Модернизации конвертерного цеха
Содержание
Введение
1 Обоснование проекта
модернизации конвертерного
- Общая характеристика предприятия
- Сырьевая база и огнеупоры
- Топливно-энергетические ресурсы
- Основные металлургические переделы
- Утилизация отходов
- Общая характеристика цеха
- Выбор варианта модернизации цеха
- Основные проектные решения
- Устройство и оборудование цеха
- Обоснование выбора и расчет основного оборудования
- Состав оборудования участка выплавки стали
- Структура и планировка цеха
3 Производственная структура цеха
3.1 Схема работы цеха (грузопотоки)
3.2 Организация труда в цехе и на главных рабочих местах
3.3 Организация ремонта
основного технологического
3.4 Структура управления цехом
4 Конструкция и оборудование конвертера
4.1 Конструкция и футеровка конвертера
4.2 Оборудование конвертера
5 Технология выплавки стали
5.1 Сортамент выплавляемой стали……
5.2 Типовая технология выплавки стали
5.3 Особенности технологии выплавки трубных марок стали
6 Ковшевая обработка металла
7 Технология разливки трубной стали
8 Автоматизация
9 Безопасность и экологичность
9.1 Анализ опасностей и вредностей в цехе
9.2 Обеспечение безопасности труда
9.3 Охрана окружающей среды
9.4 Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций
10 Анализ технико-экономических
показателей и обоснование
10.1 Описание коньюктуры рынка
10.2 Выбор форм хозяйствования
10.3 Финансовая оценка платежеспособности
10.4 Бизнес- план
Заключение
Список использованных источников
Приложение А Расчет плавки стали по существующей технологии
Приложение Б Расчет плавки стали по предлагаемой технологии
Приложение В Расчет основного технологического и кранового оборудования
Приложение Г Расчет пористого блока для подачи инертных газов снизу
Приложение Д
Ведомость дипломного проекта
Введение
Выплавка стали в кислородных конвертерах является наиболее распространенным и прогрессивным способом ее производства. Это связано с высокой производительностью агрегатов, относительной простотой их конструкции, высоким уровнем автоматизации процессов, гибкостью технологии плавки, позволяющей в сочетании с ковшевой обработкой и непрерывной разливкой получать качественную сталь различного сортамента.
По своей сущности выплавка стали представляет собой сложный комплекс физико-химических и тепловых процессов, протекающих в сталеплавильном агрегате в широком температурном интервале.
В производственной практике
многообразие материалов, непостоянство
их состава и температуры, недостаточная,
а иногда и недостоверная информация,
требуют систематической
Конвертерные процессы в
наиболее простой форме реализуют
технологию выплавки стали, ее задачи
и методы решения. При отсутствии
практического опыта параметры
технологии можно установить расчетным
путем, используя различные
Объем и методы расчетов определяются уровнем сложности поставленной задачи.
В настоящее время сортамент выплавляемой стали требует
- Обоснование проекта модернизации конвертерного цеха
- Общая характеристика предприятия
Магнитогорский
ОАО «МАГНИТОГОРСКИЙ
Прокатное производство предназначено для получения сортового и листового проката. В состав прокатного производства входят следующие цеха: ЦОЛЗ (цех отделки литой заготовки), ЛПЦ, ЛПЦ-4, ЛПЦ-10, СЦ - цеха горячего проката; ЛПЦ-3, ЛПЦ-5, ЛПЦ-7, ЛПЦ-8, ЦП - цеха холодного проката.
1.1.1 Сырьевая база предприятия
Снабжение железорудным сырьем ОАО «ММК» в настоящее время сориентировано на привозные руды и руды местных месторождений. Потребность ММК в железорудном сырье составляет около 13 млн.т/год. Сырьевой базой ММК на ближайшее время остается рудник Малый Куйбас (общий объем добываемого сырья равен 1,5 млн.т сырой руды в год), рудник горы Магнитной, Качканарское и Лисаковское месторождения. Мощность горно-обогатительного комбината близ Лисаковского месторождения составляет около 35 млн. т/год исходной руды с содержанием железа 47,5 %.
Другим немаловажным источником получения местного сырья являются отвальные шлаки, которых насчитывается около 150 млн. т. В шлаках ММК содержится до 30 % железа
Снабжение известняком ММК осуществляется с Агаповского месторождения (промышленные запасы известняка около 100 млн.т). В год добывается около 420 тыс. т сырого известняка. В зависимости от содержания основных компонентов различают три сорта известняков, состав которых приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Состав известняка
Компоненты |
Содержание, % |
1 сорт 2 сорт 3 сорт | |
CaO+MgO (не менее) |
53,5 53,0 53,0 |
в т.ч. MgO (не более) |
3,5 7,0 16,0 |
Al2O3 (не более) |
3,0 3,0 3,0 |
RO2 (не более) |
2,0 2,5 2,5 |
Снабжение ММК доломитом осуществляется с Лисьегорского месторождения, промышленные запасы доломита которого составляют около 31 млн.т. Огнеупорная глина доставляется с Южно-Уральского рудника (промышленные запасы глины около 435 млн. т). Подготовка флюсовых материалов производится на базе Агаповского месторождения известняка.
В составе горно-обогатительного производства ММК эксплуатируются:
- дробильно-сортировочная фабрика № 2;
- дробильно-обогатительная фабрика № 5;
- агломерационные фабрики № 2, 3, 4 с общей площадью спекания 898,5м2
В состав известняково-доломитового производства входят:
- горный цех, объединяющий известняковый и доломитовый карьеры;
- дробильно-сортировочная фабрика;
- известняково-обжиговая
фабрика № 1 с двумя вращающимися
печами и дробильным
- известняково-обжиговая
фабрика № 2 с печью КС-1200, производящая
известь для кислородно-
- известняково-обжиговая фабрика № 3, в состав которой входят дробильно-сортировочная фабрика и шахтные печи по обжигу известняка и доломита.
Коксохимическое производство ММК имеет в своем составе:
- углеподготовительный цех;
- три коксовых цеха (семь коксовых батарей);
- цех улавливания химпродуктов № 1 и 2;
- смолоперерабатывающий цех (введен в эксплуатацию в 1980 г. и имеет общее производство 315 тыс. т/год);
- химустановку (биохимочистку).
Огнеупорное производство ММК включает:
- шамотный цех № 1 (введен в 1935 г.), морально и физически устаревший;
- шамотный цех № 2 (введен в 1965 г.) с шамотно-обогатительной установкой, состоящий из двух вращающихся печей и участков вспомогательного назначения;
- участок переработки огнеупорного лома (введен в 1987 г.), где на установке по переработке огнеупорного лома ежегодно перерабатывается 110…120 тыс. т огнеупоров, из которых 60…70 тыс. т отбирается для дальнейшего использования.
1.1.2 Топливно-энергетические ресурсы
В настоящее время на ММК основным источником получения газообразного топлива являются доменные печи и коксовые батареи. Снабжение природным газом осуществляется от областного газопровода.
Основным потребителем кислорода на ММК являются доменный и кислородно-конвертерный цеха. Снабжение кислородом осуществляется от кислородных станций № 4 и 5.
Подача аргона и азота осуществляется от кислородной стации № 5. Для подачи кислорода, азота и аргона в ККЦ ММК необходимо будет строительство новых трасс трубопроводов.
Обеспечение сжатым воздухом кислородно-конвертерного цеха планируется от Восточной компрессорной. Однако, в связи с тем, что ряд потребителей конвертерного цеха предъявляет жесткие требования к качеству воздуха необходимо будет пристроить к компрессорной установку осушки воздуха производительностью 1500 м3/мин.
Питание электрических нагрузок Магнитогорского промузла, в настоящее время, осуществляется от Магнитогорских тепловых станций, от ПС 500/220 кВ «Магнитогорская-1» и «Магнитогорская-2» («Смеловская»), а также по двум ВЛ-220 кВ от Троицкой ГРЭС. Электроснабжение всех промышленных предприятий города и жилого фонда осуществляется через подстанции и электрические сети ММК, поэтому развитие схемы электроснабжения ММК тесно связаны с развитием Магнитогорского промузла в целом [].
Источником производственного водоснабжения ММК является река Урал. Подача воды осуществляется из заводского пруда насосными станциями. Существующее водопотребление ММК в 1995 г. составляет 344950 м3/ч, в том числе безвозвратные потери – 12307 м3/ч (3,42 м3/с). Общий годовой расход воды составил 2996244 тыс.м3 [].
Покрытие безвозвратных
потерь воды промрайона в маловодный
год 95 % обеспеченности может быть осуществлен
за счет водоотдачи существующих Верхне-Уральского
и Магнитогорского
Береговые насосные станции № 9, 9а, 1, 1а, 17, 16, 16а, 12 полностью обеспечат подачу свежей воды на покрытие безвозвратных потерь систем оборотного водоснабжения цехов ММК и цехов, работающих на прямоточной системе.
1.1.3 Основные металлургические переделы
К основным металлургическим переделам комбината относятся доменное, сталеплавильное и прокатное производства.
В доменном цехе из 10 печей, в настоящее время, в работе находится 7 доменных печей (№ 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10) суммарным объемом 10810 м3. Производство передельного чугуна на ММК в 2001г. составило около 8000 тыс. т [].
В состав сталеплавильного производства ОАО «ММК» входит кислородно-конвертерный цех. ККЦ включает в себя: три конвертера вместимостью по 370 т, две установки доводки стали, одну установку комбинированного вакуумирования стали и одну установку типа «печь-ковш». Цех также имеет пять слябовых машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Получаемая заготовка имеет сечение 250 × (750…2350) мм. Всего в ККЦ за 1999 г. было произведено 6616056 т слябовых заготовок из стали следующего сортамента: углеродистой обыкновенного качества – 15,65 %; углеродистой качественной конструкционной – 39,52 %; автокузовной – 36,36 %; низколегированной – 3,84 % и легированной – 4,63 % []. Производство стали в ККЦ в 2001г. составило около 7,9 млн. т, в 2011 г. – 9,5 млн.т.
Сортопрокатное производство
ММК в настоящее время
В составе листопрокатного производства ММК в настоящее время имеются:
- цех жести (ЛПЦ-3);
- цех покрытий (ЛПЦ-6);
- цех углеродистой ленты (ЛПЦ-8);
- цех гнутых профилей (ЛПЦ-8).
- стан 5000 горячей прокатки (введен в 2010 г)
- стан 2000 холодной прокатки (первая очередь пущена в 2011г)
1.1.4 Утилизация отходов
С учетом требований технологии и опыта эксплуатации, отечественных и зарубежных цехов в ККЦ предусмотрены наиболее передовые технические решения по улавливанию и очистке технологических газов и неорганизованных выбросов.
Полное укрытие конвертера с индивидуальным отводом газов от укрытия на центральную газоочистную станцию с рукавными фильтрами, позволяет эффективно улавливать неорганизованные выбросы от конвертера, образующиеся при завалке металлолома, заливке чугуна, выпуске металла и сливе шлака. Применение рукавных фильтров обеспечивает нормальные условия труда в конвертерном отделении [].
Улавливание и очистка
неорганизованных выбросов до санитарных
норм в двухступенчатых газоочистках
предусмотрено также при
- при переливе чугуна из миксерных ковшей;
- при скачивании шлака из заливочных ковшей;
- при перегрузке сыпучих материалов и ферросплавов по тракту;
- при внепечной обработке металла на агрегатах доводки;
- при порезке заготовок на машинах газовой резки.
Для обеспечения цеха водой заданных параметров по качеству и создания бессточной системы водоснабжения сооружено четыре оборотных цикла: «грязные» циклы газоочисток и МНЛЗ, циклы установки вакуумирования и оборудования цеха.
Технические решения по безотходности технологии включает:
- утилизация шламов от газоочисток конвертера и МНЛЗ;
- использование пара, вырабатываемого в котлах-охладителях на нужды цеха;
- переработку конвертерных шлаков с извлечением из них металла и получением фракционированного щебня и гранулированного шлака;
- использование конвертерного газа в качестве топлива;
- использование отсеиваемой мелочи извести для приготовления шлакообразующих смесей, а также в агломерационном производстве;
- переработку огнеупорного боя для вторичного использования в огнеупорном производстве и для нужд восстановления изношенной футеровки агрегатов.
В настоящее время на ММК имеется отвальный шлак в количестве 150 млн. т и шлак текущего производства – доменный и конвертерный. Для переработки шлака действуют следующие установки:
1. По переработке доменных шлаков текущего производства:
- гидрожелобная грануляционная установка треста «Магнитострой» мощностью 1500 тыс. т/год граншлака;
- бассейновая грануляционная установка треста «Магнитострой» мощностью 270 тыс. т/год легкого граншлака;
- шлакопемзовая струйная установка треста «Магнитострой» мощностью 150 тыс м3/год шлаковой пемзы;
- барабанная грануляционная установка цементного завода мощностью 1000 тыс. т/год граншлака;
- три траншеи для приема скардовин длиной по 160 м.
2. По переработке отвальных доменных шлаков, где переработка осуществляется на дробильно-сортировочных комплексах (ДСК) мощностью 1,2 млн. т/год.
3. По переработке шлаков конвертерного производства:
- участок первичной переработки;
- установки СП «Трейдметинвест» мощностью 2,4 млн. т/год.
- Общая характеристика цеха
Переход от мартеновского способа к кислородно-конвертерному способу выплавки стали стал важной вехой в истории ММК. В настоящее время кислородно-конвертерный цех является одним из ключевых звеньев в структуре производства готовой металлопродукции в ОАО «ММК».
Сегодня ККЦ является самым производительным среди аналогичных цехов мира. По своей технической оснащенности и технологическим возможностям он входит в число ведущих конвертерных цехов мира, а по основным показателям превосходит цехи "Северстали" и НЛМК.
Кислородно-конвертерный цех
ММК был спроектирован
Именно тогда введены в эксплуатацию основные агрегаты ККЦ - конвертер №1, агрегат доводки стали №1, МНЛЗ №1, отделение подготовки литых слябов. В этот же день проведено горячее опробование оборудования и получена первая конвертерная сталь. В мае 1993 года в цехе выплавлена 5-миллионная тонна стали.
Второй конвертер и МНЛЗ № 2,3,4 были достроены к 1994 году. В 1999-ом введен в строй третий конвертер. На следующий год конвертерное производство превысило семь миллионов тонн стали. В 2001-м и в 2002 годах в цехе было выплавлено более 8 миллионов тонн стали, в 2003-м - уже более 9 миллионов тонн. В октябре 2006 года в кислородно-конвертерном произведена 100-миллионная тонна стали, в июле 2009-го – 125-миллионная, в марте 2012-го – 150-миллионная тонна стали.
Основные преимущества КК плавки:
- значительно большая производительность в сталеплавильном производстве;
- меньшие капитальные затраты на строительство цеха;
- меньшие расходы по переделу, следовательно, себестоимость стали;
- более высокий уровень автоматизации процесса.
В настоящее время ККЦ ОАО "ММК" является крупным промышленным комплексом, оснащенным следующим основным технологическим оборудованием:
- 3 конвертера вместимостью 370 т каждый с верхней подачей кислорода;
- 2 агрегата доводки стали (АДС);
- вакууматор комбинированного типа;
- двухпозиционная установка «печь-ковш»;
- установка усреднительной продувки стали;
- установка десульфурации чугуна;
- двухпозиционная установка электродугового нагрева металла в ковше;
- 4 криволинейные машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) для отливки слябов и 1- для трубных заготовок.
- система автоматизированного управления технологическими процессами.
На сегодняшний день производительность цеха составляет 13 млн.т литой заготовки в год. Количество МНЛЗ по проекту 6, а функционирует 5 машин: 4-обычных (слябовых) и 1-для получения трубной заготовки.
По разработанной в
проекте технологии выплавленная в
конвертере сталь предварительно раскисляется
в процессе ее выпуска в сталеразливочный
ковш. Заданный химический состав металла
и его температура
После ковшевой обработки весь металл направляется на МНЛЗ для отливки слябов. Непрерывную разливку стали в слябы сечением (1100…2350)х250 мм производят в два ручья, а в слябы сечением (750…1050)х250 мм- в четыре ручья. Разливка осуществяется из 370-т сталеразливочного ковша через промежуточный ковш вместимотью 50т в криволинейные кристаллизаторы с радиусом кривизны базовой стенки 8000 мм высотой 1200 мм. Ниже кристаллизатора расположена зона вторичного охлаждения слябов с водяным и водовоздушным охлаждением. Металлургическая длина МНЛЗ (расстояние от поверхности жидкого металла в кристаллизаторе до оси последней пары роликов) составляет 35800 мм. Разделение непрерывнолитого сляба на мерные длины (4800…12000 мм) осуществляется на агрегате газокислородной резки. Слябы при помощи рольганг-тележки поступают на транспортно-отделочную линию (ТОЛ) и далее на стан 2000 горячей прокатки.
Технологическая концепция
развития и совершенствования
В основу стратегии развития
ММК закладывается решение
- повышение эффективности
работы комбината и
- внедрение современных ресурсо- и энергосберегающих технологических процессов;
- достижение
- создание новых рабочих мест;
- внедрение современных форм управления и организации труда;
- улучшение условий труда;
- улучшение экологической обстановки.
- Выбор варианта модернизации цеха
Существует несколько вариантов модернизации кислородно-конвертерного цеха с целью развития и совершенствования технологии выплавки трубной марки стали:
- установка четвертого конвертера;
- производство стали
в конвертере с
- выплавка стали в
конвертерах большей
- выплавка стали в конвертере
с большой интенсивностью
На сегодняшний день при переделе обычных чугунов и при существующем режиме работы цеха, установка в цехе более трех конвертеров являются неэффективным (экономически затратным) решением. Учитывая, что установка четвертого конвертера допускается только при переделе ванадийсодержащих и высокофосфористых чугунов с увеличенным циклом плавки (примерно в 1,5 раза) [].
При необходимости выплавки в мощных конвертерах с большой вместимостью (порядка 400-500 т) широкого и сложного сортамента стали, часто сочетается с их небольшим объемом производства, потребуется сооружение склада для хранения избытка литой заготовки []. Использование холодной заготовки на прокате приведет к увеличению расхода топлива и потерь металла при ее нагреве, завод будет нести убытки. Для получения высококачественной стали в таких конвертерах необходимо наличие соответствующих технологий и оборудования для внеагрегатной обработки стали и ее подготовки для разливки на МНЛЗ. Поэтому применение большегрузных конвертеров является неэффективным [].
Использование высокой интенсивности продувки в конвертере потребует сложных систем управлении технологическим процессом и разработки новых средств контроля и автоматического управления.
Вариант применения комбинированной продувки металла получил наибольшее распространение в зарубежной и отечественной практике производства трубной марки стали []. К основным технологическим достоинствам данного варианта модернизации, при сравнительной простоте конструкции конвертера, относятся: более высокий выход годной жидкой стали, интенсивное перемешивание и, как следствие, лучшие условия шлакообразования, гибкость процесса.
Основные технико-
- Основные проектные решения
В качестве основного проектного решения выбираем второй вариант модернизации цеха - технологию производства трубной стали в конвертере с комбинированной подачей дутья, так как такое решение обладает наибольшими технологическими возможностями и имеет ряд преимуществ []:
- сокращение длительности плавки;
- уменьшение вспенивания ванны и отсутствие выбросов;
- увеличение выхода годного из-за уменьшения выбросов и потерь железа со шлаком в виде оксидов;
- снижение расхода металлолома;
- более низкая окисленность шлака и металла в течение всей продувки;
- хорошее перемешивание ванны конвертера в шлаковом режиме;
- снижение расхода извести и доломита;
- более полное удаление
в шлак фосфора и серы, что
позволяет снизить расход
- некоторое уменьшение количества окисляющегося при продувке марганца;
Комбинированная продувка, т.е. продувка кислородом через фурму сверху в сочетании с подачей нейтральных газов через днище снизу получает все более широкое распространение. В рамках одной технологии одновременно реализуются основные преимущества как верхней, так и донной продувки.
Основным сохраняемым преимуществом верхней продувки является раннее формирование основного шлака; основным сохраняемым достоинством донной продувки - интенсивное перемешивание ванны, в том числе металла и шлака, в связи с чем понижается их окисленность, улучшаются дефосфорация и десульфурация металла, уменьшается вспенивание ванны, возможно увеличение расхода лома и др.
Находят применение много разновидностей комбинированной продувки, которые помимо подачи кислорода через фурму сверху включают следующие способы подачи газов через днище (снизу) []:
— нейтральных газов (Ar, N2) и реже СO2 через пористые огнеупорные блоки в днище, за рубежом этот процесс получил название ЛБЕ;
— нейтральных газов через фурмы, выполненные в виде трубок, каналов в футеровке, кольцевых щелей; применяемые разновидности способа за рубежом - ЛД—ЦБ, ТБМ, ЛД—КГ, ЛД-ОТБ, НК-КБ, ЛД-КБ, ЛДС, НК-ЦБ, ЛД-КГЦ, ЛД-АБ;
— кислорода, иногда с СO2, через донные фурмы в кольцевой защитной оболочке из углеводородов (ЛД—ОБ, ЛД—ХЦ, ЛЕТ);
— кислорода с нейтральными газами в кольцевой оболочке из нейтральных газов (СТБ);
— воздуха в кольцевой защитной оболочке из нейтральных газов (БАП);
— кислорода с порошкообразной известью в кольцевой защитной оболочке (К-ОБМ, К-БОП), при этом подача кислорода сверху может производиться через специальные фурмы в верхней конусной части конвертера [].
В конвертерных процессах комбинированной продувки с вдуванием кислорода снизу его расход через дно составляет 10—20 % общего расхода и иногда более, а интенсивность продувки через днище достигает 1-1,5 м3/(т • мин); в процессах с подачей через дно лишь инертных газов интенсивность продувки через дно составляет 0,02-0,25 м3/(т ∙ мин) [].
Конвертерный процесс с верхней подачей кислорода и донной подачей нейтрального газа через фурмы значительно проще, чем с комбинированной подачей кислорода, но позволяет сохранить основное преимущество донной продувки - хорошее перемешивание ванны и связанные с ним технологические преимущества. Донные фурмы изготавливают из коррозийностойкой стали в виде одной трубы или двух (труба в трубе с заглушённой внутренней трубой). Их диаметр и число зависит от примятой интенсивности продувки. Удельная интенсивность подачи нейтрального газа может изменяться в широких пределах; от 0,01 до 0.3 м3/(т∙мин) до 3 - 4 м3/(т∙мин). Через центральную трубу с внутренним диаметром 28-50 мм подают кислород, через кольцевой зазор между наружной и внутренней трубами - природный газ либо пропан, либо жидкое топливо; толщина кольцевого зазора составляет 0,6-2 мм [].
В зарубежной практике наиболее широко распространен конвертерный процесс ЛБЕ — продувка кислородом сверху и нейтральными газами снизу через пористые огнеупорные блоки в днище. Блоки с фурмой из двух коаксиально расположенных трубок, аналогичных донной фурме для подачи кислорода, при этом центральную трубку заглушают и газ в конвертер подается через образованную двумя трубками кольцевую щель []. Разновидности донных огнеупорных блоков для подачи нейтральных газов через дно представлены на рисунке 1.
1- газоподводящий патрубок; 2 - каналы; 3 - щель;
4 - кассета из стальных листов; 5 - трубка; 6 - закладная втулка.

- Модернизация боевого снаряжения для УАР средней дальности
- Модернизация бульдозерного оборудования
- Модернизация водоснабжения
- Модернизация жатвенной части зерноуборочного комбайна Дон-1500Б
- Модернизация жилищно-коммунального хозяйства в муниципальном образовании
- Модернизация заслонки карусельной печи
- Модернизация зерновой стерневой сеялки для ленточного способа посева
- Модель системного управления процессом внедрения инновационных ресурсосберегающих технологий в сельскохозяйственных предприятиях
- Модель формирования себестоимости на продукцию
- Модель электронного документооборота
- Моделювання дефіциту бюджету
- Моделювання ефективності комплексної системи захисту автоматизованих інформаційних ресурсів комерційного банку
- Моделювання ризиків діяльності банку
- Моделювання температури перевищення рецепторів при порушенні електромагнітної сумісності