кислорода в жидкую металлическую ванну конвертерные процессы подразделяются на процессы с продувкой:

- сверху (вводимой сверху через горловину);

- снизу (вводимой снизу через днище);

- комбинированным подводом дутья.

Кислородный конвертер представляет собой футерованный изнутри сосуд грушевидной формы, изготовленный из стального листа и имеющий сверху отверстие - горловину. Горловина служит для загрузки шлакообразующих материалов и скрапа, заливки чугуна, ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, слива шлака.

Конвертер состоит из трех частей (рисунок 2):

- верхняя разъемная шлемная часть в форме усеченного конуса с меньшим основанием вверху (горловина);

- средняя цилиндрическая часть;

- днище (разъемное или неразъемное); имеет полусферическую чашеобразную форму; выполняют съемным (для удобства ремонта) или глуходонным.

Для отделения металла от шлака при сливе в ковш конвертер снабжают леткой (сталевыпускным отверстием). Кожух конвертера сваривают из толстых стальных листов толщиной от 20 до 110 мм. Футеровку делают трехслойной:

- арматурный (теплозащитный) - слой толщиной 110250 мм, примыкающий к кожуху; выполняют из магнезитового или магнезитохромитового кирпича;

- рабочий (внутренний, огнеупорный) - слой из смолодоломитового или смолодоломитомагнезитового (или магнезитового, магнезитохромитового, смоломагнезитового, периклазоуглеродистого) кирпича, толщина которого в зависимости от емкости конвертера составляет 380750 мм;

- промежуточный - между арматурным и рабочим слоем обычно делают набивку толщиной 70100 мм из магнезито- или доломитосмоляной массы.

Общая толщина футеровки конвертеров емкостью 50300 тонн составляет 7001000 мм. Перед вводом конвертера в работу футеровку обжигают при 11001200С. Обычно футеровка выдерживает 450800 плавок. В настоящее время при использовании периклазоуглеродистых кирпичей и создании шлакового гарнисажа, путем раздува шлака после каждой плавки, достигнута стойкость ? 15000 плавок.

1 - корпус конвертера, симметричный относительно вертикальной оси; 2 - огнеупорная футеровка, формирующая рабочее пространство; 3 - рабочее пространство; 4 - коническая горловина; 5 - опорное кольцо с цапфами; 6 - опорные узлы; 7 - станина; 8 - водоохлаждаемая кислородная фурма;

Рисунок 2 - Схема устройства кислородно-конвертерного агрегата

Корпус конвертера крепится в опорном кольце с цапфами, опирающимися на подшипники, установленные в опорных узлах на станинах. Цапфы соединены с механизмом поворота, обеспечивающим поворот конвертера на 360 в любом направлении. Механизм поворота конвертера состоит из редукторов, связывающих цапфу с приводом через зубчатую муфту или шестеренное колесо. Во вращение приводится несколькими электродвигателями. Количество редукторов и электродвигателей зависит от емкости конвертеров (для большегрузных конвертеров механизм поворота делают двухсторонним, т. е. два отдельных синхронно работающих привода). Например: 160 тонный конвертер имеет по 6 редукторов и 6 электродвигателей с каждой стороны. Частота вращения может меняться от 0,01 до 1,0 об./мин. По вертикальной оси конвертера сверху через горловину вводится водоохлаждаемая фурма. Над конвертером, кроме фурмы, находятся газоотводящий тракт и система загрузки сыпучих материалов. Под конвертером по рельсам перемещаются сталевоз и шлаковоз (тележки для сталеразливочного и шлакового ковшей).

Внепечная обработка стали

В кислородно-конвертерном цехе ММК имени Ильича перед разливкой производится внепечная обработка стали на агрегате доводки стали в ковше АДС-2П-3С-160. Агрегат АДС-2П-3С-160 состоит из трех автономных стендов, управляемых из общего пульта управления. Состав оборудования каждого стенда приведен ниже:

-машина независимых перемещений продувочных и измерительных фурм;

-система хранения, дозирования и подачи порошков в струе аргона;

-машина подачи проволок, комбинированная;

-система хранения, дозирования и подачи ферросплавов и охладителя;

-система хранения, дозирования и подачи теплоизолирующей смеси;

-система промышленного телевидения;

-система химического подогрева стали в ковше;

-система аспирации;

-система подачи ковшей под обработку;

-система хранения и подачи аргона;

-система донной продувки стали в ковше;

-система контроля и управления технологическим процессом.



1.4 Цех непрерывной разливки стали

Практически вся сталь, производимая кислородно-конвертерным цехом комбината им. Ильича, разливается на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Разливка стали производится на трех одноручьевых МНЛЗ криволинейного типа.

Сущность способа разливки стали на МНЛЗ заключается в том, что жидкую сталь непрерывно заливают в водоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого вытягивают затвердевший по периферии слиток с жидкой сердцевиной. Далее слиток движется через зону вторичного охлаждения, где полностью затвердевает, после чего его разрезают на куски определенной длины. Разливку ведут до израсходования металла в сталеразливочном ковше или же разливают без перерыва металл из нескольких ковшей (разливка методом «плавка на плавку»).

Основные преимущества непрерывной разливки по сравнению с разливкой в изложницы:

1) существенно повышается выход годного металла. Так, для спокойной стали получение слябов или блюмов путем непрерывной разливки вместо разливки в изложницы с последующей прокаткой обеспечивает повышение выхода годного на 10-15 % от массы разливаемой стали. Объясняется это тем, что верхняя часть каждого слитка (13-20 %) идет при прокатке в обрезь из-за наличия усадочной раковины, а при непрерывной разливке образуется одна усадочная раковина в конце разливки плавки;

2) упрощается производство по заводу в целом и улучшаются его технико-экономические показатели в связи с тем, что отпадает необходимость в обжимных станках (блюмингах или слябингах), уменьшаются энергетические затраты, потребность в рабочей силе и площадь завода;

3) повышается качество металла, в первую очередь вследствие снижения химической неоднородности из-за более быстрого затвердевания малых по толщине слитков;

4) уменьшаются затраты ручного труда и улучшаются условия труда при разливке;

5) создаются условия для автоматизации процесса разливки.

МНЛЗ ММК им. Ильича позволяют разливать сталь в слябы толщиной 235, 250 и 280 мм, шириной 1550-1900 мм и длиной от 5600 мм до 8500 мм.

Непрерывным способом разливают преимущественно спокойную сталь, поскольку при разливке кипящей стали не достигается существенного увеличения выхода годного и трудно получить достаточную толщину беспузыристой корки в слитке из-за большой скорости разливки и сложности обеспечения необходимой степени окисленности металла.

Процесс затвердевания непрерывного слитка

В непрерывном слитке можно выделить два участка активного охлаждения - кристаллизатор и зону вторичного охлаждения. Заливаемый в кристаллизатор металл при контакте с его медными стенками переохлаждается и затвердевает, образуя корку слитка требуемой конфигурации. На расстоянии 200-600 мм от верха кристаллизатора находится зона непосредственного контакта с коркой слитка, где теплоотвод максимальный (1,4-2,3 МВт/м2); ниже вследствие усадки корки между ней и стенками кристаллизатора возникает газовый зазор, резко снижающий теплоотвод (до 0,3-0,6 МВт/м2). В этой зоне вследствие возможной деформации непрочной корки и стенок кристаллизатора могут появляться участки плотного и неплотного контакта, в которых из-за различия в теплоотводе температура и толщина затвердевающей корки будут различаться. Эта неоднородность способствует возникновению дефектов - в местах уменьшенной толщины корки вследствие термических напряжений могут возникать продольные наружные трещины, а в переохлажденных участках плотного контакта - паукообразные или сетчатые поверхностные трещины.

Толщина корки на выходе из кристаллизатора должна быть достаточной, чтобы выдержать усилие вытягивания и давление жидкой стали. Эта толщина тем больше, чем больше время пребывания корки в кристаллизаторе и обычно составляет 10-25 мм, а температура поверхности 900-1250 °С.

В зоне вторичного охлаждения на поверхность движущегося слитка подают распыленную воду и устанавливают опорные устройства (например, ролики 4,см. рис. 3.1), которые предотвращают возможное выпучивание корки слитка под воздействием давления столба жидкой стали. Выбор способа охлаждения в этой зоне базировался на опыте, который показал, что при слишком интенсивной подаче охладителя (например, подаче воды струями) из-за переохлаждения поверхности слитка и возникающих при этом термических напряжений в слитке образуются внутренние и сетчатые поверхностные трещины. Поэтому применяют распыленную воду («мягкое охлаждение»). Расход воды уменьшается по мере отдаления от кристаллизатора; его рассчитывают так, чтобы отводилось тепло, выделяющееся при кристаллизации стали, а температура корки во избежание образования трещин снижалась бы от исходной (900-1250 °С в начале зоны) не более, чем до 800-1000 °С в конце, причем в тем меньшей степени, чем выше склонность стали к трещинообразованию.

. Конструкция машин и отдельных узлов

Как было упомянуто выше, на ММК им. Ильича установлены МНЛЗ криволинейного типа, их техническая характеристика приведена в таблице 3.1. Метрологическое обеспечение МНЛЗ приведено в Приложении 1. В машинах криволинейного типа в радиальном кристаллизаторе формируется изогнутый по определенному радиусу слиток. Чтобы при последующем разгибании в слитке не образовывались трещины, радиус изгиба должен быть не менее 25-кратной толщины слитка.

В криволинейных машинах слиток вначале движется по дуге, определяемой радиусом кривизны кристаллизатора (см. таблицу 3.1), а затем еще в зоне вторичного охлаждения радиус кривизны дуги увеличивается, т. е. происходит постепенное разгибание слитка с жидкой сердцевиной с последующим переводом в горизонтальное положение. Рассредоточение деформации имеет целью снизить возникающие при этом в корке слитка напряжения и вероятность возникновения трещин.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Схема машины криволинейного типа представлена на рис. 3.2. Жидкая сталь из сталеразливочного ковша поступает в промежуточный, а затем в радиальный кристаллизатор, снабженный механизмом качания. После выхода из кристаллизатора слиток, проходя через зону вторичного охлаждения, движется по роликовой проводке, образованной верхним и нижним рядами роликов. У узких торцевых граней ролики имеются лишь вблизи кристаллизатора. Для удобства замены при ремонтах группы соседних верхних и нижних роликов объединены в отдельные секции, где в общем каркасе смонтировано от 2 до 7 пар роликов. Каждая секция опирается на фундамент, при этом нижний ряд роликов является неподвижным (базовым), а верхний снабжен пружинным или гидравлическим механизмом прижатия к слитку и механизмом перемещения, что позволяет изменять толщину отливаемого слитка.

Верхняя часть роликовой проводки предотвращает выпучивание корки слитка. Приводными, обеспечивающими движение и разгибание слитка, обычно выполняют ролики нижнего ряда. При этом ролики, расположенные вблизи кристаллизатора, обычно являются неприводными, на участке с постоянным радиусом кривизны лишь некоторые ролики соединены с приводом, а на участке разгибания и выпрямления все или почти все ролики приводные. В связи с тем, что по мере увеличения толщины затвердевающей корки жесткость слитка возрастает, диаметр роликов по мере отдаления от кристаллизатора увеличивается. Так при отливке слитков толщиной 300 мм диаметр роликов от 150-200 мм у кристаллизатора возрастает до 480-600 мм на горизонтальном участке.

Таблица 3.1

Техническая характеристика МНЛЗ

1	Тип машины	криволинейная
2	Количество ручьев	1
3	Вес плавки номинальной, т	155
4	Цикл подачи плавок на МНЛЗ, мин	50
5	Производительность МНЛЗ, тыс. т/год	750
6	Емкость сталеразливочного ковша по жидкому металлу, т	160
7	Высота подъема сталеразливочного ковша на стенде, мм	600
8	Емкость промежуточного ковша по жидкому металлу при рабочем уровне, т	19
9	Рабочий уровень в промежуточном ковше, мм	900
10	Высота подъема промежуточного ковша на подъемно-поворотном столе, мм	500
11	Сортамент заготовок, мм по толщине по ширине	235, 250, 280 1550-1900
12	Радиус кривизны базовой стенки кристаллизатора, мм	8000
13	Высота кристаллизатора, мм	1200
14	Частота качания кристаллизатора, мин-1	20-120
15	Закон движения кристаллизатора	синусоидальный
16	Скорость разливки, м/мин - по механизмам - технологическая максимальная для слябов толщиной 235 мм 250 мм 280 мм	0,2-1,6 1,35 1,20 0,85
17	Общая технологическая длина машины (по наружной поверхности сляба от верха кристаллизатора да последнего ролика зоны вторичного охлаждения), мм в том числе: - длина радиального участка, мм - длина криволинейного участка, мм	27900 9646 6081
18	Длина заготовки после порезки в потоке МНЛЗ, мм	5600-8500
19	Отметка уровня разливочной площадки, мм	+9435
20	Отметка уровня полотна рольгангов, мм	+800
21	Скорость движения заготовки по рольгангам, м/с	0,5
22	Скорость перемещения рольганг тележки, м/с	до 2,5
23	Масса заготовки максимальная, т	35
24	Количество штабелирующих устройств, шт.	2
25	Количество заготовок, штабелируемое в пакет (максимальное), шт.	3

Машины конструируют так, что горизонтальное движение слитка осуществляется на уровне пола цеха. На этом же участке производят резку слитка на куски мерной длины.

Основные преимущества этих машин по сравнению с вертикальными: меньшая высота, что снижает стоимость сооружения МНЛЗ и здания цеха; возможность повышения скорости разливки, поскольку газорезку можно установить далеко от кристаллизатора и благодаря этому допустимо существенное увеличение глубины лунки жидкого металла в слитке; возможность резки слитка на куски большой длины.

Ниже следует описание основных узлов, входящих в состав МНЛЗ.

Промежуточный ковш, снабженный одним (или несколькими) стаканом со стопором, обеспечивает постоянный по ходу разливки и небольшой напор струи металла, поступающего в кристаллизатор (за счет поддержания в ковше постоянного уровня металла высотой 0,6-1,2 м), регулирование стопором скорости подачи металла в кристаллизатор, подачу металла в несколько кристаллизаторов на многоручьевых МНЛЗ, разливку по методу «плавка на плавку» (запас металла в промежуточном ковше позволяет продолжать разливку в периоды, когда опорожненный сталеразливочный ковш заменяют новым). Для снижения теплопотерь ковши накрывают футерованными крышками, а до начала разливки футеровку прогревают до температуры 900-1100°С.

Кристаллизатор является важнейшим конструктивным элементом МНЛЗ; он должен обеспечить быстрое формирование достаточно толстой и прочной корки слитка без дефектов. Для обеспечения интенсивного теплоотвода стенки кристаллизатора делают водоохлаждаемыми, а внутреннюю их часть, соприкасающуюся с жидким металлом, выполняют из высокотеплопроводной меди. Форма поперечного сечения внутренней полости кристаллизатора определяется сечением отливаемого слитка.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Применяют кристаллизаторы двух типов - составные и цельнотянутые. Последние изготавливают из цельнотянутых медных труб или блоков, закрепленных в стальном каркасе. Каналы для воды высверлены в медных стенках. Кристаллизаторы этого типа используют при отливке слитков небольшого сечения.

Наибольшее распространение получили составные кристаллизаторы (рис. 3.3), которые с помощью специальных стяжных устройств собраны из четырех стенок. Каждая стенка составного кристаллизатора состоит из медной и стальной плит, соединенных шпильками. Медная плита обеспечивает быстрый теплоотвод, стальная - придает стенке прочность и обычно снабжена ребрами жесткости. В медных плитах высверлены продольные каналы для охлаждающей воды; иногда вода циркулирует по каналам между медной и стальной плитами. Толщину медных плит делают значительной (40-80 мм), поскольку опыт показал, что при малой толщине (10-20 мм) происходит их коробление, приводящее к образованию продольных трещин в корке слитка. Внутреннюю рабочую поверхность стенок кристаллизаторов изготовляют гладкой или волнистой. Волнистая поверхность снижает пораженность слитка продольными трещинами. Высота кристаллизаторов составляет 0,7-1,2 м. Снизу кристаллизатор иногда снабжен направляющими роликами, которые предотвращают смещение слитка относительно оси кристаллизатора (усиленное трение одной из стенок).

Применяют кристаллизаторы с прямоточной и петлевой системами охлаждения. В первом случае воду подводят отдельно к каждой из четырех стенок, по каналам которой она движется снизу вверх; после чего уходит на слив. При петлевой системе, применяемой в кристаллизаторах прямоугольного сечения, вода проходит по каналам стенок дважды; вначале (см. рис. 3.3.) по каналам торцевых стенок и краям широких она движется сверху вниз, а затем по каналам средней части широких стенок - вверх. Петлевая система позволяет снизить расход воды примерно в два раза.

Подвод и отвод воды к каналам медных стенок осуществляют либо по кольцевым трубам, охватывающим верх и низ кристаллизатора, либо по каналам в стальных плитах (см. рис. 3.3). Скорость воды в каналах кристаллизатора должна быть не менее 5 м/с, температура отходящей воды не выше 40 °С; расход воды составляет около 90 м3/ч на 1 м периметра полости кристаллизатора при прямоточном охлаждении.

Внутренний слой медных плит, повреждаемый вследствие трения о слиток, периодически сострагивают, что удлиняет срок службы кристаллизатора. В связи с малой прочностью меди и с целью повышения стойкости на внутреннюю поверхность медных плит часто наносят тонкий слой стойких к истиранию материалов.

Конструкция кристаллизаторов непрерывно совершенствуется. Так созданы и начали применяться регулируемые кристаллизаторы, позволяющие изменять по ходу разливки ширину отливаемого плоского слитка за счет автоматического перемещения узких стенок кристаллизатора. С целью предотвращения прорывов корки под кристаллизатором при повышенной скорости разливки применяют кристаллизаторы, имеющие снизу поджимаемые к слитку пружинами охлаждаемые плиты.

Механизм качания кристаллизатора сообщает ему возвратно-поступательное движение с целью предотвращения разрывов и зависания корки слитка на стенках кристаллизатора. Вращаемые электродвигателями эксцентрики или кулачки через систему рычагов обеспечивают качание рамы, на которую устанавливают кристаллизатор.

Скорость перемещения кристаллизатора вверх и вниз изменяется либо по синусоидальному закону, либо в следующей последовательности: вниз он опускается со скоростью движения слитка, а вверх - с втрое большей скоростью. Величина шага качания изменяется в пределах от 10 до 40 мм, частота - от 10 до 150 циклов в минуту. На МНЛЗ комбината им. Ильича скорость перемещения кристаллизатора изменяется по синусоидальному закону, частота качания от 20 до 120 циклов в минуту (см. таблицу 3.1).

Затравка предназначена для вытягивания первых метров отливаемого слитка. На машинах с криволинейной осью затравка выполняется из шарнирно соединенных звеньев. Затравка снабжена головкой, в которой имеется углубление в виде «ласточкиного хвоста» или Г-образной формы;сечение головки затравки соответствует сечению отливаемого слитка. Перед началом разливки затравку вводят в кристаллизатор и ее головка образует временное дно, а низ затравки находится в тянущих валках. Заливаемый в кристаллизатор металл застывает в углублении головки, обеспечивая сцепление затравки со слитком. При включении тянущих валков затравка начинает двигаться вниз и тянет за собой слиток. После выхода затравки из тянущих валков ее отделяют от слитка.

Рис. 3.4. Секция вторичного охлаждения криволинейной МНЛЗ:

1 - слиток; 2 - опорный ролик; 3 - форсунка; 4 - трубчатый коллектор; 5 - задвижка.

...