Проект реконструкції ККЦ комбінату «Азовсталь» з підвищенням продуктивності до 6,0 млн. тонн литої сталі, в тому числі низькосіркової штри

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДО ДИПЛОМНОГО   ПРОЕКТУ

на тему: «Проект реконструкції ККЦ комбінату «Азовсталь» 
з підвищенням продуктивності до 6,0 млн. тонн литої сталі, 
в тому числі низькосіркової штрипсової заготівки»

АННОТАЦИЯ

Пояснительная записка: 201 стр., 5 рис., 47 табл., 45 литературных источников.

Объект – кислородно-конвертерный цех комбината «Азовсталь».

Суть и цель работы – реконструкция цеха с увеличением  производительности до 6,0 млн. тонн литой стали, в том числе низкосернистой штрипсовой заготовки.

Определены проектные  решения по реконструкции существующего  оборудования цеха, строительству новых  агрегатов и установок, совершенствованию технологии производства конвертерной стали и слябов.

Разработана новая технология производства особо чистой по вредным примесям стали марки Х60РSL2 по API 5L (2000).

КОНВЕРТЕРНЫЙ ЦЕХ, МЕТАЛЛОШИХТА, ДЕСУЛЬФУРАЦИЯ, ТВЕРДАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ, ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СИЛИКОКАЛЬЦИЙ, ОСОБОНИЗКОСЕРНИСТАЯ СТАЛЬ, УСТАНОВКА, ДЕСУЛЬФУРАЦИЯ ЧУГУНА В ЗАЛИВОЧНОМ КОВШЕ, ТРЕТИЙ КОНВЕРТЕР, УСТАНОВКА «ПЕЧЬ-КОВШ», ВАКУУМАТОР, МНЛЗ №6.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Металлургическая промышленность является одной из базовых отраслей экономики. Металлы остаются основным конструкционным материалом, и уровень развития металлургии во многом определяет технический прогресс в большинстве отраслей экономики.

Горно-металлургический комплекс Украины  занимает одну из ведущих позиций  в экономике страны и по итогам работы в 2004 г. внес весомый вклад в улучшение финансового состояния. Так доля металлургии в общем объеме производства промышленной продукции по Украине составила 32 %, а валютных поступлений от экспорта более 43 %. По имеющимся мощностям металлургический комплекс Украины занимает пятое место в мире после Китая, Японии, США и России, а по выплавке стали в 2003 и 2004 гг. занимает 7 место, что составляет около 4 % от мирового производства стали [1].

В последние годы в ходе обострившейся  конкуренции стремление снизить себестоимость металлопродукции путем экономии энергоресурсов, материалов, уменьшения продолжительности простоев, снижения отходов и повышения качества выходит на первый план в работе производственных предприятий и научно-исследовательских организаций.

В условиях глобальной ориентации на экспорт продукции, необходимость преодоления жесткой конкуренции на мировом рынке металла ставит перед владельцами и руководителями предприятий задачу быстрой ликвидации технического и технологического отставания, которое особенно проявилось в последнее десятилетие.

В соответствии с программой технического перевооружения до 2010 г., обобщенной в «Национальной программе развития ГМК Украины», одним из основных направлений дальнейшего развития конвертерного производства стали признано создание высокоэкономичных технологий выплавки качественных чистых сталей любого сложного химического состава. Такие технологии комплексные, и они разделены на отдельные стадии (подготовка чугуна, конвертерное обезуглероживание, внепечная обработка и непрерывная разливка стали), каждая из которых обеспечивает высокую эффективность рафинирования металла от отдельных примесей, производство высококачественных сталей.

В настоящее время всё возрастают требования к повышению качества и улучшению свойств стали, так  как потребности металлопотребляющих  отраслей промышленности непрерывно возрастают. Важное внимание уделяется удалению из стали вредных примесей – серы, фосфора, газов и неметаллических включений [2].

Сера – вредная  примесь в стали, ухудшающая её механические свойства и, следовательно, потребительские  качества. В частности сера способна вызывать явление красноломкости стали при её прокатке из-за образования жидкой сульфидной эвтектики (t_пл=988°С) по границам зёрен металла. Также сера повышает предел хладноломкости стали (температуру перехода стали в хрупкое состояние). Это особенно актуально для трубных марок сталей (X60PSL2, X70PSL2), которые применяются для производства штрипса, идущего на изготовление труб большого диаметра. Поэтому содержание серы в этих сталях должно быть не более 0,003%. Достижение таких низких содержаний серы в данных сталях и обеспечение высокого качества слябов возможно только при использовании комплексной технологи, для реализации которой желательно иметь в действующем цехе новое совершенное оборудование [3].

В конвертерном производстве ОАО «МК «Азовсталь» отчетливо  наметилась тенденция к расширению сортамента высококачественных сталей ответственного назначения, что обусловило повышение требований по чистоте выплавляемого металла. Так на комбинате с 2002-2003 гг. начато массовое производство низкосернистых и низкокремнистых марок стали для производства штрипса высокой прочности и производства тонкого листа штамповки, соответственно [4], [5].

В жестких условиях свободного рынка процветание комбината  возможно только за счет реконструкции конвертерного производства, что позволит улучшить качество стали, повысить производительность цеха и снизить себестоимость качественных и других марок стали [5].

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ

Металлургический комбинат "Азовсталь" основан в 1933г., является в настоящее время предприятием с полным металлургическим  циклом, включает следующие производства: аглодоменное, сталеплавильное, прокатное. Комбинат имеет развитую  транспортную систему, включая собственный морской порт, специализирующийся на погрузке крупногабаритного толстолистового проката, другой металлопродукции, а также сыпучих грузов (щебень из шлаков).

В мировой классификации  предприятий отрасли по производственной мощности он занимает 52 место, способен производить 10 % производства металла в странах бывшего СССР [5].

Комбинат «Азовсталь»  – одно из наиболее стабильно работающих предприятий металлургической отрасли Украины.

На комбинате ведется  внедрение системы управления финансово-хозяйственной  деятельностью R/3, которая предполагает оптимизацию существующих бизнес процессов для оперативного управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия и схем документооборота для приведения их к требованиям международного аудита. Проводится работа по компиляции баланса к мировым стандартам на основании заключения международной аудиторской компании СООРЕRS & LYBRAND по итогам инвентаризации основных и оборотных средств.

Развитие рыночных отношений в сфере производства и реализации металлопродукции характеризуется опережающим ростом требований к улучшению качества стали при уменьшении ее себестоимости, расширению рынка сбыта производимой продукции.

Открытое акционерное  общество ''Металлургический комбинат "'Азовсталь" - ведущее предприятие Украины по производству металлопродукции для: судостроения, металлоконструкций ответственного назначения, в том числе морских глубоководных платформ, газонефтепроводных магистральных трубопроводов большого диаметра, строительных конструкций. Комбинат является одним из основных поставщиков непрерывнолитых слябов, крупного сортового проката и рельсов для внутреннего рынка Украины и на экспорт.

В настоящее время комбинат «Азовсталь», получив экономическую самостоятельность, в условиях сокращения внутреннего потребления активизировал поиски новых рынков сбыта. Это обусловило задачу принятия мер по повышению качества отдельных видов металлопродукции с обязательной сертификацией на соответствие международным стандартам. Проведенные технические мероприятия, либерализация внешней торговли, расширение внешнего рынка, включение в число импортеров стран Юго-Восточной и Центральной Азии, где продукция ОАО «МК «Азовсталь» имеет достаточно высокую конкурентоспособность, позволили значительно увеличить объемы экспорта металлопродукции комбината в условиях сократившегося в последние годы внутреннего потребления.

В конвертерном производстве комбината, освоение сталей ответственного назначения, в том числе штрипсовых для производства труб низкокремнистых для производства тонкого листа. Это обуславливает повышенные требования к качеству производимой непрерывно литой заготовки [5].

1.1. Топливно-сырьевая база

Металлургический комбинат снабжается сырьем и топливом из различных регионов Украины, России, дальнего и ближнего зарубежья [4], [5].

Доставка сырья, топлива  и материалов осуществляется всеми  видами транспорта (водным, железнодорожным, автомобильным, по трубопроводам) и ведется из следующих месторождений и предприятий:

1. Железорудное сырье (представлено в таблице 1.1).

Таблица 1.1. Железорудное сырье

2. Металлургический кокс  – Мариупольский КХЗ; Авдеевский  КХЗ, производится из Донецкого и Кузбасского коксующихся углей.

3. Известняк – пос. Новотроицк, РУ (ТУ 14-16-41); Докучаевский флюсодоломитный комбинат (ТУ 322-16-76); Комсомольское РУ (ТУ 14-16-53).

4. Доломит сырой –  пос. Новотроицк, РУ (ОСТ 14-84).

5. Огнеупоры – Пантелемоновский, Запорожский, Красногорский, Велико-Анадольский, Часовяровский огнеупорные заводы, комбинат “Магнезит” г. Садки Челябинской области ОАО «Подольск-огнеупор» г. Москва, ММК им. Ильича, «Fematec», «Refratehnik» Германия.

6. Плавиковый шпат – отдел продаж (ГОСТ 29220-91).

7. Уголь АС – ООО  «Плутон» г. Антрацит (ТУ 12.36-117-90).

8. Отсевы доменного  кокса фракцией 10 мм – ОАО МК  «Азовсталь» г. Мариуполь (ТУ 322-00190443-048-97).

9. Ферросплавы (представлено в таблице 1.2).

Таблица 1.1.1.Средний химический состав сырья для доменного производства.

Таблица 1.2. Ферросплавы

10. Электроды графитовые – ОАО «Укркарбон», г. Запорожье  
(ТУ 48-12-52-93).

11. Природный газ –  Оренбургское и Ставропольское  месторождения. 

12. Коксовый газ –  Мариупольский КХЗ.

13. Доменный газ –  доменный цех МК «Азовсталь».

14. Мазут марки «80» – Кременьчугского и Лисичанского нефтеперерабатывающих заводов из нефти Майкопского и Лисичанского месторождений, поставки из Литвы и России (ГОСТ 1085-85).

15. Лом черных металлов – оборотный, поставки «Вторчермет» и ГП «Укржелдорснаб», г. Киев (ГОСТ 2787-75).

16. Вода (техническая) – реки Кальмиус, Азовского моря.

17. Вода (питьевая) – Каменского водохранилища.

18. Электроэнергия – Энергокольца «Донбасс-энерго» и заводской ТЭЦ.

1.2. Характеристика основных  и вспомогательных цехов

В состав комбината входят: доменный, мартеновский, кислородно-конвертерный, электросталеплавильный, фасонно-литейный, толстолистовой 3600, обжимной, рельсобалочный, крупносортный, рельсовых скреплений, шарикоподшипниковый цеха и ряд вспомогательных цехов [4].

1.2.1. Доменный цех

В состав цеха входят 6 печей  годовой производительностью 5650000 тонн чугуна.

Расположение печей  – островное, за исключением первой и второй печей – у них блочное расположение. Расстояние между печами 100¸105 м. Полезная высота доменной печи 28,5 м.

Цех выплавляет литейный и передельный чугун.

Чугун сливается в  ковш емкостью 140 тонн, а шлак – в  шлаковые чаши емкостью 16 м³, установленные на несамоходных шлаковозах.

Технические характеристики печей представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3. Технические характеристики доменных печей

Технические показатели печей:

Расход кокса    – 520 кг/т (чугуна);

Рудная нагрузка    – 3,45 т/т (кокса);

Расход кислорода   – 115 м³/т (чугуна) » 7800 м³/ч;

Расход природного газа  – 105 м³/т (чугуна);

Расход мазута    – 26,1 кг/т (чугуна);

Средняя температура дутья  – 1163 °С;

Суточная производительность – 16703 т.

1.2.2. Конвертерный  цех

Утвержденным в июне 1971 г. Советом Министров СССР проектным  заданием развития Ждановского металлургического  завода «Азовсталь» (арх. № ДТ-74553) предусмотрено строительство конвертерного цеха в составе 2-х конвертеров емкостью 350 тонн с отливкой всего металла на МНЛЗ криволинейного типа и годовой производительностью 3,2¸3,5 млн. тонн.

В состав цеха входят следующие  отделения:

1) отделение обессеривания  чугуна (отнесено к доменному цеху);

2) главное здание:

а) конвертерное отделение;

б) миксерное отделение  и отделение скачивания шлака;

в) крановая эстакада для  перестановки шлаковых чаш;

г) отделение подготовки сталеразливочных и промежуточных  ковшей;

3. отделение шихтовых сыпучих материалов и ферросплавов с транспортной галереей;
4. скрапное отделение;
5. отделение МНЛЗ и отделение транспортной отделки слябов;
6. отделение жидких лигатур;
7. известково-обжигательное отделение;
8. энергетические сооружения;
9. административно-бытовые корпуса, экспресс-лаборатория и объекты подсобного хозяйства.

Главное здание

Конвертерное отделение  состоит из загрузочного и конвертерного  пролетов, а также участка подготовки жидких ферросплавов.

В конвертерном отделении  предусмотрена установка 2-х конвертеров со вставными днищами рабочим объемом 350 м³ каждый, навесным многодвигательным приводом и независимым креплением корпуса в опорном кольце. Техническая характеристика конвертеров приведена в таблице 1.4.

Таблица 1.4 Техническая  характеристика конвертеров

Конвертера оборудованы  устройствами для подачи кислорода  с пятисопловыми фурмами и механизмами для загрузки сыпучих материалов.

Отвод конвертерных газов  предусмотрен по схеме без дожигания  оксида углерода с откатной нижней частью газоотводящего тракта. Производственная мощность охладителя конвертерных газов ОКГ-400 – 330000 м³.

В отделении зарезервировано  место для возможной установки  в будущем 3-го конвертера.

В торце конвертерного  пролета для подготовки жидких и твердых ферросплавов запроектирован участок, оборудованный индукционной электрической печью для расплавления ферросплавов, печами для прокаливания твердых ферросплавов и бункерами для хранения раскислителей.

Скрап к конвертерам  подается в совках емкостью 100 тонн из скрапного отделения, расположенного параллельно загрузочному пролету. Емкость скрапной ямы отделения 21600 м³, что позволяет иметь запас лома на 10 суток работы цеха. Лом в отделение поступает по железнодорожным путям в вагонах МПС. Разгрузка вагонов и погрузка лома в совки осуществляется двумя видами кранов: 5-ю магнитными и 2-мя специальными грейферными грузоподъемностью 30 и 15 тонн соответственно. Для перестановки совков используются 2 мостовых крана грузоподъемностью 200+32 тонны.

Загрузка скрапа в конвертер осуществляется одним совком специальным завалочным краном грузоподъемностью 200 тонн. Подача лома из скрапного в загрузочный пролет производится по поперечным путям самоходными скраповозами.

Жидкий чугун из доменного  цеха в миксерное отделение попадает в предварительно очищенных чугуновозных ковшах емкостью 140 тонн.

Миксерное отделение  оборудовано двумя миксерами  емкостью 2500 тонн каждый, обслуживаемых 3-мя заливочными кранами грузоподъемностью 180+50 тонн. Техническая характеристика миксеров приведена в таблице 1.5.

Таблица 1.5. Техническая характеристика миксеров

Чугун из миксера сливается  в заливочный ковш емкостью 350 тонн и транспортируется из миксерного в  загрузочный пролет самоходным чугуновозом по полу, а к конвертеру при помощи 2-х заливочных кранов грузоподъемностью 450+100/16 тонн. В отделении также установлен на отметке +63 м два ремонтных крана грузоподъемностью 20 и 80 тонн соответственно.

Поступающие в конвертерный цех сыпучие материалы и ферросплавы хранятся в отделении сыпучих материалов и ферросплавов в приемных бункерах общей вместимостью 1709 м³. Из отделения сыпучих и ферросплавов в конвертерное отделение материалы транспортируются по 2-м наклонным транспортерам с шириною лент 1000 мм, находящихся в закрытой галерее и далее по системе ленточных транспортеров поступают в 16 расходных бункеров общей вместимостью 1888 м³, расположенных непосредственно над конвертерами. Из расходных бункеров сыпучие материалы и ферросплавы проходя питатели и весы дозаторы, поступают в промежуточные бункера, а из них – по течкам в конвертер или в сталеразливочный ковш.

Пролет подготовки сталеразливочных и промежуточных ковшей состоит из двух участков: участка подготовки сталеразливочных и чугуновозных ковшей и участка подготовки промежуточных ковшей. Ковшевой пролет оборудован 2-мя кранами для перестановки стальковшей, грузоподъемностью 80+20 тонн, 2-мя кранами для перестановки промковшей грузоподъемностью 125+30 тонн, 2-мя  уборочными кранами грузоподъемностью  
20/5 тонн. В пролете установлены 12 стендов под ковши емкостью 350 тонн, 6 установок для охлаждения ковшей и 6 установок для их сушки. На участке подготовки промежуточных ковшей имеется 8 установок для малого ремонта промежуточных ковшей, самоходная установка для их транспортировки, две самоходные сталевозные тележки и три машины для наборки стопоров.

Продувка плавки ведется 5-тисопловой фурмой по режимам с  частичным (расход О₂ 1100¸1200 м³/мин) или с полным (расход О₂ 700¸800 м³/мин) дожиганием оксида углерода. Чистота кислорода должна быть не менее  
99,5 % с содержанием азота не более 0,1 %. Давление кислорода в цеховой магистрали должно быть не менее 1,7 МПа.

Выпуск плавки производится в сталеразливочный ковш емкостью 350 тонн (предварительно очищенный и разогретый до температуры не менее  
500 °С), оборудованный шиберными затворами.

После выпуска стали  оставшийся шлак через горловину  конвертера полностью сливается  в шлаковую чашу емкостью 16 м³, установленную на самоходную тележку. Для перестановки шлаковых чаш и вывоза их из цеха сооружена открытая крановая эстакада, оборудованная 2-мя мостовыми кранами грузоподъемностью 100+20 тонн.