Технологическая схема работы цеха

После выбора типа и емкости электропечей, определения их производительности и расчета количества электропечей, устанавливаемых в цехе, разрабатывается технологическая схема работы ЭСПЦ. Для этого необходимы основные положения технологии выплавки и внепечной обработки стали и характеристика исходных материалов, используемых при плавке стали в электропечи и на установках внепечной обработки жидкой стали.

Современная технология использует электропечи только для расплавления скрапа и металл и зованных окатышей, удаления фосфора и окисления углерода. Рафинирование и легирование металла, а также доведение его температуры до величины, требуемой для разливки, проводят з ковше на установках внепечной обработки стали. Шлак в процессе плавки в электропечи сбегает в шлаковую чашу самотеком. Выплавку стали проводят с оставлением в печи при сливе плавки в ковш части (10—15 %) металла и оставшегося в печи шлака (работа с “болотом”).

Слив металла организуется так, чтобы с металлом в ковш попало минимальное количество шлака. Рафинированный шлак заводят в ковше с подачей на поверхность металла шлакообразующих. Полный выпуск металла со шлаком проводится один раз после восьми—десяти плавок. Заправляют печь только после полного выпуска металла и шлака.

Скрап и металлизованные окатыши расплавляют при максимальной мощности трансформатора. Защиту футеровки и водоохлаждаемых стен электропечи осуществляют созданием пенистого шлака, вводя порошок науглероЖивателя в струе кислорода специальным манипулятором через окно печи. Интенсивно применяется кислород для продувки металла при плавлении скрапа и металлизованных окатышей: кислород вдувается расходуемыми трубками с помощью специального манипулятора. При плавке используются газокислородные горелки для ускорения расплавления скрапа в холодных зонах на откосах между электродами и для дожигания в печи окиси углерода.

В технологии производства стали в современных цехах практически обязательным стало использование агрегатов комплексной обработки жидкой стали в ковше с электродуговым подогревом. Осуществляется практически полный отказ от подачи легирующих металлов и ферросплавов в электропечь, они даются в ковш при сливе в него металла из печи и на установках внепечной обработки жидкого металла. Обеспечивается снижение температуры выпускаемого из печи металла на 80—100 °С по сравнению с практикой работы электропечей без АКОС. Сооружение в ЭСПЦ вакуумных установок для внепечной обработки определяется марочным сортаментом и назначением выплавляемой стали. Например, использование вакуумной обработки для шарикоподшипниковой стали обязательно.

Приведенная последовательность проведения технологических операций служит основой проектирования современного ЭСПЦ. К исходным материалам, используемым при выплавке и внепечной обработке стали, относятся: стальной скрап и металлизованные окатыши, шлакообразующие материалы (известь, плавиковый шпат, железная руда), легирующие металлы и ферросплавы, заправочные материалы (магнезитовый порошок). Проектирование ЭСПЦ осуществляется, исходя из того, что все исходные материалы поступают в цех подготовленными по химическому, фракционному составам и другим показателям.

Материалы должны отвечать следующим требованиям:

1. Химический состав углеродистого скрапа, %: 0,050,80 С; 0,250,90 Мп; 0,050,35 Si; < 0,0.5 Р; < 0,05 S.

2. Состав привозного углеродистого скрапа: куски не более 600x350x250 мм, толщина скрапа > 8 м, масса куска > 32 кг. Пакеты после пакетирпресса должны быть размером не более 500x500x600 мм, плотность пакета > 2 г/см3.

3. Состав оборотного скрапа из ЭСПЦ: толщина куска 50—300 мм, ширина < 1000 мм, длина < 3000 мм, масса < 4 т.

4. Оборотный скрап из прокатного цеха: об резь толщиной 10—300 мм, длиной < 3000 мм. массой < 4 т.

5. Стружка (без масла и волы) длиной 50 100 мм.

6. Химический состав металлизованных окатышей, %: 88—92 Feo6w, степень металлизации 90 94 %, 8187 FeMer, 1,2±0,3 С, < 5 SiO,, < 0,015 Р, < 0,010 S, пустая порода < 6,2 %. Крупность окатышей 3—25 мм.

7. Ферросплавы и легирующие металлы: химический состав — по ГОСТам, крупность куска 5—40 мм.

8. Обожженная известь: > 92 % (СаО + MgO), потери при прокаливании < 5 %, < 0,05 % S. Крупность куска 8—40 мм.

9. Плавиковый шпат: > 85 % CaF, < 10 % SiO.,, < 0,3 % S, крупность 0—15 мм.

10. Железная руда (агломерат): > 60 % Fe; < 5 % SiO.,; размер куска 8—40 мм.

11. Магнезитовый порошок: > 85 % MgO. Крупность 0—5 мм.

12. Науглероживатель: > 98 % С, < 0,8 % S, < 0,5 % Н^О, зольность < 0,2 %, летучие < 0,3 %. Крупность 1—4 мм.

Схема работы цеха включает организацию основных технологических операций, необходимых для выплавки и внепечной обработки стали: подачу и загрузку скрапа, металлизованных окатышей, сыпучих материалов и ферросплавов; ввод в электропечь кислорода и науглероживателя, скачивание из электропечи шлака, слив из электропечи металла, внепечную обработку жидкой стали, заправки электропечи, подготовку к плавке сталеразливочных ковшей, ремонтные и другие работы.

Современная организация работ со скрапом включает подготовку скрапа к плавке на скрапо базе, погрузку скрапа магнитными и грейферными кранами в бадьи, стоящие на весах, и передачу бадей, загруженных скрапом, к электропечам специальным автотранспортом грузоподъемностью до 140 т или железнодорожным транспортом. Подают бадьи к электропечи и загружают в них скрап быстроходными специальными загрузочными кранами. В действующих ЭСПЦ и на заводах, где нельзя подать к электропечам бадьи со скрапом непосредственно со скрапобазы, скрап подается “навалом” или в контейнерах на железнодорожных платформах и автомобилях в шихтовой пролет ЭСПЦ, где перегружается в бадьи. Железнодорожными тележками бадьи со скрапом передаются к электропечам, и загрузочными кранами скрап заваливается в электропечь.

В новых ЭСПЦ металлизованные окатыши, сыпучие материалы и ферросплавы от мест хранения и погрузки подаются системой транспортеров в бункеры над электропечами, а оттуда по системе конвейеров, питателей, весовых дозаторов, лотков и воронок — в электропечь через отверстие в своде. Металлизованные окатыши и известь подают в печь непрерывно по ходу плавки, другие материалы — отдельными порциями. Такая система подачи и дозирования материалов позволяет загружать ферросплавы и шлакообра зуюшие из бункеров над электропечами в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе для приема плавки жидкой стали.

В действующих ЭСПЦ, где нет возможности организовать подачу ферросплавов и шлакообразующих материалов от мест хранения и погрузки конвейерным транспортом, эти материалы подают в контейнерах с перегрузкой в бункеры вблизи электропечей кранами. Загружают материалы в электропечь через рабочее окно мульдами с использованием напольных мульдозавалочных машин. Кислород и науглероживатель в струе кислорода вводят с использованием специальных манипуляторов через окно или отверстия в стенах печи.

Образующийся по ходу плавки в электропечи шлак стекает самотеком через порог рабочего окна печи в шлаковый ковш, установленный на самоходной тележке или на полу цеха под рабочим окном электропечи. Заполненный шлаковый ковш заменяют порожним, используя автошлаковозы, транспортирующие заполненные шлаковые ковши из здания ЭСПЦ в отделение шлакопереработки, где их освобождают от шлака, обрабатывают известковым молоком и возвращают в главный корпус ЭСПЦ.

В ЭСПЦ, где по параметрам здания цеха или по условиям генерального плана завода использование автошлаковозов нецелесообразно, шлаковый ковш изпод печи или с самоходной тележки снимают краном и вывозят железнодорожным транспортом.

Слив металла из электропечи в ЭСПЦ, введенных в последние годы, осуществляется с использованием эркерного донного выпуска. Металл из печи сливается в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе. После заполнения ковш с металлом на сталевозе подается под разливочный кран, которым захватывается и подается на разливку. По требованиям технологии вместо одного донного выпуска металла применяется сифонный выпуск металла в ковш, когда металл из печи сливается через огнеупорную трубку, встроенную в сливной носок электропечи. При сифонном выпуске сталеразливочный ковш также установлен на сталевозе, и только в старых ЭСПЦ металл из электропечи сливается в ковш, подвешенный на кране.

В современном ЭСПЦ ковши с жидкой сталью подаются на внепечную обработку на агрегаты АКОС. Для этого в большинстве случаев ковши с жидкой сталью снимаются разливочным краном со сталевоза электропечи и переставляются на сталевоз АКОС. В отдельных случаях для обработки стали на АКОС используется сталевоз электропечи, т.е. один сталевоз обслуживает два агрегата — электропечь и АКОС. После проведения внепечной обработки стали на АКОС разливочный кран переставляет ковш с жидким металлом со сталевоза на МНЛЗ для последующей разливки стали. В случае необходимости дополнительной внепечной обработки жидкои стали вакуумом ковш с металлом после обработки на АКОС передается разливочным краном на вакуумную установку, а затем на МНЛЗ.

Заправляют электропечь после полного слива металла и шлака, через восемь—десять плавок, магнезитовым порошком, подающимся в главное здание ЭСПЦ конвейерным или пневматическим транспортом в расходуемые бункера с дозировочными устройствами. Используются машины центробежные для общей заправки и торкретмашины — для выборочной. Межплавочная подготовка сталеразливочных ковшей после слива остатков шлака заключается в смене шиберных затворов и подогреве футеровки ковшей и проводится во избежание потерь тепла футеровки в главном здании ЭСПЦ.

Ремонтируют футеровку стен электропечей в главном здании ЭСПЦ. Ремонт футеровки сводов электропечей, вакуумкамер, сталеразливочных ковшей в зависимости от условий конкретного цеха осуществляется или в главном здании ЭСПЦ на специализированном участке, или в футеровочном отделении.

В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002