Науменко А.В. Оборудование и технология производства сплава из стали марки 35Г в условиях предприятия ОАО «Ашинский металлургический завод» - Аша: ЮУрГУ, МПиО; 2013, 87с., 5 ил., библиограф. список 1 страница

АННОТАЦИЯ

Науменко А.В. Оборудование и технология производства сплава из стали марки 35Г в условиях предприятия ОАО «Ашинский металлургический завод» - Аша: ЮУрГУ, МПиО; 2013, 87с., 5 ил., библиограф. список 16 наим., 1 прил., 4листов чертежей ф. А1,4 листов техпроцесса

Целью работы является рассмотрение способа выплавки полупродукта в ДСП с целью получения, после внепечной обработки на АКП, стали марки 35 ГС в ЭСПЦ – 2 в ОАО «АМЗ». Всего в пояснительной записке: 8 разделов, 59 страниц, 24 таблицы, 6 рисунков, список литературных источников.

В данной работе описаны история и основные этапы развития ОАО «АМЗ», общая технология разливки стали на машине непрерывного литья заготовок, приведены технические характеристики основных металлургических агрегатов.

Целью технологической части работы является разработка технологии выплавки стали марки 35ГС в условиях электросталеплавильного цеха № 2 ОАО «АМЗ».

В работе также рассмотрены вопросы безопасности труда, экологии окружающей среды, ресурсо- и энергосбережения и рационального природопользования.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………7

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………..12

1.1 Назначение выплавляемого сплава………………………………...12

1.2 Описание сплава……………………………………………………..12

1.3 Технология выплавки сплава и работа оборудования в условиях ОАО АМЗ…………………………………………………………….13

1.3.1 Выбор оборудования для выплавки……………………………..13

1.3.2 Выбор шихты для выплавки……………………………………..21

1.3.3 Выбор огнеупорных материалов………………………………...22

1.3.4 Технологическая карта (схема) выплавки………………………24

1.3.5 Контроль качества продукции…………………………………..44

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………..45

2.1 Назначить и рассчитать технологические параметры выплавки..45

2.2 Энергоемкость оборудования……………………………………..53

2.3 Баланс плавки………………………………………………………53

2.4 Тепловой расчет печи……………………………………………...54

3 МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ……………………………………………………………..61

3.1 Возможные способы нарушения технологического режима и способы борьбы с нарушениями…………………………………61

3.2 Возможные виды брака, методы борьбы с браком, способы устранения брака………………………………………………….61

3.3 Возможные направления модернизации технологии получения продукции…………………………………………………………65

4 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ПОДОБНОЙ ПРОДУКЦИИ……………………………………………………………68

5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…………………………………………………..69

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………..86

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………87

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………...88

ВЕДЕНИЕ

Настоящий период развития черной металлургии характеризуется коренным изменением масштабов производства качественных и высококачественных марок стали, а также их доли в общем объеме производства металла. Наблюдаемое во всем мире развитие машиностроения и других металлопотребляющих отраслей обеспечивается мероприятиями, проводимыми металлургами с целью повышения степени чистоты стали (главным образом, за счет внепечной обработки) и выхода годного (в основном, в результате перехода на непрерывную разливку металла). Около 15 – 20 лет назад требования новых отраслей техники к качеству стали многих марок резко возросли и продолжают возрастать. Это привело к тому, что масштабы производства стали и сплавов, содержащих ничтожно малое количество газов, неметаллических включений и других нежелательных примесей, заметно увеличились.

Разработаны новые способы обработки металла как в самом агрегате, так и вне его. Возникла новая ситуация, когда масштабы выплавки стали уже не характеризуют промышленную мощь, главным становится высокое качество, чистота и надежность металлопродукции. Неизбежное при этом усложнение технологии оправдывается достигаемым результатом.

Мировой опыт настоящего периода характеризуется, прежде всего, интенсивным внедрением в практику различных методов внепечной обработки и непрерывной разливки стали.

ОАО «Ашинский металлургический завод» в настоящее время является безусловным лидером среди малых заводов чёрной металлургии Южного Урала по темпам развития, перевооружения производства, внедрения новейших технологий и последних образцов техники, организации научных исследований в области производства чёрных металлов.

В настоящее время на Ашинском металлургическом заводе (АМЗ) сталеплавильное производство представлено электросталеплавильным комплексом, работающем в составе дуговой сталеплавильной печью емкоскью 120 т и агрегатом ковш-печь.

Разливка ведется на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Для внепечной обработки стали сооружено отделение внепечной обработки стали, в котором размещен агрегат «ковш-печь», введенный в действие в 2003 г.

Сооружение нового электросталеплавильного цеха с объектами комплекса осуществили без потери производства в существующих цехах.

С вводом в действие электропечи и достижением проектной мощности мартеновский цех вывели из эксплуатации в 2010 году.

Особенностью проекта реконструкции сталеплавильного производства АМЗ со строительством нового электросталеплавильного комплекса взамен существующего мартеновского цеха является необходимость стыковки нового производства с существующим отделением агрегата ковш-печь и строящимся отделением непрерывной разливки стали.

Принятый на АМЗ порядок сооружения агрегатов в процессе замены мартеновского производства на новое электросталеплавильное производство не

вызывает сомнения. Вначале – агрегат ковш-печь, затем – слябовая МНЛЗ (с работой от мартеновских печей) и потом – строительство электропечи с последующей остановкой мартеновского цеха.

Но такая серьезная реконструкция должна выполняться после проработки общей концепции строительства нового электросталеплавильного комплекса «в целом» с выделением из него отдельных этапов, то есть – от «общего» к «частному».

К сожалению, как показал анализ решений выполненных проектов отделений с агрегатом ковш-печь и МНЛЗ, эти отделения сооружались без возможности стыковки с новым отделением выплавки стали в электропечи, ни в части строительных и технологических решений, ни в части обеспечения одинаковой производительностью.

Этот факт накладывает дополнительные трудности при осуществлении строительства нового электросталеплавильного комплекса, а также необходимости решать в будущем все возникающие проблемы по технологической стыковке и совместной эксплуатации производственной линии «электропечь – печь-ковш – МНЛЗ» производительностью 1,0 млн. т стали.

Технологическое решение характеризуется выбором качественного и высокопроизводительного оборудования, благодаря которому можно добиться исключительно эффективных производственных результатов при незначительном количестве работающих и невысоком удельном энергопотреблении, что делает установку высоко конкурентоспособной.

Компоновочное решение разработано с учетом имеющихся в распоряжении производственных площадей:

– минимальная площадь занятых площадей;

– оптимизация количества требуемого персонала;

– оптимизация продолжительности производственных циклов и затрат.

В основу технических спецификаций оборудования положен обширный опыт компании DANIELI в области проектирования и ввода в строй металлургических предприятий и, в частности, самых современных компактных производственных агрегатов. Выбор различных систем, входящих в состав установки, строго связан с достижением следующих высокоприоритетных задач, а именно:

– ограниченные капитальные затраты;

– высокое качество продукции;

– высокая производительность;

– максимальная простота в эксплуатации;

– эксплуатационная надежность;

– максимальная гибкость для удовлетворения различной рыночной конъюнктуры.

Благодаря плодотворному сотрудничеству разных фирм, входящих в состав концерна DANIELI, мы можем поставить все технологическое оборудование, сопутствующие вспомогательные системы и инфраструктуру для всего ассортимента металлургических установок. Местные представительства фирмы готовы обеспечить техническое содействие на стадиях проектирования установки и ее монтажа и предоставить консультационные услуги после запуска установки в производство с целью улучшения ее эксплуатационных показателей путем внедрения передовых технологических инноваций. Услуги по обучению персонала Заказчика являются важной частью передачи технологии и ноу-хау компанией DANIELI, и обеспечивают оперативное и быстрое освоение установки в короткие сроки (и, следовательно, сокращение периода окупаемости инвестиций). Кроме того, при необходимости компания DANIELI предоставит техническое содействие в эксплуатации и техобслуживании производственных агрегатов после их приемки.

Высокая производственная мощность.

Благодаря высоким эксплуатационным показателям и условиям, предусмотренным для предлагаемой установки, цель обеспечения ею максимально достижимой производительности может быть достигнута путем:

– низкой потребности оборудования в техобслуживании;

– высокого уровня автоматизации;

– управления технологическим процессом;

– высокое качество готовой продукции.

Высокое качество готовой продукции как в отношении соблюдения сверх узких допусков, так и качества материала, является неизменной характеристикой оборудования DANIELI. Эта цель может быть достигнута путем внедрения:

Обширного ноу-хау в области выплавки, рафинирования и разливки стали, предоставляемого через дочернее предприятие фирмы Danieli Centro Met AB, в Швеции:

– рассчитанный на высокоскоростную разливку;

– конструкция промковша, разработанная на основе водяного моделирования;

– усовершенствованная система вторичного охлаждения;

– тянуще-правильные агрегаты с двумя точками изгиба, рассчитанные на снижение деформации.

Благодаря процессу интернационализации рынка металлопродукции, гибкость производства представляет собой ключевой залог успеха любого проекта. Высокая гибкость означает возможность быстрого реагирования на любыеизменения в динамике развития рынка или возможность полной эксплуатациирыночных ниш. На установках DANIELI эта цель достигается с помощью следующихосновных параметров:

– широкий диапазон продукции в плане ее типоразмеров;

– модульная конструкция оборудования с возможностью расширений в будущем (станция дегазации в вакууме для производства марочного сортамента специальных сталей);

– конструкция ДСП позволяет обеспечить различные комбинации состава шихты;

– технологический процесс выплавки стали в ДСП, позволяет обеспечить использование различных комбинаций электрической и химической энергии;

– компоновка оборудования, разработанная с целью обеспечения нескольких технологических маршрутов для повышения до максимума производственного потенциала установки и одновременно с этим для обеспечения гибких связей между различными производственными агрегатами.

Эффективность.

Без увеличения общих капиталовложений можно обеспечить повышение годовой производственной мощности установки за счет повышения эффективности ее работы, т.е. за счет повышения выхода годного и коэффициента использования оборудования. Выход годного оптимизируется благодаря:

– использованию современных моделей автоматизации с целью оптимизации характеристик разливки;

– конструкции механического оборудования, направленной на снижение образования настыли в промковше, уменьшение обрези передних и задних концов заготовок. Коэффициент использования повышается за счет автоматизации процесса производства. Фактически, благодаря обеспечению постоянного и высокого воспроизводства настройки каждой отдельной единицы оборудования и каждой отдельной операции, возможность человеческой ошибки сведена к минимуму. Сокращение времени, необходимого при переналадке производства в связи с переходом на выпуск другого типа продукции, обеспечиваемое за счет:

– конструкции кожуха ДСП, позволяющей осуществить его быструю замену при внепоточном проведении техобслуживания резервного кожуха;

– сокращение продолжительности ликвидации последствий прорывов жидкой стали на ручьях в связи с сокращением общего количества таких аварийных и ситуаций;

– простота конструкции оборудования позволяет сократить его техобслуживание. Более того, можно обеспечить поставку системы автоматизации с пакетом "Плюс техобслуживание" для оптимизации профилактического техобслуживания установки.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение выплавляемого сплава

Выплавляемый сплав используется для элементов сварных металлоконструкций и различных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450°С; проката, предназначенного для изготовления мостовых конструкций обычного и северного исполнения; несущих элементов различных сварных конструкций; деталей трубопроводной арматуры после закалки и отпуска; в качестве основного слоя. А так же применяется при изготовлении: тяги, оси, серьги, траверсы, рычаги, муфты, валы, звездочки, цилиндры, диски, шпиндели, соединительные муфты паровых турбин, болты, гайки, винты и другие детали, к которым предъявляются требования невысокой прочности.

1.2Описани сплпва

Сталь марки 35ГС используется для изготовления арматуры периодического профиля класса А-III диаметром от 6 до 40 мм. Поставляется потребителю в виде сортового проката, в том числе фасонного: ГОСТ 5781-82, ГОСТ 2590-71. Заменители стали марки 35ГС: ВСт5сп, Ст6, Ст5пс. Химический состав и другие свойства стали приведены в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1 – Химический состав стали марки 35 ГС, масс. %

Химический элемент	C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu
Содержание	0,30 – 0,37	0,60 – 0,90	0,80 – 1,20	≤ 0,045	≤ 0,040	≤ 0,30	≤ 0,30	≤ 0,30

Таблица 2 – Механические свойства стали марки 35 ГС

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	KCU, Дж/м^2	HB
Сталь арматурная III класса горячекатаная	6 – 40
Образец длиной 340 – 360 мм профиля № 14 стержневой арматуры горячекатаный		410 – 450	690 – 710	15 – 21	48 – 64

Продолжение таблицы 2

Образец длиной 340 – 360 мм профиля № 14 стержневой арматуры после закалки 1000 °С, вода (35 °С), 4 с, отпуск 425 °С

890 – 900

1000 – 1050

9 – 10

127 – 157

Таблица 3 – Температура критических точек

Критическая точка	^оС
Ac1
Ac3
Mn

Сталь марки 35ГС сваривается без ограничений.

1.3 Описание технологии выплавки сплава и работы оборудования в условиях ОАО «Ашинский металлургический завод»

1.3.1 Выбор оборудования для выплавки

Производство стали марки 35Г в условиях нового Электросталеплавильного цеха №2 имеет следующую технологическую схему: производство полупродукта в основной электродуговой печи ДСП-120, рафинирование и доводка стали до требуемого химического состава на агрегате печь-ковш, разливка на одноручьевой вертикальной слябовой машине непрерывного литья заготовки.

Рисунок 1 – Технологическая схема

Таблица 4 - Общие характеристики агрегата: дуговая электросталеплавильная печь (ДСП-120)

Тип печи	переменного тока с полной платформой
Система загрузки скрапа	система непрерывной загрузки - CONSTEEL
Tип выпуска жидкого металла	эркерный
Сталь на выпуске	120 T
Зеркало расплавленного металла	50 т
Диаметр кожуха	6800 мм
Внутренний диаметр панелей	6900 мм
Тип панелей	стальные и медные (нижние) трубы
Угол выпуска	20°
Угол спуска шлака	-15°
Емкость печи	144,5 м3
Тип электродных консолей	проводные
Круговой диаметр электродов	1250 мм
Диаметр электрода	610 мм
Длина электрода	2700 мм
Емкость корзины для лома	85 м^3

Таблица 5– Технические характеристики ДСП-120

Наименование показателей	Единица измерения	Обозначение
Конструкция футеровки свод	-	Центральная часть свода в зоне прохода электродов вы­полняется футерованной (из периклазохромитового кир­пича), периферийная часть из водоохлажадемых панелей
стены	-	Водоохлаждаемые панели. Участок стен под водоохлаждаемыми панелями–кирпич периклазоплавленный обожженный. На внутреннюю поверхность панелей наносится защитная огнеупорная масса.

Продолжение таблицы 5

Температура воды: на подводе на сливе	°С °С	70-80 90-100
расход воды на охлаждение (свод и стены электропечи)	м^3/т
Организация пылегазоудаления устройство для отвода дымовых газов	-	Водоохлаждаемый коленообразный патрубок от электропечи; диаметр газоходов – 2200 мм
Количество отводимых газов	м3/ч
Тип газоочистки	-	мокрая
Содержание пыли в отходящих газах: до газоочистки после газоочистки	г/нм3 г/нм3	1,164 0,205
Оборудование для интенсификации расплавления шихты. Манипулятор		(см. ниже)
Кислородная фурма: скорость перемещения фурмы	м/мин
расход кислорода	м3/мин
давление кислорода	кгс/см2	13-15
Устройство измерения температуры металла и отбора проб скорость перемещения зонда	м/мин	не более 20
управление работой устройства	-	с помощью АСУТП, ручное
глубина погружения сменного блока зонда в расплав металла	мм
длительность цикла измерения температуры и взятия пробы металла	сек	не более 10
Устройство для загрузки добавочных материалов	-	Загрузка в электропечь шлакообразующих и ферросплавов производится через спе­циальное отверстие в водоохлаждаемой части свода
Диаметр загрузочной трубы и кессона	мм
Электроды тип	-	графитированные
диаметр	мм

Продолжение таблицы 5

поставщик	-	НЭЗ (г. Новочеркаск) НовЭЗ (г. Новосибирск), Италия, Испа-ния, Герма-ния, Япония и др
герметизация	-	газодинамическое уплотнение
диаметр распада электродов	мм
скорость перемещения электродов: в автоматическом режиме в ручном режиме	мм/сек мм/сек	60-120 80-160
привод исполнительного механизма перемещения электродов	-	гидравлический
Кислородная фурма: скорость перемещения фурмы	м/мин
расход кислорода	м3/мин
давление кислорода	кгс/см2	13-15
Механизм подъема и поворота свода	-	Осуществляет подъем и поворот свода на величину, обеспечи­вающую полное раскрытие рабочего пространства печи Наклон печи в сторону рабочего окна для скачивания шлака производится на 10°
Длительность подъема и поворота свода с возвратом	сек
Механизм наклона печи	-	Осуществляет наклон пе-чи в сторону слива метал-ла на 40°, что обеспечива-ет полное уда­ление метал-ла и шлака. На­клон печи в сторону рабочего окна для скачивания шлака произ-водится на 10°.

Продолжение таблицы 5

Аппаратура контроля, автоматического регулирования и автоматизированного управления

ДСП-100И7 оснащена надежной системой контроля температуры подины с сигнали-зацией аварийного перегрева. Электропечь оснащена аппаратурой контроля параметров электриче­ского и теплового режимов ее работы, автома­тическим регулированием мощности и автома­тизированной системой управления на базе вы­числительной техники (АСУ ДСП). Автоматический регулятор мощности обеспе­чивает устойчивое горение электрических дуг при максимальных скоростях перемещения электродов во все периоды плавки. АСУ ДСП-100И7 реализует следующие функ­ции: ▪ контроль и управление энерготехнологиче­ским режимом плавки; ▪ контроль и управление системой газокисло­родных горелок; ▪ контроль и управление системой водоохлаждения; ▪ контроль и управление кислородной про­дувкой; ▪ контроль и управление отводом дымовых газов; ▪ контроль и управления системой дозирова­ния и ввода в печь шлакообразующих материалов и ферросплавов; ▪ контроль состояния готовности основных узлов, технологических схем, устройств и пускорегулирующей аппаратуры.

Агрегат ковш-печь, также называется агрегатом комплексной обработки стали (АКОС) — это звено в единой технологической схеме с дуговой печью, для доведения металла в ковше, после его выпуска из плавильного агрегата, до заданной температуры и химического состава.

В агрегате проводятся операции окончательного раскисления, десульфурации, легирования и модифицирования. Ковш накрывается водоохлаждаемым или футерованным сводом с отверстиями для введения графитированных электродов, подачи присадок и контроля процесса, наводят свежий высокоосновный шлак, обладающий высокой десульфурирующей способностью и защищающий металл от вторичного окисления окружающей атмосферой.

Таблица 6 - Технические характеристики агрегата Ковш-печь

Наименование параметра	Норма	Примечание
Номинал	Допустимая
1. Емкость ковша, т
2. Диаметр кожуха ковша, мм
- в верхней части		-
- в нижней части		-
3. Высота ковша, мм		-
4. Мощность трансформатора, МВА		-
5. Напряжение трансформатора, В
- высокое напряжение		+ 5 %
- низкое напряжение	318,5…132,5
6. Номинальный ток, кА	32,6	-
7. Число фаз		-
8. Напряжение цепей управления, В	220; 24	-
9. Напряжение силовых цепей приводов, В		380
10. Диаметр графитированных электродов, мм		400
11. Диаметр распада электродов, мм		700 + 5
12. Ход электрода, мм		2500-20
13. Скорость перемещения трех электродов одновременно вверх, мм/с		-
14. Скорость нагрева металла, ^0С/мин	3…4	-	расчетная
15. Расход охлаждающей воды, м^3/ч
- на свод		-
- на вторичный токопровод		-
16. Расход аргона на продувку металла, м^3/ч	5-25
17. Расход азота на газодинамические уплотнители, нм^3/ч

Продолжение таблицы 6

Дата добавления: 2015-09-29