Проект современного сталеплавильного цеха с дуговыми печами

Министерство образования  и науки Российской федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Магнитогорский государственный технический университет  им. Г.И.Носова »

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Кафедра проектирования и эксплуатации металлургических машин и оборудования

 

 

 

                                                                КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по дисциплине «Технологические линии и комплексы металлургических цехов»

на тему: Проект современного сталеплавильного цеха с дуговыми печами

Исполнитель: Муллаяров Альберт студент 4 курса, гр. КМ-10

Руководитель: Савельева  Раиса Николаевна, к.т.н., доцент

Работа защищена «__» ______ 20__ г. с оценкой _____________

                                                Магнитогорск  2013

Содержание

Введение………………………………………………………………….....4

1. Технология производства стали и оборудование………….……………..5
1. Устройство сталеплавильных цехов………………………….…....5
2. Технологический процесс………………………………………..…6
3. Организация основных работ и оборудования……………………8
2. Расчетно-конструкторская часть…………………………………..……...9
1. Технологическая схема производства стали в

дуговых электропечах………….……………………………..……..9

2. Выбор количества и емкости электропечей………………….…..12
3. Выбор оборудования и расчет его количества………………...…12
4. Доставка и заливка жидкого чугуна……………………………....14
5. Миксерное отделение…………………………………………......16
6. Доставка и загрузка сыпучих материалов и ферроспллавов…....17
7. Выпуск металла и шлака …………………………………………19
8. Проектирование линии разливки стали на МНЛЗ………….….20

Библиографический список………………………………………………24

 

Введение.

Основными способами производства стали в настоящее время являются кислородно-конвертерный цех и электросталеплавильный, причем доля первого составляет около 60% всей выплавляемой стали в мире. Работа современных сталеплавильных цехов характеризуется применением сталеплавильных агрегатов большой единичной мощности; интенсификацией процесса выплавки стали; применением непрерывной разливки стали; автоматизацией управление цехом и отдельными производственными процессами и участками; применением улавливающих и очистных устройств, предотвращающих загрязнение окружающей среды. В последние годы расширяется применение различных способов внепечной обработки и рафинирования жидкой стали.

Сталеплавильные агрегаты все чаще используются лишь для расплавления металла, его нагрева до требуемой  температуры и окисления углерода в металле до заданных пределов; доведение же состава металла до заданного по прочим элементам, раскисление и рафинирование от вредных примесей переносятся в ковш.

Производительность или производственную мощность сталеплавильного цеха определяют с учетом производственной программы завода и на основании составляемого баланса металла по заводу. Исходной величиной при составлении баланса является потребность в продукции прокатных цехов. Используя эту величину и известные расходные коэффициенты металла на прокатных станах, определяют потребность прокатных цехов в литых заготовках,  т.е. в продукции сталеплавильного производства.

Сталеплавильный цех представляет собой сложный взаимосвязанный  и оснащенный разнообразным оборудование комплекс зданий и сооружений, в  котором осуществляют хранение запаса исходных шихтовых  материалов, подачу и загрузку их в агрегат,  выплавку и уборку продуктов плавки, внепечную  обработку и разливку стали и  подготовку оборудования, обеспечивающего  эти технологические процессы.

 

 

 

1. Технология производства стали и оборудование
1. Устройство электросталеплавильных цехов

Электросталеплавильное  производство вначале предназначалось  для выплавки высококачественных легированных сталей. Сейчас в ЭСПЦ выплавляют и  рядовые углеродистые марки стали. ЭСПЦ оснащают в зависимости от сортамента и назначения выплавляемых в них  сталей электропечами разных типов. Более 90% всей производимой в мире электростали выплавляются в ДСП трехфазного  и постоянного тока.

Основное производственное отделение ЭСПЦ – главное здание, где размещены электропечи, агрегаты внепечной обработки, МНЛЗ, основное технологическое и транспортное оборудование.

В главном здании ЭСПЦ размещаются, как правило, два основных производственных отделения: отделение электропечей с участками внепечной обработки жидкой стали и отделение непрерывной разливки с участками обработки литой заготовки.

Один из вариантов электросталеплавильного  отделения представлен на рисунке 1 и состоит из следующих пролетов: печного , бункерного  , ковшевого    и раздаточного    . Отделение не имеет шихтового пролета, так как предусмотрена подача бадей с шихтой автобадьевозами непосредственно из скрапоразделочного цеха в печной пролет.

В печном пролете размещаются электропечи, установленные в шумопылезащитные кожухи, с печными электроподстанциями, с участками подачи бадей с шихтой и участком ремонта сводов электропечей. Печной пролет обслуживается кранами, транспортирующими бадьи со скрапом и заваливающими скрап в электропечи, выполняющими операции по замене и перепуску электродов и вспомогательные.

В бункерном пролете располагаются бункера с сыпучими и ферросплавами для хранения, дозирования и загрузки в электропечи, в сталеразливочные ковши при выпуске стали из печей и в ковши при обработки стали на агрегатах комплексной обработки. В бункера материалы поступают из отделения подготовки сыпучих материалов и ферросплавов по системе транспортеров и перегрузочных устройств.

В ковшевом пролете размещены агрегаты комплексной обработки стали (АКОС) с независимыми от печей сталевозами, что позволяет избежать возможных задержек во время плавки, когда электропечь и АКОС обслуживаются одним сталевозом. В ковшевом пролете размещены устройства для ремонта сталеразливочных ковшей и устройства для подготовки продувочных фурм.

В раздаточном  пролете размещаются приемные части поворотных стендов МНЛЗ, устройства для сушки и разогрева ковшей и другое оборудование. Раздаточный пролет обслуживается разливочными кранами.

 

2. Технологический процесс

Современная технология предполагает работу электропечей как с металлошихтой, состоящей из стального лома и  металлизированных окатышей, так  и стального лома и жидкого  чугуна. Электропечи используют только для расплавления скрапа и металлизированных  окатышей, удаления фосфора и окисления  углерода. Рафинирование и легирование  металла, а также доведение его  температуры до величины, требуемой  для разливки, проводят в ковше  на установках для внепечной обработки  стали. Шлак в процессе плавки в электропечи  сбегает самотеком в шлаковый ковш. Выплавку стали проводят с  оставлением в печи при сливе  плавки в ковше части металла  и оставшегося в печи шлака. 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. 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  практические 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.

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

Современная организация  работ со скрапом включает подготовку скрапа к плавке в скрапоразделочном  цехе, погрузку скрапа магнитными и  грейферными кранами в бадьи, стоящие на весах, и передачу бадей, загруженных скрапом, к электропечам специальным автотранспортом или железнодорожным транспортом. Подают бадьи к электропечи и загружают в них скрап специальными быстроходными загрузочными кранами. В действующих ЭСПЦ и на заводах, где нельзя подать к электропечи бадьи со скрапом непосредственно со скрапоразделочного цеха, скрап подается россыпью или в контейнерах на железнодорожных платформах и автомобилях в шихтовый пролет ЭСПЦ, где перегружается в бадьи. Железнодорожными тележками бадьи со скрапом передаются к электропечам и загрузочными кранами скрап заваливается в электропечь.

Подача жидкого чугуна из доменного цеха в ЭСПЦ аналогична подаче в конверторный цех. Заливка  чугуна в печь из чугуновозного ковша  осуществляется заливочным краном по специальному желобу.

Образующийся по ходу по ходу плавки в электропечи шлак самотеком  стекает 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 заполненный шлаковые ковши из здания ЭСПЦ в отделения  шлакопереработки, где их освобождают  от шлака, обрабатывают известковым  молоком и возвращают в главный  корпус ЭСПЦ.

Слив металла из электропечи  в ЭСПЦ осуществляется с использованием эркерного донного выпуска. Металл из печи сливается в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе.

В ЭСПЦ ковши с жилкой сталью подаются на внепечную обработку  на агрегаты комплексной обработки стали. Для этого в большинстве случаев ковши с жидкой сталью снимаются разливочным краном со сталевоза электропечи и переставляются на сталевоз АКОС. После проведения внепечной обработки стали на АКОС разливочный кран переставляет ковш с жидким металлом со сталевоза на МНЛЗ для последующей разливки. В случае необходимости дополнительной внепечной обработки жидкой стали вакуум 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 8 – 10 плавок, магнезитовым порошком, подающимся в главное здание ЭСПЦ конвейерным или пневматическим транспортом в расходные бункера  с дозировочными устройствами. Используются машины центробежные для общей заправки и торкрет – машины – для  выборочной.

 

Межплавочная доставка сталеразливочных ковшей после слива остатков шлака  заключается в смене шиберных затворов и подогреве футеровки  и проводится во избежании потерь тепла футеровки в главном  здании ЭСПЦ.

 

1.3    Организация основных работ и оборудования

Особенностями современного металлургического производства являются:

• большая массовость производства – завод в сутки перерабатывает несколько тысяч вагонов материалов и выдает десятки тысяч тонн продукции;
• непрерывность работы металлургических агрегатов, например простои, связанные с проведением ремонтов, составляют в доменных цехах 0,5 – 1,5 % календарного времени;
• тесная связь между смежными цехами – производство имеет последовательный характер, продукция и отходы одного производства служат сырьем или топливом для другого;
• высокая степень механизации и автоматизации;
• тяжелые условия работы оборудования, связанные с высокими температурами, скоростями и динамическими нагрузками.

Эти особенности определяют общие требования, предъявляемые  к металлургическому оборудованию:

- надежная, безаварийная  работа;

- высокая производительность  и долговечность;

- возможность удобного  обслуживания;

- проведение скоростных  ремонтов;

- максимально возможная  автоматизация.

Характерным для металлургического  оборудования является его индивидуальность, а нередко и уникальность большинства его видов, высокая интенсивность работы в тяжелых эксплуатационных условиях, а также необходимость автоматического управления многими типами машин и агрегатов в связи со специфическими условиями их работы.

Чем сложнее рабочий металлургический процесс, выполняемый машиной или  агрегатом, и чем больше производительность и размеры агрегата, тем более необходимой становится автоматизация. Таким образом, управлять современным металлургическим оборудованием должны автоматические системы, способные задавать наивыгоднейший режим работы агрегатов и поддерживать все требуемые параметры конечной продукции. Автоматизация металлургических машин и агрегатов включает в себя оснащение их целым комплексом довольно сложных устройств.