Участок внепечной обработки стали
Миксерное отделение
В состав миксерного отделения входят 3 миксера ёмкостью 1300 тонн.
Миксер – это бочкообразный стальной с огнеупорной футеровкой сосуд для накопления, выравнивания химического состава и температуры чугуна. Миксер обеспечивает бесперебойную работу конвертерного цехов. Миксер имеет горловину для заливки чугуна из ковша и «носик» для слива чугуна в ковш при его наклоне спец. механизмом.
Ванадиевый чугун поступает в миксерное отделение в чугуновозных ковшах емкостью 140 т. В связи с неполным отделением доменного шлака от ванадиевого чугуна, миксерный шлак обычно содержит значительное количество оксидов кальция – до 15–20 % СаО. Миксерный шлак в обязательном порядке периодически, не менее одного раза в смену, скачивают из миксера в шлаковую чашу, так как содержание СаО в ванадиевом шлаке строго ограничено.
Из миксера ванадиевый чугун с минимальным количеством шлака сливают в заливочный ковш, перевозят его на рабочую площадку конвертерного отделения цеха.
Конвертерное отделение
В конвертере №4, который ближе к миксерному отделению, осуществляется деванадация чугуна.
При помощи мостового крана заливают чугун в конвертер. Затем по тракту сыпучих в конвертер присаживают окислитель–охладитель – прокатную окалину в количестве 70–80 кг/т чугуна в зависимости от содержания в нем кремния. Опускают водоохлаждаемую кислородную фурму и начинают продувку чугуна техническим кислородом. Для ускорения процессов формирования высокореакционного первичного железистого шлака первый период плавки обычно ведут при повышенном уровне сопла фурмы над зеркалом металла – около 2,0 м. Затем опускают фурму до уровня примерно 1,0 м, что усиливает процессы перемешивания шлакометаллической эмульсии в конвертерной ванне и обеспечивает ко времени окончания продувки высокую степень окисления ванадия. Конкретные технологические режимы плавок зависят от химического состава чугуна, исходной температуры чугуна и условий производства и определяются действующими технологическими инструкциями.
Выход товарного ванадиевого шлака равен 38–42 кг/т полупродукта, а извлечение ванадия в товарный шлак 82–84 %.
После слива ковш подается в отделение подготовки ковшей на установку десульфурации полупродукта.
После окончания обработки металла–полупродукта на установке десульфурации производится скачивание шлака, чтобы избежать восстановления серы при дальнейшем переделе.
Далее ковш с углеродистым полупродуктом перевозят обратно в заливочный пролет цеха, с помощью мостового крана поднимают через специальный проем на рабочую площадку конвертерного отделения и, для получения стали, заливают полупродукт конвертер, работающий на сталь. Операция по переделу с полупродукта на сталь ведется в конверторе емкостью 160 тонн и кислородной фурмой. Перед началом продувки оператор конвертора вводит с дисплейного модуля информацию на текущую плавку, требуемую марку стали, углерод и температуру, вес полупродукта. Затем возвращают конвертер в вертикальное положение, опускают фурму, включают кислородное дутье и перерабатывают углеродистый полупродукт до заданного содержания углерода в стали с добавлением извести и других необходимых шлакообразующих материалов (марганцевый агломерат, ОКД, ФОМИ) – для достижения в металле низкого содержания вредных примесей: фосфора и серы. Использование стального лома, при отработанном на НТМК в течение многих лет и ставшим сейчас классическим конвертерном дуплекс–процессе, сдерживается невысоким тепловым эквивалентом ванадиевого чугуна и особенно углеродистого полупродукта по отношению к обычному передельному чугуну. За счет присадок прокатной окалины, как наиболее эффективного окислителя–охладителя, температуру полупродукта поддерживают на минимально допустимом уровне (1340–1400 °С), резко ограничивая этим самым возможности использования стального лома на второй стадии дуплекс–процесса. Поэтому средний расход лома по конвертерному цеху при классическом процессе, как правило, не превышает 10–15 кг/т жидкой стали.
После окончания плавки металл сливают в сталеразливочный ковш,который в свою очередь поступает в отделение внепечной обработки стали, где осуществляют раскисление и легирование стали.
Участок внепечной обработки стали
В настоящее время сталеплавильное производство не мыслится без внепечной обработки, при этом все более многочисленные металлургические задачи, которые прежде решали на стадии основной плавки, переносятся на агрегаты для внепечной обработки.
Внепечная обработка стали включает в себя все виды воздействия на расплав вне сталеплавильного агрегата.
Самый простейший вид внепечной обработки стали — продувка металла нейтральным газом (азот, аргон) во время или после выпуска плавки из сталеплавильного агрегата (корректировка хим. анализа стали). Далее существует обработка металла син. шлаками, вдувание порошкообразных материалов.
Следующий этап внепечной обработки — установка печь - ковш, оборудование которой позволяет:
- предотвратить восстановление фосфора из шлака в металл;
- снизить содержание кислорода (на 40 – 50 %) и неметаллических включений в металле;
- снизить содержание серы;
- усреднить металл по хим. составу и температуре;
- произвести доводку по хим. составу и температуре стали;
- обеспечить серийную разливку металла на МНЛЗ.
Поступивший на участок внепечной обработки стали (ВОС) сталеразливочный ковш с металлом устанавливается на сталевоз установки «печь-ковш» и он подается в позицию обработки.
Кроме перечисленных видов внепечной обработки существует вакуумная обработка металла.
Имеются четыре вида вакуумирования стали:
- порционное вакуумирование;
- циркуляционное вакуумирование;
- вакуумирование в струе металла;
- вакуумирование в ковше.
Отделение ВОС ККЦ ОАО «НТМК» строился совместно с австрийской фирмой VAI, и состоит из: загрузочного пролета, пролет внепечной обработки стали.
На участке ВОС имеются следующие единицы основного и вспомогательного оборудования:
- агрегат для комплексной обработки стали (печь – ковш) – 4 единицы;
- агрегат для вакуумной дегазации стали – 2 единицы.
Установка «печь-ковш» предназначена для обработки стали в сталеразливочном ковше с целью низких ограничений по химическому составу стали и подготовке плавки для разливки на УНРС.
К основному технологическому оборудованию относятся: тележка сталевозная, водоохлаждаемый свод, механизм подъема электродов, механизм зажима электродов, установка аварийной продувки металла аргоном, машина подачи Al проволоки, установка замера температуры и взятия пробы, хозяйство легирующих, система гидравлики.
К вспомогательному оборудованию относятся: консольно-поворотный кран, стенд для наращивания электродов, накопитель электродов.
Тележка сталевозная предназначена для подачи ковша со сталью в позицию обработки и в позицию крана. На участке технологической обработки к ковшу подсоединяется продувочный газ.
Водоохлаждаемый свод установки печь – ковш представляет собой сварную конструкцию из труб в виде усеченного конуса и предназначен для сбора и отвода отходящих газов, защиты от брызг расплавленного металла и шлака и создания инертной атмосферы под сводом с помощью продувки металла аргоном.
Механизм подъема электродов предназначен для поднятия и опускания электродов с несущими электрическими рукавами.
Механизм зажима электродов предназначен для передачи эл. тока графитовым электродам, а также для зажима или замены этих электродов.
Электроды. Они предназначены для нагрева металла в ковше.
Материал графит. Количество 3шт.. Диаметр 450 мм.
Высоковольтный трансформатор печи-ковша – предназначен для подачи напряжения на электроды.
Установка аварийной продувки аргоном предназначена для продувки металла в ковше сверху, при выходе из строя донной продувки металла.
Машина подачи проволоки (трайбаппарат) применяется для подачи каркасной проволоки диаметром от 8 мм до 16 мм, а также алюминиевой проволоки диаметром от 8 мм до 12 мм в жидкий металл в ковше во время внепечной обработки стали. Число ниток подачи 2+2.
Установка замера температуры и взятия пробы предназначена для измерения температуры, содержания кислорода и взятия пробы жидкой стали.
Хозяйство легирующих предназначено для загрузки установки «печь-ковш» присадочными материалами. Подача материалов в стальковш производится при помощи системы ленточных конвейеров и через спускную трубу к установке «печь-ковш».
Хозяйство легирующих состоит из 12 приемных бункеров; 3 весовых бункера (бункера-дозаторы); реверсивного конвейера FВ 1; ленточного конвейера FВ 2; систем транспортных желобов и вибропитателей.
На установке печь-ковш гидравлическая система используется для подъема и опускания свода агрегата, подъема и опускания электродов, разжима крепления электродов и поворота копья для измерения температуры, содержания кислорода и взятия проб жидкой стали.
Консольно-поворотный кран, предназначен для замены бухт с SiCa и А1 проволокой, для замены и наращивания электродов, для замены аварийной фурмы, а так же для других вспомогательных операций, грузоподъемность 3,5 тонны.
Накопитель электродов - служит для накопления электродов при быстрой замене рабочего электрода.
Газоочистка - предназначена для очистки отходящих газов запыленность которых составляет до 5 г/м3, а состав пыли 70% Fe2О3 и 30% СаО.
Камера для вакуумной дегазации стали - неподвижная циркуляционная установка RH высота камеры 40 метров. Состоит из двух патрубков внутренний диаметр 420 мм, внешний 1180 мм. Применяется для удаления водорода и других газов.
Обработка металла в циркуляционном вакууматоре RH. Для создания необходимого вакуума при вакуумировании стали, предусмотрена четырех ступенчатая система, которая состоит из четырех пароструйных и трех водокольцевых насосов, причем ступени 3 и 4 параллельны. При вакуумировании используются инжекторы 1, 2, За и один водокольцевой насос, которыми при газовой нагрузке 400 кг/ч достигается вакуум 0,67 мбар. На всасывающий патрубок подается аргон в количестве 500 л/мин и двойным подъемом и опусканием сталевоза, патрубки ошлаковываются на высоту 600 мм.
Кран мостовой (2 единицы). Имеет две тележки, три подъема, грузоподъемность основного подъема 280 тонн, 100 тонн и 20 тонн. Кран предназначен для доставки ковшей с металлом на печь - ковш и доставки обработанного металла на поворотный стенд МНЛЗ. А также кран применяется для замены шлаковой чаши и для промывки ковшей кислородом после разливки и для кантовки металла в аварийный ковш или шлака в шлаковую чашу.
Кран мостовой вспомогательный с одним подъемом грузоподъемностью 20 тонн, предназначен для накрывания и снятия крышек со сталь ковшей.
В разливочном пролете находятся четыре МНЛЗ.
Процесс обработки
Установка печь-ковш применяется в качестве агрегата внепечной обработки стали со следующими технологическими операциями: поступивший ковш должен содержать минимальное количество окисленного шлака, составляющее не более 6 кг/т, на который необходимо нанести покровный слой нового шлака при сливе из конвертера в количестве 6-8 кг/т. Установки внепечной обработки находятся между конвертерным цехом и УНРС. Разливочный ковш с 160 т стали транспортируется посредством крана из конвертерного цеха к цеху непрерывной разливки. Цеховым краном ковш устанавливается на стапевоз печи-ковша, который затем перемещается под крышку УПК. Крышка опускается. Подключается шланг устройства аргонной продувки к продувочной пробке разливочного ковша посредством муфты мгновенной посадки. Производятся перемешивание стали для гомогенизации, отбор проб и измерение температуры - начало нагрева. Графитовые электроды вводятся для включения процесса нагрева.
Такие операции как отбор проб, измерение температуры и окисленности, ввод проволоки, присадка шлакообразующих и легирующих материалов выполняются в течение обработки металла. Часть легирующих материалов даётся при сливе из конвертера. В особых случаях возможна присадка большого количества легирующих материалов, в результате чего увеличиваются время обработки и удельный расход.
Гомогенизация плавки производится за счёт продувки аргоном через пористые пробки в днище ковша.
Существенными задачами вакуумной обработки должны быть:
- придерживаться требуемых ограничений по химсоставу;
- улучшение степени чистоты;
- обезуглероживание под вакуумом;
- вакуум углеродное раскисление;
- снижение содержания водорода;
- снижение содержания азота.
Циркуляционный вакууматор введен в эксплуатацию в 1996 г. В процессе изучения его я выявил, что он может работать как в режиме с кислородной продувкой (VOD), так и без нее (RH). Процесс вакуумирования обеспечивает глубокую дегазацию металла, меньшую концентрацию неметаллических включений и изменение их вида. Проведены экспериментальные плавки с целью получения концентраций серы менее 0,003 %.
На вакууматоре также имеется возможное п. наработки металла порошковыми проволоками с разными наполнителями (силикокальций, сера, алюминий и др.) при помощи трайб-аппаратов.