Общая характеристика сталеплавильных цехов

Общая характеристика сталеплавильных цехов

Основными способами производства стали в настоящее время являются кислородно-конвертерный, электросталеплавильный и мартеновский. На долю этих процессов приходится соответственно около 60, 20 и 20% от общего объема выплавки стали в мире. За последние годы выплавка стали в мартеновских печах во многих странах существенно сократилась. Это объясняется тем, что по сравнению с выплавкой в кислородных конвертерах и высокомощных электродуговых печах мартеновский процесс характеризуется более низкими технико-экономическими показателями, значительным загрязнением окружающей среды, меньшим уровнем механизации и более тяжелыми условиями труда. Сооружаемые в последние годы сталеплавильные цехи — это кислородно-конвертерные и электросталеплавильные. Наряду с новым строительством осуществляют реконструкцию и техническое перевооружение существующих цехов.

Работа современных вновь сооружаемых и реконструируемых цехов характеризуется применением сталеплавильных агрегатов большой единичной мощности; интенсификацией процесса выплавки стали, преимущественным применением непрерывной разливки стали; высоким уровнем механизации производственных процессов; автоматизацией управления цехом и отдельными производственными процессами и участками; применением улавливающих и очистных устройств, предотвращающих загрязнение окружающей среды. В последние годы расширяется применение различных способов внепечной обработки и рафинирования жидкой стали. Сталеплавильные агрегаты все чаще начинают использовать лишь для расплавления металла, его нагрева до требуемой температуры и окисления углерода в металле до заданных пределов; доведение же состава металла до заданного по прочим элементам, раскисление и рафинирование от вредных примесей переносятся в ковш.

Состав сталеплавильного цеха

Сталеплавильный цех представляет собой сложный взаимосвязанный и оснащенный разнообразным оборудованием комплекс зданий и сооружений, в котором осуществляют хранение запаса исходных шихтовых материалов, подачу и загрузку их в печь, выплавку и разливку стали, уборку продуктов плавки и подготовку оборудования, обеспечивающего выполнение этих технологических процессов. Цех подразделяют на ряд основных производственных и вспомогательных отделений, располагаемых либо в отдельных зданиях, либо представляющих собой отдельные пролеты или участки главного здания цеха. В состав цеха могут входить следующие основные производственные отделения: главное здание, в котором производится выплавка и зачастую разливка стали, шихтовые отделения для магнитных и немагнитных материалов, миксерное отделение или отделение (участок) перелива чугуна, отделение непрерывной разливки (ОНРС), участок или отделение внепечной обработки жидкой стали, отделения подготовки и ремонта сталеразливочных и промежуточных ковшей, отделение раздевания слитков (стрипперное), отделения подготовки изложниц; вспомогательными отделениями и участками являются шлаковые отделения, электроподстанции, насосные, мазутохранилища, механические и ремонтные мастерские и участки, цеховые лаборатории, склады и отделения термообработки и зачистки литых заготовок и имеющиеся в ряде электросталеплавильных цехов отделения зачистки, обдирки и термической обработки слитков. Кроме того, для каждого цеха предусматривают отдельное административно-бытовое здание.

Состав сталеплавильного цеха, число и тип входящих в него отделений и зданий зависят от типа сталеплавильного процесса, от принятого способа разливки стали и от того, сблокированы отделения друг с другом или нет. При выборе числа отделений и зданий учитывают, что цех целесообразно проектировать в соответствии с принципом поточного производства, вынося отдельные операции и элементы технологического процесса в специализированные отделения, в которых благодаря выполнению однотипных работ обеспечивается высокая производительность труда. При этом также учитывают, что расположение специализированных отделений в отдельных зданиях обеспечивает улучшение условий труда в связи с отсутствием во многих отделениях вредностей, связанных с наличием жидкого металла и работой плавильных агрегатов, а также в связи с улучшением аэрации отдельно стоящих зданий.

При такой планировке с увеличением числа отдельно стоящих зданий и в особенности при использовании для связи между ними железнодорожного транспорта существенно увеличивается занимаемая цехом площадь.

Расположение сталеплавильного цеха

Основные производственные цеха располагаются на территории металлургического завода с учетом направления «розы ветров». С тем чтобы уменьшить загрязнение воздушного бассейна над заводом, цехи, выделяющие наибольшее количество пыли и вредных газов, располагают с подветренной стороны. В направлении движения господствующих ветров вначале располагают прокатные цеха, за ними сталеплавильные и далее доменный.

Читать статью  Барабан галтовочный

Сталеплавильный цех располагают также с учетом основного направления транспортных путей завода. На большинстве заводов доставку сырья к основным цехам и уборку продукции осуществляют железнодорожным транспортом и пути по заводу прокладывают преимущественно в одном направлении. Расположение цеха и его путей должно создавать минимум помех общим транспортным потокам. Обычно главные здания мартеновских и электросталеплавильных цехов располагают вдоль направления основных путей. Главные здания конвертерных цехов в связи с их относительно малой длиной могут располагаться и в поперечном направлении.

Схема грузопотоков электросталеплавильного комплекса

Бесперебойная работа сталеплавильных агрегатов и цеха в целом возможна лишь в случае своевременной доставки и загрузки в печи шихтовых материалов и уборки продуктов плавки. Поэтому при проектировании цеха первостепенное значение придают рациональной организации грузопотоков и транспорта. Система грузопотоков и межцехового транспорта должна обеспечивать:

  • транспортировку большого числа различных по свойствам грузов (жидких металла и шлака, сыпучих материалов, слитков, ферросплавов и др.);
  • большой объем перевозок (например, в современный конвертерный цех необходимо доставлять до 20000 т жидкого чугуна в сутки);
  • доставку материалов к печам и уборку от печей порциями в строго заданное время;
  • точное взвешивание транспортируемых материалов;
  • транспортирование материалов кратчайшим путем;
  • доставку материалов наиболее удобным по требованиям технологии способом и оптимальное сочетание доставки с системами загрузки материалов в печи;
  • полную механизацию и исключение ручного труда, а при возможности — автоматизацию транспортировки.

В связи с этими требованиями система организации грузопотоков и транспорта должна предусматривать: организацию независимых грузопотоков основных материалов; исключение пересечения путей напольного транспорта; применение наряду с транспортными средствами общего назначения специальных видов транспорта (чугуновозы, шлаковозы, ширококолейные тележки для перевозки совков с ломом или корзин и др.).

Вид транспорта выбирают с учетом типа перевозимых грузов, объема перевозок и особенностей отдельных разновидностей транспорта. Для новых цехов рекомендуется широкое применение автомобильного и конвейерного транспорта.

Внутри производственных зданий рациональная организация грузопотоков обеспечивается за счет сочетания напольного транспорта (рельсового и реже автотранспорта), конвейерного транспорта и работы мостовых кранов, позволяющих перемещать грузы в любом направлении и независимо от напольного транспорта. Мостовые краны играют очень важную роль в обеспечении бесперебойной работы многих отделений сталеплавильных цехов. С помощью кранов осуществляют заливку чугуна, загрузку лома, транспортировку сталеразливочных и шлаковых ковшей, ремонтные и многие другие работы. До недавнего времени в отечественных сталеплавильных цехах применяли сравнительно тихоходные краны большой (100 т и более) грузоподъемности, у которых скорость перемещения главного подъема с траверсой составляла 2—3 м/мин. В новых цехах — установка тяжелых кранов, работа которых характеризуется следующими скоростями, м/мин: подъема и опускания траверсы 10; перемещения тележки 20—45 и моста 50—80.

Прежде чем приступить к разработке генплана проектировщикам необходимо принять схему грузопотоков для комплекса электросталеплавильного цеха. Для примера приведем наиболее общую схему грузопотоков ЭСПЦ с комбинированной подачей исходных материалов и смешанной разливкой стали (рис.6.5). Для обеспечения работы ЭСПЦ необходимо обеспечить подачу металлолома, сыпучих материалов, выплавку стали, внепечную обработку стали, подготовку изложниц и составов для приема стали, разливку стали, контроль и передачу заготовок (слитков) для обработки давлением на годную продукцию.

Схема грузопотоков комплекса ЭСПЦ с комбинированной подачей исходных материалов и смешанной разливкой стали

Снабжение печи сыпучими материалами (ферросплавами, легирующими, шлакообразующими и заправочными) обеспечивается централизованным отделением подготовки материалов. Все материалы поступают в цех в саморазгружающихся контейнерах железнодорожным транспортом (1) или конвейерным транспортом с централизованного склада хранения и подготовки материалов и затем распределяются с помощью конвейеров (8, 9, 11, 13), бункеров (10, 14, 23, 26), завалочных машин (12, 15) в прокалочную печь (16), дуговую сталеплавильную печь (17), к вакууматору (22) и на ковш-печь (25) в зависимости от вида материала. Металлолом поступает в шихтовый пролет ЭСПЦ на железнодорожных платформах насыпью или в саморазгружающих контейнерах (3). Насыпной лом перегружается магнитным краном в ямные бункеры (5) и затем в завалочные корзины (6) Контейнеры либо устанавливаются на контейнерную площадку (4), либо сразу разгружаются в завалочные корзины, которые взвешиваются на платформенных весах (7) и с помощью транспортных тележек передаются в печной пролет. Затем бадьи завалочным краном подаются к печам (17), разгружаются и возвращаются на передаточную тележку. Плавка осуществляется в дуговой сталеплавильной печи (17). Образующийся при этом шлак сливается по ходу плавки в шлаковую чашу (18), которая с помощью самоходной тележки (19) передается в разливочный пролет, литейным краном устанавливается на шлаковоз (20) и передается на шлаковый отвал или в цех шлакопереработки.

Читать статью  Подача жидкого чугуна в цех (миксерное отделение)

Полученная в ДСП сталь выпускается в сталеразливочный ковш (21) и подвергается внепечной обработке на установках (22, 24, 25) в распределительном пролете. Затем ковш с металлом передается на разливку на МНЛЗ (27) или в изложницы (34). Однако, перед разливкой стали в изложницы производится подготовка прибыльных надставок (39, 40), наборка состава и передача его в разливочный пролет (38, 41). После разливки стали в изложницы состав подается в стрипперное отделение, где производится освобождение слитков от изложницы (35) Изложницы в дальнейшем поступают в отделение очистки и смазки и затем подаются с помощью платформ в отделение подготовки составов. Слитки направляются в дальнейшем в нагревательные колодцы прокатных цехов. Заготовки, полученные на МНЛЗ, с помощью роликового конвейера (28) подаются в нагревательные печи с шагающими балками (29) для термообработки. Термообработанные заготовки подвергаются, в случае необходимости, механической зачистке (31) или отправляются на стеллажи хранения заготовок.

Подготовленные заготовки с помощью железнодорожных платформ (32) после взвешивания на платформенных весах (33) передаются в нагревательные колодцы (36) прокатных цехов Далее готовая продукция, пройдя технический контроль на соответствие стандартам, снабжается сертификатом качества и направляется на склад готовой продукции для отправки потребителю.

Схема грузопотоков ЭСПЦ Датского металлургического завода

Удачное решение схемы грузопотоков электросталеплавильного комплекса найдено при проектировании Датского металлургического завода (рис 6.6). Снабжение всеми исходными материалами, а также эвакуация продуктов предусмотрено двумя параллельными потоками. Металлолом готовится на специальных скрапоразделочных участках (1) и двумя параллельными потоками подается с помощью скраповозов в торцы печного пролета электросталеплавильного комплекса (6). Все сыпучие материалы поступают из центрального отделения подготовки и конвейерным транспортом (2) подаются в бункера суточного запаса электросталеплавильного комплекса. Вспомогательные материалы (огнеупоры, сменные узлы) подаются из центральных складов автомобильным транспортом (3) со стороны пролета МНЛЗ. Шлак эвакуируется из цеха с помощью шлаковозов (4) в сторону отделения подготовки шихты под транспортными галереями. Сталь, разлитая на МНЛЗ, в виде заготовок направляется на дальнейшую обработку в соответствующие цеха двумя параллельными потоками (5).

Унификация плавильных агрегатов и особенности их расположения

В проектах отечественных сталеплавильных цехов обязательным является использование плавильных агрегатов, емкость и основные размеры которых соответствуют утвержденному типовому ряду. Применение плавильных агрегатов типовых емкостей позволяет стандартизировать подъемно-транспортное и технологическое оборудование цеха; исключает необходимость заново проектировать это оборудование, что сокращает сроки и стоимость проектирования и строительства.

Можно отметить две общие для любого сталеплавильного цеха особенности расположения сталеплавильных агрегатов. Одна из них заключается в том, что печи и конвертеры располагают в главном здании цеха в одну линию. Это соответствует принципу поточного производства, позволяя создать общую для всех печей транспортную систему подачи шихтовых материалов и уборки продуктов плавки. Вторая общая особенность состоит в том, что печи и конвертеры располагают на определенной высоте так, чтобы обеспечивался выпуск стали и шлака в ковши, находящиеся на уровне пола цеха, и можно было перемещать под печами тележки со шлаковыми ковшами для уборки шлака. В некоторых старых цехах печи устанавливали на уровне пола цеха, что требовало сооружения под печами глубоких траншей или приямков для ковшей; эти приямки затрудняют обслуживание печен и сложно обеспечить их очистку от выплесков шлака и металла и просыпи материалов. При верхнем расположении печей и конвертеров для удобства их обслуживания в цехе сооружают рабочую площадку на высоте от 6 до 12 м от пола цеха.

Читать статью  ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА «ФЕНИКС»

Выбор способа размещения дуговых сталеплавильных печей в цехе

Размещение печей по высоте и по ширине здания цеха зависит от функционального назначения цеха и применяемой технологии плавки.

Расположение ДСП по высоте

По высоте применяют два способа размещения электропечей: — на уровне пола цеха; — на уровне рабочей площадки.

На уровне пола цеха размещают обычно печи вместимостью до 12 т в литейных цехах. Однако, за рубежом на некоторых металлургических заводах на уровне пола цеха также располагается ДСП большой вместимости (рис. 16.1). В литейных цехах печи чаще всего устанавливают вдоль печного пролета в одну линию попарно, сливными желобами в один приямок с образованием общей рабочей площадки на две печи. В ЭСПЦ печи устанавливаются также в ряд, однако сливной желоб направлен в сторону общего разливочного пролета. Расположение печей на уровне пола цеха обеспечивает меньшую высоту здания. Однако, подобные схемы расположения печей затрудняют эвакуацию металла и шлака, требуют большой задолженности разливочных кранов и не позволяют использовать сталевозные и шлаковозные тележки для приема металла и шлака и их передачи на последующий технологический передел.

Фрагмент ЭСПЦ с расположением ДСП на уровне пола цеха

Печи средней и большой вместимости располагают на рабочей площадке над уровнем пола цеха на отметке 4 – 8,5 м в зависимости от вместимости печи, выпускными желобами в сторону разливочного или распределительного пролетов (рис.16.2). Печи располагают чаще всего попарно с установкой трансформаторного помещения на две печи, разделенного перегородкой. Между двумя парами печей предусматривается технологическая площадка для выполнения работ, а также проем в межэтажном перекрытии на уровне рабочей площадки для подъема через него бадей с металлоломом.

ЭСПЦ с расположением ДСП-100 на уровне рабочей площадки на границе печного и разливочного пролетов

Расположение ДСП по ширине цеха

В специализированных ЭСПЦ печи традиционно ранее располагались на границе разливочного и печного пролетов при выпуске стали в ковш, подвешенный на крюке крана (рис.16.2). При выпуске стали в ковш, установленный на сталевозе, электропечи могут быть установлены внутри печного пролета, располагая бункерный пролет между печным и шихтовым пролетами (рис. 16.3).

Разрез цеха с расположенными ДСП внутри печного пролета

В новых цехах с шумопылеизолирующим кожухом печи располагают в середине пролета, а бункерный пролет размещают между печным и распределительным, в котором осуществляют внепечную обработку стали.

Внепечная обработка жидкой стали

В современных сталеплавильных цехах широко применяют различные методы обработки и рафинирования жидкого металла после его выпуска из печи: продувку нейтральными газами и порошкообразными материалами, вакуумирование, раскисление и доведение до нужного состава и температуры, обработку синтетическими шлаками и ряд комбинированных методов обработки. Применение этих способов не вносит принципиальных изменений в планировку цеха, но требует соответствующих проектных разработок. При этом необходимы: выбор способа внепечной обработки и оптимальной конструкции соответствующих агрегатов или стендов и их числа; выбор оптимального способа их размещения; дополнительные площади для их размещения и создание участков ремонта соответствующего оборудования, учет усложнения грузопотоков. связанных с транспортировкой ковшей к агрегатам; учет увеличения загруженности кранов, которыми наиболее часто транспортируют ковши; разработка системы подачи ферросплавов к агрегатам и стендам.

Способ впепечной обработки выбирают с учетом сортамента выплавляемой стали и предъявляемых к ее качеству требований. Конструкции агрегатов внепечной обработки не являются пока устоявшимися, появляется много новых их разновидностей, что требует тщательных обобщения и оценки опыта их эксплуатации. Пока не выработано общепринятого варианта расположения установок внепечной обработки в цехе. Их размещают в разливочных пролетах и пролетах передачи ковшей на МНЛЗ, в специализированных пролетах главного здания цеха в ОНРС и т. п.

Источник https://metallurgist.pro/obshhaya-harakteristika-staleplavilnyih-tsehov/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *