Общее в решениях по конвертерным мехам
В мире насчитывается более 250 цехов с конвертерами разной емкости (в России — 8 цехов).
Различия цехов обусловлены прежде всего изменением объема производства, сортаментом выплавляемой стали, особенностями генерального плана завода. Предпринимавшиеся в стране и за рубежом попытки повторного применения разработанных проектов цехов изза техноценологических ограничений не увенчались успехом. Хотя все цехи в мире строились по индивидуальным проектам, изучение результатов строительства и эксплуатации позволяет выявить некоторые закономерности, общие для большинства известных объектов.
Укрупненные показатели конвертерных цехов:
В состав цеха входят два конвертера, реже три или один конвертер. Цех работает на обычном передельном чугуне и ломе. Сталь разливается на слябовых или сортовых установках непрерывной разливки, а на некоторых заводах еше и в слитки. Предусмотрена установка третьего конвертера. Здание цеха состоит из пролётов: скрапного, конвертерного, загрузочного, перестановки шлаковых ковшей и ковшевого. В состав цеха входит отдельно стоящее миксерное отделение.
Скрапной пролёт предназначен для приёма совков с ломом, поступающих из скрапоразделочного цеха, установки совков на весы, корректировки навески и передачи совков в загрузочный пролёт для завалки лома в конвертер. Основное оборудование пролета — краны для перестановки совков, магнитные краны, весы, скра повозы. Скрапной пролет соединен с загрузочным поперечными путями широкой колеи.
Конвертерный пролёт — наиболее насыщенная оборудованием часть цеха — этажерка с несколькими рабочими площадками. Основное назначение пролёта — размещение конвертеров и непосредственно обслуживающего их оборудования. По длине пролёт разделён на три участка, конвертерный (занимает среднюю часть), подготовки ферросплавов и фурм По ширине конвертерный пролёт также делится на три части. Центральную занимает подъёмный газоход кот лаутилизатора газоотводящего тракта. По одну сторону от него находится машина подачи кислорода с фурмами, по другую — комплекс подачи сыпучих материалов. За сыпучими (за пределами конвертерного пролёта) размещается опускная часть газоотводящего тракта. Наряду с конвертерами в пролете установлены краны для замены фурм, кран для обслуживания участка ферросплавов, машины для ломки футеровки конвертеров, автопогрузчики и др.
Под конвертерами уложены пути широкой колеи, соединяющие конвертерный цех с отделением непрерывной разливки стали и пересекающие все пролеты (кроме скрапного) По этим путям ковши со сталью передаются на сталевозах в ОНРС, а ковши со шлаком — в пролет перестановки шлаковых ковшей. По этим же путям порожние ковши после разливки возвращаются в ковшевой пролёт для подготовки к приёму очередной плавки.
Загрузочный пролёт предназначен для приема совков с ломом из скрапного пролёта и ковшей с чугуном из миксерного отделения с последующей разгрузкой их в конвертеры. Пролёт перекрыт рабочей площадкой, являющейся продолжением основной рабочей площадки конвертерного пролета. На рабочей площадке уложены пути широкой колеи, по которым из миксерного отделения в заливочных ковшах, установленных на чугуновозы, доставляется чугун. Основное оборудование пролёта — литейные (заливочные) краны для заливки чугуна и полупортальные краны для завалки лома.
Пролёт перестановки шлаковых ковшей используется для приёма ковшей, поступающих на шлаковозах изпод конвертеров, перестановки их на железнодорожные шлаковозы и вывоза за пределы цеха. Пролёт оборудован мостовыми крана
ми и шлаковыми стендами. Ковшевой пролёт предназначен для подготовки сталеразливочных ковшей к плавке и проведению холодного ремонта со сменой футеровки. Кроме того, в пролёте ремонтируются заливочные (чугуновозные) ковши. Основное оборудование пролёта — стенды, горелки для сушки ковшей, машины для ломки футеровки, ремонтные ямы, краны.
В некоторых цехах миксерное отделение примыкает к основному зданию. Но оно может быть выполнено отдельно стоящим и соединено с загрузочным пролётом эстакадой для подачи жидкого чугуна. Отделение однопролётное с двумя рабочими площадками, одна из которых (нижняя) используется для подачи чугуна в загрузочный пролёт, а вторая — для обслуживания миксеров. Чугун из доменного цеха подается по эстакаде. Основное оборудование — миксеры ёмкостью по 2500 т, заливочные краны, машины для скачивания шлака и чугуновозы.
Приведённые укрупнённые показатели, характеризующие при заданной ёмкости конвертера конвертерный цех, предполагают, что существует среднее (или интервал), своеобразная норма, на которую следует ориентироваться проектировщику. А эксплуатационнику необходимо стремиться к этой проектной производительности. Но статистические данные показывают, что на уровне конвертерного цеха (сталеплавильного производства) для конкретных условий показатели различаются значительно сильнее, чем могло бы следовать из любой вероятностной оценки. Например, расход электроэнергии на 1 т конвертерной стали в целом по отрасли непрерывно увеличивался за 20 лет с 25 кВт • ч/т до 32 кВт ¦ ч/т к 1990 г., в последующие годы нестабильного производства он вырос ещё в 1,5 раза. Минимальная величина Ауд в стабильных условиях и при полной загрузке составляла 12,7 кВт • ч/т, максимальные (если исключить Тулачермет с его Ауд = 200 кВт • ч/т) — на Азовстали (58,9 и 58,3) и ЧерМК (83,9 кВт • ч/т).
В цехах с двумя конвертерами в работе постоянно находится один агрегат, в пехах с тремя конвертерами — два. В период создания и освоения первых конвертерных цехов такое решение было вынужденным изза низкой стойкости футеровки агрегатов (150—200 плавок) и частых остановок на её замену При отсутствии резервного конвертера возникала опасность значительных колебаний суточного производства стали (вплоть до полного его прекращения), что осложняло работу завода изза возникновения избытков чугуна, кислорода, извести, нехватки заготовки для прокатных цехов, колебаний в расходе электроэнергии и т.д. В этих условиях без резервного агрегата нельзя было обойтись.
В последние годы стойкость футеровки возросла, и появилась принципиальная возможность отказа от резервного агрегата. При оценке эффективности работы цеха учитываются показатели не только по собственно цеху, но и по пусковому комплексу, в который входят также отделение непрерывной разливки стали, кислородная станция, известковообжигательный цех, оборотный цикл водоснабжения. Для оценок можно принимать следующее распределение затрат на строительство: собственно конвертерный цех — 15—20 %; отделение непрерывной разливки стали — 30—35 %; прочие объекты пускового комплекса — 50—55 %.
При любом варианте состава цеха (три конвертера, из которых всегда работают два, или два конвертера, из которых в работе находятся то один, то два) все объекты комплекса, включая О НРС, должны рассчитываться на обеспечение одновременной работы двух конвертеров, т.е затраты на сооружение этих объектов будут одинаковыми. Экономия капиталовложений достигается только по собственно конвертерному цеху — за счёт отказа от одного конвертера, одного газоотводящего тракта и нескольких единиц менее капиталоемкого оборудования (сталевоз, шла ковоз, машина подачи кислорода и др.), а также сокращения длины конвертерного и загрузочного пролётов. Остальные пролёты цеха (ковшевой, скрапной, перестановки шлаковых ковшей, участок ферросплавов, миксерное отделение), а также миксеры, краны, ковши сохраняют одинаковыми, поскольку их рассчитывают из суточного объёма производства, который для обоих вариантов одинаков.
Расчёты показывают, что в случае отказа от резервного конвертера стоимость собственно цеха сократится приблизительно на 20 %. Капиталовложения в цех составляют всего 15—20 % от стоимости комплекса, общие затраты сократятся приблизительно на 3—4 %.
Однако при отказе от резервного конвертера сократится и выплавка стали в цехе. Объясняется это в первую очередь тем, что в период замены футеровки в цехе с двумя конвертерами в работе остается только один агрегат (а в трёхконвертерном цехе — всегда два). Кроме того, в цехе с двумя конвертерами возрастут простои изза неизбежной остановки одного из конвертеров в связи с проведением профилактического (или аварийного) ремонта газоотводяшего тракта, обрыва настыли с горловины, разбивки и набивки выпускного отверстия. В трёхконвертерном цехе простои конвертера на замене футеровки компенсируются подключением резервного агрегата, и в работе всегда находятся два конвертера. Простои по прочим причинам хотя и имеют место, но значительно снижаются, так как наличие резервного агрегата позволяет не только подключить его в работу для компенсации простоев, но и своевременно проводить профилактические ремонты, что также способствует сокращению простоев.
Следовательно, выплавка стали при отказе от резервного агрегата будет всегда меньше, чем при его наличии. Согласно расчётам, снижение объёма производства может составить 10—15 % (в зависимости от стойкости футеровки).
Характерной для всех конвертерных цехов является специализация пролётов и наличие в связи с этим многопролётного здания. В этом — одно из отличий конвертерных цехов от мартеновских. В конвертерном цехе обычно шестьсемь пролетов: конвертерный, загрузочный, ковшевой, скрапной, иногда миксерный (для перелива чугуна), перестановки шлаковых ковшей, внепеч ной обработки. В ряде случаев к конвертерному цеху примыкает отделение непрерывной разливки стали. При этом количество пролётов в общем здании соответственно увеличивается.
Общая особенность конвертерных цехов, обусловленная их высокой производительностью и концентрацией большого объёма работ на ограниченной площади, — независимость основных грузопотоков, выполнение их разными группами машин и механизмов и устройство с этой целью нескольких рабочих плошадок, расположенных на разных отметках. В большинстве случаев основные грузопотоки в конвертерных цехах реализуются следующим образом: сталь в отделение непрерывной разливки и шлак в шлаковый пролёт выдаются по полу цеха (на нулевой отметке), причём в противоположных направлениях; завалка лома и заливка чугуна осуществляются с основной рабочей площадки (отметка зависит от емкости конвертера), при этом совки с ломом и ковши с чугуном поступают в загрузочный пролёт с разных торцов цеха; сыпучие материалы (известь, руда, шпат и др.) подаются конвейером в верхнюю часть цеха, откуда с помощью системы конвейеров, вибропитателей, весовдозаторов и течек загружаются в конвертер.
Как правило, пролёты в конвертерном цехе параллельны его оси. Однако в зависимости от условий конкретного завода возможно расположение отдельных пролётов перпендикулярно продольной оси цеха. Взаиморасположение пролётов (например, конвертерный посредине, загрузочный и ковшевой — по обе стороны от него) также не является фиксированным и зависит от задач, решаемых при проектировании цеха.
В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002
