Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ ФИРМОЙ INLAND STEEL" С ЦЕЛЬЮ УДОВЛЕТВОРЕНИЯ РАСТУЩЕГО ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО СПРОСА

В течение последних десяти лет компания •Inland Steer инвестировала в развитие сталеплавильною производства свыше 400 млн. долл. Основными целями модернизации являлись улучшение качества поверхности продукции и возможность производить такие ее новые виды, как специальный сортовой прокат — на заготовочной УНРС и свинец или висмутсодержащая автоматная сталь — на блюмовой УНРС. В1987 г. в конвертерном цехе N1 4 фирмы "Inland" впервые в Северной Америке был установлен RH-OB вакууматор, кто позволило производить стали со сверхнизким содержанием углерода. Модернизация слябовой УНРС (1989 г.) обеспечила дальнейшее расширение производства стали, стабилизированной титаном, со сверхнизким содержанием углерода. Техническая модернизация обеспечила возможность производства бездефектной сортовой и полосовой стали, удовлетворяющей возросшим требованиям к качеству со стороны потребителей.

Компания Inland Steel” в 1993 г. отметила свой 100-летний юбилей. В настоящее время в нее входят отделения: плоского и сортового проката. Сталеплавильное оборудование размещено на заводе Индиана-Харбор в Восточном Чикаго. В 1992 г. здесь было произведено около 4,3 млн.т стали. Перечень продукции, производимой компанией, включает горяче- и холоднокатаную полосу из нелегированной углеродистой стали, листы с покрытием, толстые листы; сортовой прокат из нелегированной, легированной и автоматной стали. Основными рынками сбыта являются автомобильная, строительная, машино- и приборостроительная отрасли, региональные центры распределения металлургической продукции и др. Отделение плоского проката располагает двумя сталеплавильными цехами: № 2 и ^ 4, в которых производят слябы для дальнейшей обработки и блюмы для отправки в отделение сортового проката. Цех № 2 оснащен двумя 195-т кислородными конвертерами, двумя установками ковш—печь, одноручьевой слябовой УНРС и 2х2-ручьевой комбинированной УНРС, на которой можно производить как слябы, так и блюмы. Ежегодная производительность цеха составляет 2,2 млн.т. Оборудование цеха № 4 включает два 235-т LD— СВ2— конвертера, вакууматор RH-OB с двумя камерами, двухручьевую слябовую УНРС. Производительность цеха 2,7 млн.т в год. Сталеплавильное оборудование отделения сортового проката включает две 110-т электродуговых печи, участок ковшевой металлургии, одну четырехручьевую заготовочную УНРС, которая обеспечивает ежегодную производительность, равную 490 тыс.т. С августа 1991 г. вся сталь на фирме производится методом непрерывной разливки.

Необходимость повышать качество и увеличивать производительность требует больших капиталовложений. Модернизация имеющегося оборудования призвана обеспечить поставку высококачественной стали на совместные предприятия фирм "Inland Steel" и "Nippon Steel Corp" - I/N Тек и I/N Kote с капиталом 1,1 млрд. долл. I/N Тек — наиболее современное в мире предприятие по производству холоднокатаной продукции, расположенное в г.Ньюкасл, шт.Индиана, было введено в строй в апреле 1990 г. Предприятие производит высококачественную стальную продукцию высокого класса точности размеров и формы. Предприятие I/N Kote, расположенное вблизи I/N Тек, начало функционировать в начале 1991 г. Основное оборудование завода — это две современные линии нанесения покрытий: линия электролитического цинкования производительностью 360 тыс.т в год и линия цинкования методом горячего погружения производительностью 450 тыс.т в год. I/N Kote производит коррозионностойкую листовую сталь в основном для нужд автомобилестроения с учетом расширяющегося присутствия японских ав-томобилей на американском рынке.

Хотя реализация проектов по модернизации производства обосновывается, в первую очередь, с точки зрения снижения производственных затрат и расширения сортамента и сферы применения выпускаемой продукции, основная цель в конечном счете состоит в стремлении максимально удовлетворять потребительский спрос [1].

Непрерывный процесс усовершенствования

В 1991 г. на фирме был проведен курс обучения основного производственного персонала с целью разъяснения стратегии и концепции политики качества, роль каждого в получении качественной продукции, а значит и в удовлетворении спроса потребителей и т.д.

Стратегия базируется на следующих положениях качества: производить хорошую продукцию; хорошую продукцию делать с первого раза; превосходить ожидания потребителей; стремиться к непрерывному совершенствованию.

Поставленные задачи решаются с помощью цикла непрерывного совершенствования (рис.1) [2]. Цикл включает программу диагностики (потребительский спрос, постановка задачи, собранные факты и анализ) и программу исправления (план, исполнение, контроль и документирование). Цикл начинается с идентификации продукции и определения пот-ребителя и потребительского спроса (Спрос). Затем определяется "узкое" место в технологии, т.е. объект для усовершенствования,

С целью максимального удовлетворения спроса в 1991 г. были созданы группы моделирования по каждой из десяти основных причин жалоб со стороны потребителей. Эти группы включились в процесс усовершенствования, и их деятельность выразилась в снижении показателя рекламаций с 2,7 до 1,5% (на сентябрь 1993 г.; рис.2).

Капитальные затраты на развитие сталеплавильного производства

Для удовлетворения спроса потребителей на высококачественную стальную продукцию, кислородно-конвертерный цех № 2 фирмы был переориентирован с производства слитков на 100 %-ную непрерывную разливку. Реорганизация была осуществлена в 1985 г., затраты составили 250 млн.долл. [3]. В настоящее время в состав цехового оборудования входят одноручьевая слябовая УНРС производительностью 1,2 млн.т в год; 2x2 — ручьевая комбинированная УНРС, на которой можно производить как слябы, так и блюмы. Производительность комбинированной УНРС составляет 1,5 млн.т слябов или 1,0 млн.т блюмов в год. Проект модернизации включал также установку оборудования ковшевой металлургии, оснащенного устройствами вдувания, легирования, индукционного перемешивания и элект- родугового подогрева.

Для сокращения длительности технологического цикла обе УНРС были оборудованы быстро сменяемыми сегментами и системами подачи затравки сверху. Валковая измерительная система на головке затравки с помощью замера раствора валков позволяет определять характеристики УНРС перед каждой подачей затравки в агрегат. На обеих УНРС были установлены системы водовоздушного ох-лаждения. Две установки электромагнитного перемешивания были смонтированы на каждом ручье комбинированной УНРС. Для предотвра-щения зависаний и залипаний металла внедрена система прогнозирования прорывов. В ком-пьютерную систему введена программа оценки качества слябов. С помощью этой системы можно оценивать внутренние характеристики и качество поверхности непрерывно-литой продукции.

С момента пуска в цехе осуществляется производство стали таких марок, как низкоу-глеродистая раскисленная алюминием для из-готовления лицевых деталей автомобилей [4], и бездефектная среднеуглеродистая для трубных изделий [5]. На комбинированной УНРС № 3 производят блюмы размеров 381x508 мм для сортового проката большого диаметра со зна-чительной степенью обжатия. Из 360 тыс.т ежегодно производимых блюмов ~ 70% отлиты из свинец- или висмутсодержащих марок стали. Свинцовая или висмутовая дробь вводится в струю металла при переливе из сталеразливочного ковша в промежуточный. Повышенное извлечение свинца, усовершенствование устройства для защиты струи, вытекающей из ковша и конструкции промежуточного ковша позволили свести к минимуму возможное появление строчечных включений свинца при одновременном увеличении серии непрерывно отлитых плавок сталей с добавлением свинца или висмута с 3 до 5. Для улучшения внутренней структуры блюмов используются два устройства электромагнитного перемешивания расплава, расположенные в нижней части. RH-OB-вакуулштор

С целью удовлетворения потребительского спроса на сталь со сверхнизким содержанием углерода, обладающую высокой формуемостыо, в конвертерном цехе № 4 в 1987 г. был установлен RH—ОВ-вакууматор. Он был снабжен двумя кислородными фурмами, расположенными в нижней части камеры. Вдувание кислорода применяется для активизации процесса обе-зуглероживания с целью сокращения длительности технологического процесса, а также сжигания алюминия с целью регулирования температуры стали. Агрегат включает в себя две быстро сменяемые камеры, что дает возможность осуществлять текущий ремонт футеровки вне рабочего места. Затраты на установку вакууматора составили 60 млн. долл. Вначале вакуум создавали с помощью шестиступенчатого пароэжекторного насоса оригинальной конструкции. Однако такая вакуумная система не в состоянии надежно созда-вать и удерживать давление 1 торр для обеспечения требуемого содержания углерода (30 ppm).

Поэтому в 1990 г. было принято решение о модернизации вакуумной системы, которая предполагала увеличить мощность отсасывания эжектора четвертой ступени с 1250 до 6000 кг/ч при давлении 60 торр. Были заменены эжекторы пятой и шестой стадии на эжекторы с четырьмя водяными кольцевыми насосами, за счет которых мощность отсасывания была увеличена с 6000 до 8000 кг/ч при давлении 150 торр (рис.З). Большая мощность отсасывания позволяет изменять давление в камере в процессе обработки. В результате модернизации значительно возросло производство стали с максимальным содержанием углерода (30 ppm). Продолжительность технологического цикла при этом составила 30 мин.

Динамический контроль с помощью вспомогательной фурмы

Частью проекта модернизации сталеплавильного производства было внедрение в обоих цехах в 1987 г. системы динамического контроля с помощью вспомогательной фурмы. Измерение температуры расплава и определение содержания углерода в конвертере осуществляют за 2 мин до конца процесса кислородной, продувки. Эти замеры необходимы для расчета общего количества кислорода и/или охладителя, необходимых для достижения требуемых показателей температуры и содержания углерода. Применение этого усовершенствованного метода контроля позволило значительно снизить количество передувок в цехе № 4: с 45 до 5%. Кроме того, использование вспомогательной фурмы обеспечило стабильную работу конвертеров. Выход годного увеличился на 0,8%, срок службы футеровки достигает 1000 плавок. Возросла также согласованность работы агрегатов: кислородного конвертера, вакуумного дегазатора и УНРС [6]. LD-CB-комбинированная продувка

В 1989 г. два 235-т кислородных конвертера в цехе №4 были переделаны под LD-CB-продувку. В днище конвертера были ус-тановлены две фурмы для вдувания либо С02, либо N2 С максимальной интенсивностью подачи 1300 м3/ч. Использование С02 снижает содержание свободного кислорода в стали так же, как и содержание азота в конце продувки. Снижение содержания свободного кислорода способствует повышению чистоты стали, что в свою очередь обеспечивает высокое качество поверхности. Уменьшение содержания азота играет особо важную роль при производстве стали категории TiSULC, где 30 ppm является для азота максимальным показателем. Применение LD — СВ-процесса увеличивает остаточное содержание марганца и снижает содержание железа в шлаке, что способствует повышению выхода годного и продлевает срок службы футеровки.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994

Экспертиза

на главную