Сталеплавильное производство. Из цеха металлизации окатыши по транспортерам поступают в электросталеплавильный цех, где в электродуговых печах из них выплавляют сталь
Из цеха металлизации окатыши по транспортерам поступают в электросталеплавильный цех, где в электродуговых печах из них выплавляют сталь. Жидкий металл разливается на машинах непрерывного литья.
В состав электросталеплавильного цеха входят:
· четыре дуговые электропечи вместимостью 160т каждая с трансформатором мощностью 90 МВА, диаметр электродов 610 мм;
· четыре установки для продувки металла аргоном через футеровочную фурму сверху и через продувочный блок. Установки оснащены трайбаппаратами для подачи а металл алюминевой и порошковой (силикокальций и сера) проволоки;
· две установки порционного вакуумирования типа DH;
· два агрегата комплексной обработки стали (АКОС) с трансформаторами мощьностью 24 МВА с перемешиванием металла аргоном снизу через продувочный блок. Агрегаты оборудованы фурмами для ввода в металл порошкового науглероживателя и трайбаппаратами для ввода алюминевой и порошковой (силикокальций, сера, ферротитан, азотированный марганец и др.) проволоки.;
· четыре четырехручьевых МНЛЗ радиального типа с радиусом 12 м; для отливки заготовок - сечением 300х360 мм;
· одна шестиручьевая МНЛЗ радиального типа с радиусом 10,5 м; для отливки заготовок – сечением 170х170 мм; и 150х150 мм;
· четыре печи регламентированного охлаждения заготовок до температуры 300 ºС с шагающими балками;
· две линии дробеструйной обработки, осмотра и зачистки поверхности непрерывнолитых заготовок абразивными кругами.
Мощность ЭСПЦ - 2,6 млн.т непрерывно-литых заготовок в год.
Выплавка стали производится одношлаковым процессом с использованием в шихте от 60 до 100% металлизованных окатышей. В настоящее время освоено производство около 2000 марок стали.
В цехе используются новейшие технологические приемы и операции: продувка аргоном, вакуумирование, обработка порошкообразными реагентами, защита струи металла от вторичного окисления, автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторе, термическая обработка и специальная зачистка литой заготовки.
Металлизованные окатыши загружаются непрерывно со скоростью 5.8-35 кг /МВт мин. в ванну электропечи сверхучерез отверстия в своде после расплавления порции скрапа и образования в печи ванны жидкого металла.
В течение плавки металл продувается кислородом через механизированное устройство с помощью расходуемых трубок или водоохлаждаемой фурмы, предусмотрена также вдувание в металл порошка науглераживателя.
В процессе плавки температура и состав металла контролируется с помощью замера температуры и взятия проб.
Выплавка сталей предусматривается одношлаковым процессом. Сталь, выплавляемая одношлаковым процессом подвергается внепечной обработке.
При одношлаковом процессе металл сливается в ковш с минимальным количеством печного шлака. Это достигается быстрым наклоном печи, специальной конструкцией выпускного отверстия, взвешиванием металла в ковше в процессе выпуска. Допускается вариант, при котором часть стали (до 15%.) и шлака остаются в печи после выпуска.
Для проведения процесса десульфурации в ковше во время слива стали наводится рафинировочный щлак из извести и плавикового шпата.
Стали, не обрабатываемые вакуумом, подвергаются продувке аргоном на отдельных установках и раскислению алюминием и силикокальцием.
Ферросплавы для легирования и раскисления стали подаются в электропечь, в ковши вакуумкамеру. На установках вакуумирования предусмотрена возможность науглераживания стали, а также подачи мелкого лома для снижения температуры стали.
В технологический процесс выплавки стали входит комплексная обработка стали в установках АКОС. В состав комплексной обработки стали входят различные по своему значению устройства, обеспечивающие проведение следующих технологических операцнй:
§ нагрев электрическими дугами расплава стали и шлака
§ перемешивание металла аргоном через огнеупорную фурму в днище стальковша
§ выравнивание температуры по объему металла, интенсификация металлургических процессов
§ дозированную присадку раскислителей, шлакообразующих и легирующих материалов
§ ввод в жидкий металл алюминиевой проволоки и порошковых проволок с различными наполнителями (силикокальций, серный колчедан,чистая сера)
§ механизированный отбор проб
§ измерение температуры и окисленности металла
§ вдувание в металл науглероживателя в струе аргона.
Прокатное производство
Прокатное производство комбината включает в себя два цеха:
- сортопрокатный цех № 1, производящий крупносортный прокат, трубную заготовку и квадратную заготовку для переката (подкат для стана 350 и товарную);
- сортопрокатный цех № 2, производящий мелко- и среднесортный прокат.
СТАН 700
Сортопрокатный цех № 1 имеет мощность 1,9 млн. тонн товарного проката и заготовки для стана 350 (сортопрокатного цеха № 2).
В состав цеха входят:
· склад литой заготовки вместимостью 30 тыс. тонн. Каждая плавка складируется в отдельную ячейку, информация о каждой заготовке и месте складирования вводится в ЭВМ;
· три методические нагревательные печи с шагающими балками и одна печь гомогенизации;
· крупносортнозаготовочный стан 700 включает в свой состав обжимную реверсивную клеть "1000", две непрерывные четырехклетьевые группы с вертикальным и горизонтальным расположением валков, ножницами и пилами горячей резки;
· участок термообработки и охлаждения в составе трех печей отжига и четырех реечных холодильников;
· автоматизированный высотный промежуточный склад вместимостью 18 тыс. тонн проката с фиксацией в ЭВМ массы и места складирования каждого пакетоплавки ;
· отделение отделки проката, включающее участки зачистки и обточки заготовки. Прокат подвергается ультразвуковому и электромагнитному контролю внутренних и поверхностных дефектов на установках "Dr. Foerster", "Волна-7", "Karl Deutch".
Существующая система управления прокатным станом с помощью ЭВМ позволяет вести процесс прокатки без вмешательства оператора, что сводит к минимуму возможность ошибки.
Согласно графикам прокатки металла на стане, исходные заготовки поплавочно подаются в нагревательные печи стана.
Заготовки, нагретые до температуры (1150…1250) оС, механизмами для безударной выдачи металла из печей подаются на приемный рольганг стана. Заготовки подшипниковой стали, перед прокаткой на стане шлепперами передаются в печь гомогенизации. Цель гомогенизации – выравнивание структурного состава стали.
После восьмичасовой выдержки металла в печи гомогенизации, заготовки в темпе до 300т/час выдаются из печи для прокатки на стане.
Перед прокаткой заготовки проходят через установку гидросбива окалины, на которой струи воды под давлением 195 кг/см2 очищают от печной окалины все их четыре боковые грани.
Опыт эксплуатации гидросбива окалины на стане показал неудовлетворительное качество очистки поверхности заготовок от печной окалины и необходимость установки перед ним механического окалиноломателя.
Заготовки, прошедшие гидросбив, прокатываются в обжимной клети стана – дуо-реверсивной клети 1000. За 5 или 7 пропусков из заготовки 360х300мм получают раскаты двух размеров квадратного сечения:(230х230) и (190х190)мм.
Обжимная клеть 1000, полностью автоматизирована, что обеспечивает точное выполнение установленного режима обжатия металла и высокий уровень производительности стана.
Изменение проектной схемы обжатия металла в клети 1000, для исключения кантовки с «плашки» (300мм) на «ребро» (360мм) перед первым пропуском, позволило увеличить пропускную способность клети 1000 с 280 до 320 т/час и, вместо различных типов «ящичных» калибров разместить на бочке валка только три типоразмера калибров, что сократило расход валков, увеличило длительность кампании их работы между перевалками и создало лучшие условия для работы оператора ПУ и локальной АСУ на участке клети.
Предусмотренное проектом ручное управление оборудованием клети 1000 используется при настройке механизмов, а также позволяет операторам сохранять производственные навыки и квалификацию.
Кантовка раскатов, как правило, выполняется перед клетью.
Дефектные раскаты, а также раскаты, дальнейшая прокатка которых по тем или иным причинам, не может производиться на стане, рольгангами и шлепперами возвращаются на склад литых заготовок.
Дефекты поверхности раскатов удаляются машиной огневой зачистки металла, установленной за клетью 1000.
Удаление дефектных концов раскатов и аварийная порезка раскатов на габаритный скрап производится кривошипными ножницами с параллельными ножами и с нижним резом. Усилие резания металла – 800т. Ножницы оборудованы верхним прижимом и механизмом для подъема секции рольганга во время перерезания раската. Минимальная температура разрезаемого раската – 800оС. В рабочем режиме ножницы осуществляют один рез в минуту, а при порезке раската на скрап – 10 резов в минуту.
Обрезь металла падает под ножницы на пластинчатый транспортер, передается в соседний скрапной пролет стана и попадает в металлические короба, позволяющие разделить обрезь по маркам стали. Длина обрези – не более 600мм.Автоскраповозами и большегрузным автотранспортом обрезь вывозится в цехи сталеплавильного производства комбината.
После порезки на ножницах, раскаты транспортируются к рабочим клетям первой группы НЗС 700.
В группах НЗС чередуются клети с вертикальными и горизонтальными валками. Используются следующие системы калибров: «ящичные» и «овал-круг». На стане применяются «универсальные» схемы обжатия, обеспечивающие получение стандартных размеров проката из промежуточных клетей стана с горизонтальными валками (клети 4 и 6).
Температура металла перед клетью 1В должна быть не менее 1020оС, а перед клетью 5В – не менее 950оС.
Дефектные раскаты передаются на стеллаж или снимаются с линии прокатки с помощью электромостового крана.
Все рабочие клети НЗС 700 имеют индивидуальный электропривод постоянного тока. Максимальная скорость прокатки металла в клети 4Г – 1,9м/с, а в чистовой клети 8Г - 3 м/с.
Следует особо отметить, что на стане 700 установлены бесстанинные рабочие клети, имеющие повышенную «жесткость» валковой системы и обеспечивающие высокую точность прокатки на стане.
Замена кассет с валками и привалковой арматурой автоматизирована.
Параметры комплекта валков, номер собранной и настроенной клети старший вальцовщик вводит в ЭВМ. После установки клети в линию прокатки, оператор ПУ группы НЗС вводит в ЭВМ номер программы прокатки (режим обжатий металла на стане) и номер калибра валка для автоматического расчета и установки скорости прокатки металла в этой клети.
Поперечный шлеппер, помимо транспортных функций, обеспечивает осуществление междеформационной паузы в прокатке металла – регламентированное по времени, охлаждение раскатов на воздухе для получения требуемой температуры в режиме «контролируемой» прокатки.
Перед клетью 5В установлены летучие «маятниковые» ножницы с усилием резания 400т., предназначенные для отрезания неровных, дефектных передних концов раскатов, деления раскатов на две части по длине, а также для аварийной порезке металла на скрап.
При прокатке металла в системе калибров «ромб-квадрат», кантовка раскатов на 45о перед их задачей в ромбический калибр клети 5В, выполняется втулочным кантователем, установленным перед этой клетью.
Перед вводной арматурой клети 5В установлены калиброванные тянущие ролики.
В клеях НЗС прокатка металла ведется с небольшим межклетевым натяжением. Проектный режим прокатки круглых профилей предусматривал использование системы калибров «овал-круг-овал», а прокатку квадратных профилей – системы «ромб-квадрат». Раскаты с неравноосными поперечными сечениями – овальными и ромбическими выпускаются из вертикальных валков и от сваливания удерживаются вводными и выводными проводками: плоскими – перед и за клетями 1Ви 3В; перед клетями 2Г, 4Г, 6Г и 8Г установлены роликовые вводные проводки, а за этими клетями - вводные проводки скольжения.
Практика показала, что применение овальных калибров для прокатки раскатов квадратной формы затрудняло захват металла валками клети 1В и нередко приводило к сваливанию раскатов, поломкам роликов арматуры и застреванию металла в вводной роликовой коробке перед клетью 2Г.
Для повышения устойчивости раскатов с неравноосными сечениями в проектную калибровку клети 1В было внесено изменение - вместо овального или ромбического калибра применена «гладкая бочка» и установлена простейшая выводная арматура скольжения – плоские вкладыши в арматурной коробке. Такая калибровка используется как универсальная для всего сортамента стана и позволяет уменьшить массу валка на 1,2т (на 16%).
В роликовую коробку перед клетью 2Г устанавливаются цилиндрические ролики, стойкость которых возросла в 3 раза, в сравнении с роликами, спрофилированными для направления овальных раскатов в эту клеть. Изменение калибровки бочки валка клети 1В потребовало внесения корректив в проектную калибровку валков клети 2 Г – вместо круглого калибра выполняется «ящичный» калибр, форма которого очень близка к форме вертикального овального калибра клети 3В («стрельчатый» квадрат).
Эксплуатация чугунных валков на предчистовой и чистовой клетях стана позволила улучшить качество поверхности горячего проката и уменьшить расход валков. При прокатке круглых профилей диаметром 120мм и более, а также квадратов со стороной 110мм и более, используются прочные отбеленные двухслойные валки из легированного металла. Профили меньших размеров прокатывают на валках марок СПХН-45 и СПХН-49. При эксплуатации чугунных валков стойкость одного калибра возросла до (4…5) тыс.т. (т.е. в 2…2.5 раза ) в зависимости от размера прокатываемого профиля.
На стане внедрена технология наплавки бочек и колибров изношенных валков на более крупные размеры после износа бочек до минимального диаметра.
В процессе подготовки стана к прокатке заготовки (170х170) мм для ввода в эксплуатацию мелкосортно-среднесортного стана 350 комбината, разработан временный режим обжатий, изменены конструкции привалковой арматуры и проведена опытная прокатка партии металла. После окончания прокатки металла в клетях первой группы НЗС, раскаты направляются на участок пил горячей резки.
Технологией прокатки металла на стане предусмотрена равномерная загрузка линий пил. Для этой цели раскаты, длина которых превышает 62 м , перерезаются летучими ножницами. При нормальной работе стана , ножницы эксплуатируются в автоматическом режиме «старт – стоп», что позволяет обеспечить «безостаточный» раскрой металла по длине на участке пил горячей резки.
При отказе в работе пил горячей резки, летучие ножницы работают в режиме автоматической порезки раскатов на длину 15м, но при скорости прокатки до 1,4м/с. Такие раскаты размещаются на холодильниках стана и стелажах высотного промежуточного склада.
Перед ножницами установлены профилированные тянущие ролики, удерживающие разрезаемый раскат и служащие для синхронизации скоростей перерезаемого металла и ножей ножниц. Ножницы по скорости синхронизируются с главными электроприводами клетей 6Г и 8Г.
Обрезь металла (длина не более 1 м) падает под ножницы и собирается в короба.
За второй группой НЗС установлен поперечный шлеппер для распределения раскатов между линиями пил горячей резки.
В каждой линии пил установлено по одной стационарной пиле и по одной передвижной пиле.
Стационарными пилами отбираются пробы для лабораторных исследований и технологические пробы для контроля качества проката.
Перед стационарными пилами установлены клеймовочные машины для маркировки технологических проб, а за передвижными пилами – аналогич-ные по конструкции клеймовочные машин для нанесения маркировки на торцы нарезанных прутков.
Каждая клеймовочная машина имеет по две головки с клеймами, закрепленными на цифровых колесах. Головки установлены друг за другом, но на разной высоте, для нанесения на торец штанги двухстрочечной маркировки (номер плавки и код – условное обозначение марки стали).
Горячие прутки, транспортируемые рольгангами, торцами ударяются в клейма и на них остаются отпечатки. После удара раската, первая клеймовочная головка движется по круговой траектории и фиксируется улавливателем над рольгангом ( цикл работы – 2,5с). Затем пруток ударяется во вторую головку и на его торец наносится вторая строчка маркировки. После прохода прутка обе головки занимают исходное для маркировки (нижнее) положение.
Перестановка цифр на колесах маркировочной головки выполняется дистанционно оператором поста управления.
Машины для маркировки торцов постоянно находятся в линии прокатки, а машины для маркировки проб вводятся в линию прокатки только на время отбора проб.
На расстоянии три метра от каждой стационарной клеймовочной машины предусмотрено место для клеймовочных устройств с ручным набором клейм в специальную кассету.
Клеймовочная машина вводится в линию прокатки с помощью пневмопривода.
В каждой строчке маркировки имеется 8 знаков размером (10х7)мм.
Замаркированные прутки (штанги), в зависимости от технологического маршрута обработки в прокатном цехе направляются по двум потокам:
+ на четыре холодильника с шагающими решетками;
+ в три поточных термических печи с шагающими балками.
+ Рейки холодильников имеют профилированные зубья, форма и размеры которых обеспечивают поворот охлаждаемых прутков вокруг продольных осей симметрии во время их транспортировки, что создает условия для равномерного охлаждения и сохранения прямолинейности прутков.
Движущийся по холодильникам металл, порядка двух часов охлаждается увлажненным вентиляторным воздухом с 1000оС до 80оС.
Длина каждого холодильника 46м. Емкость четырех холодильников- 940т.
Последеформационная пауза, требуемая условиями деформационно-термического упрочнения металла в технологическом потоке стана, создается двухсекционным реечным шлеппером – холодильником, перемещающим горячие прутки шагающими балками с гидроприводом.
Металл, требующий поточной термической обработки, охлаждается на этом шлеппере-холодильнике до температуры поверхности (400…600)0С.
Охлажденный металл канатным передаточным шлеппером транспортируется на загрузочный рольганг термических печей. В термических печах стана 700- (в печах отжига металла) предус-мотрено два режима работы:
-проходной режим (ритм металла на стане);
-садочный режим (камерный).
Производительность печи определяется режимом ее работы, размером профиля, маркой стали проката и временем работы печи.
Производительность трех термических печей стана рассчитана на полное обеспечение двух агрегатов отделки проката термически обработанным металлом в объеме 1240000 тонн в год.
После термической обработки, металл по рольгангу передается на четыре холодильника для охлаждения до 800С.
Охлажденный металл взвешивается и передается на промежуточный высотный склад, где хранится на его стеллажах. Склад автоматизирован и обслуживается тремя кранами-штабелерами.
СТАН 350
Сортопрокатный цех № 2 имеет годовую производительность 1 млн. тонн, в том числе 700 тыс. тонн проката в прутках и 300 тыс. тонн в мотках.
В состав сортопрокатного цеха № 2 входят следующие технологические участки:
· поточного контроля и отделки исходной заготовки;
· мелкосортно-среднесортный стан 350;
· поточной термообработки мотков и прутков в трех проходных термических печах;
· внепоточного контроля и отделки прутков;
· термообработки в двух печах с защитной атмосферой.
Имеющееся в цехе оборудование позволяет использовать следующие передовые технологии производства проката.
1. Поточный контроль и отделка исходной заготовки. Вся исходная заготовка (квадрат 170 мм) подвергается правке, очистке от окалины, контролю поверхности и, при необходимости, абразивной зачистке дефектов.
2. Нагрев заготовки перед прокаткой производят в двух методических печах с шагающим подом. Предусмотрена технология низкотемпературного нагрева заготовки около (900*С), что обеспечивает снижение энергозатрат на 15 % и значительно снижает обезуглероживание проката. Имеется возможность горячего посада заготовки.
3. Окалина с поверхности заготовки удаляется водой высокого давления на установке гидросбива окалины.
4. Прокатка ведется в непрерывных линиях - мелкосортной и среднесортной. Высокая жесткость клетей, автоматическое согласование скорости клетей, система петлерегулирования в чистовой группе мелкосортной линии позволяют получить прокат высокой точности. За мелкосортной линией установлен калибрующий блок фирмы "КОКС". Горячекалиброванный прокат имеет допуск по диаметру *0,1 мм. В потоке стана установлено оборудование для контроля качества поверхности и геометрических размеров горячего проката. Прокат производится: в прутках длиной до 12 м (в пакетах массой до 10 т); в мотках (массой до 2,45 т).
5. Обе линии стана 350 укомплектованы установками ускоренного охлаждения проката. Использование технологии деформационно-термического упрочения позволяет получить оптимальное сочетание поверхностных характеристик проката для холодной высадки и волочения. Значительно сокращается количество окалины на поверхности проката и повышается ее травимость. Исключается или значительно сокращается дальнейшая термообработка проката. Использование ускоренного охлаждения позволяет получать высокопрочную арматуру.
6. Предусмотренная термическая обработка прутков и мотков в потоке стана в комплексе с деформационно-термическим упрочением позволяет получать широкий диапазон механических свойств и структуры проката.
7. Отделка проката вне потока предусматривает правку, контроль поверхностных и ультразвуковой контроль внутренних дефектов, выборочную абразивную зачистку, сплошную абразивную шлифовку, обточку прутков круглого проката. Точность проката после обточки соответствует квалитету h11. На установке "БУНТ-ПРУТОК" из мотков горячекатаного проката получают обточенные прутки длиной до 6 метров с точностью порезки +/- 5 мм. На установке предусмотрена полировка проката.
Термообработка прутков проката на участке проката на участке отделки вне потока производится в печах с защитной атмосферой, что позволяет исключить окисление и обезуглероживание проката.