Электросталеплавильное производство стали - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Электросталеплавильное производство стали

Производство стали в электропечах

В настоящее время для выплавки стали широко применяют электропечи. Основными достоинствами электропечей являются:

  • возможность быстрого нагрева металла, что позволяет вводить в печь большое количество легирующих добавок;
  • возможность создать окислительную, восстановительную, нейтральную или вакуумную атмосферу, что позволяет выплавлять сталь любого состава, раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений;
  • возможность плавно и точно регулировать температуру металла.

Поэтому электропечи используют для выплавки высоколегированных, конструкционных, специальных сталей и сплавов.

Плавильные печи

Основное количество электростали выплавляют в дуговых печах. Доля стали, выплавляемой в индукционных печах, в общем объеме выплавки невелика.

Дуговая плавильная печь

Дуговая электропечь состоит из рабочего пространства с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты (рисунок 24). Плавку стали ведут в рабочем пространстве печи, ограниченным куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Она может быть основной (магнезитовой, магнезитохромитовой) или кислой (динасовой). В съемном своде расположены три цилиндрических электрода из графитизированной массы, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх или вниз, автоматически регулируя длину дуги. Печь питается трехфазным переменным током.

Шихтовые материалы загружают на под печи сверху в открываемое рабочее пространство. После их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев шихты осуществляется за счет тепла электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.

Для управления ходом плавки в печи имеются рабочее окно и отверстие для выпуска по желобу готовой стали (летка). С помощью поворотного механизма печь может наклоняться в сторону сталевыпускного отверстия или рабочего окна. Вместимость дуговых печей может составлять 0,5 – 400 т. В металлургических цехах используют электропечи с основной футеровкой, а в литейных – с кислой.
В основной дуговой печи можно осуществить плавку двух видов:

  • без окисления примесей методом переплава шихты из легированных отходов;
  • с окислением примесей на углеродистой шихте.

Плавка без окисления примесей

Шихта для такой плавки должна иметь низкое содержание фосфора и меньше, чем в выплавляемой стали, марганца и кремния. Производят нагрев и расплавление шихты. По сути это переплав. Однако в процессе плавки часть примесей окисляются (алюминий, титан, кремний, марганец).

После расплавления шихты из металла удаляют серу, наводя основной шлак. При необходимости науглероживают и доводят металл до заданного химического состава. Затем проводят диффузионное раскисление, подавая на шлак мелкораздробленный ферросилиций, алюминий, молотый кокс. Плавкой без окисления примесей выплавляют стали из отходов машиностроительных заводов.

Плавка с окислением примесей

Плавку применяют для производства конструкционных сталей и ведут на углеродистой шихте. В печь загружают шихту, состоящую из стального лома (

90%), чушкового передельного чугуна (до 10%), электродного боя или кокса для науглероживания металла и известь (2-3%) . Затем опускают электроды, включают ток и начинают плавку. Шихта под действием тепла дуги плавится, металл накапливается на подине печи. Во время плавления шихты кислородом воздуха, оксидами шихты окисляются железо, кремний, фосфор, марганец и частично углерод. Оксид кальция и оксиды железа образуют основной железистый шлак, способствующий удалению фосфора из металла.

После прогрева металла и шлака до температуры 1500 – 1550 °С в печь загружают руду и известь и проводят период кипения. Когда содержание углерода будет меньше заданного на 0,1%, кипение прекращают и удаляют из печи шлак. Затем проводят удаление серы и раскисление металла, доведение химического состава до заданного. Раскисление проводят осаждением и диффузионным методом. После удаления железистого шлака в печь подают раскислители (силикокальций, силикомарганец) для осаждающего раскисления. Затем в печь загружают известь, плавиковый шпат, шамотный бой для получения высокоосновного шлака. После расплавления флюсов и образования высокоосновного шлака на его поверхность вводят раскислительную смесь для диффузионного раскисления (известь, ферросилиций, плавиковый шпат, молотый кокс). Углерод кокса и кремний ферросилиция восстанавливают оксид железа в шлаке и содержание его в шлаке снижается.

В этот период создаются условия для удаления из металла серы, что объясняется высоким содержанием СаО в шлаке (около 60%), низким содержанием FeO (менее 0,5 %) и высокой температурой металла. Для определения химического состава металла берут пробы и при необходимости в печь вводят ферросплавы для получения заданного химического состава металла. Затем выполняют конечное раскисление стали и выпускают из печи в ковш.
В дуговых печах выплавляют высококачественные углеродистые стали. Это конструкционные, инструментальные, жаропрочные и жаростойкие стали.

Индукционная плавильная печь

Печь состоит из водоохлаждаемого индуктора, внутри которого находится тигель с металлической шихтой (рисунок 25). Через индуктор от генератора высокой частоты проходит переменный ток повышенной частоты. Ток создает переменный магнитный поток, пронизывая куски металла в тигле, наводит в них мощные вихревые токи, нагревающие металл до расплавления и необходимых температур перегрева. Тигель может быть изготовлен из кислых и основных огнеупоров. Емкость тигля составляет до 25 т.

В соответствии с заданным химическим составом металла при загрузке тщательно подбирают состав шихты. Необходимое для этого количество ферросплавов загружают на дно тигля вместе с шихтой. После расплавления шихты на поверхность металла загружают шлаковую смесь для уменьшения тепловых потерь металла и уменьшения угара легирующих элементов, а также для защиты его от насыщения газами.

При плавке в кислой печи после расплавления и удаления шлака наводят новый шлак с высоким содержанием SiO2. Металл раскисляют ферросилицием, ферромарганцем и алюминием перед выпуском его из печи. В печах с кислой футеровкой выплавляют конструкционные стали, легированные другими элементами.

В печах с основной футеровкой выплавляют высококачественные легированные стали с высоким содержанием марганца, никеля, титана, алюминия.
Индукционные печи имеют ряд преимуществ перед дуговыми. Основными их них являются:

  • отсутствие электрической дуги, что позволяет выплавлять сталь с низким содержанием углерода, газов и малым угаром элементов;
  • наличие электродинамических сил, которые перемешивают металл в печи способствуют выравниванию химического состава, всплыванию неметаллических включений;
  • небольшие размеры печей позволяют помещать их в камеры, где можно создать любую атмосферу или вакуум.

К недостаткам этих печей можно отнести:

  • недостаточная температура шлака для протекания металлургических процессов между металлом и шлаком;
  • малая стойкость футеровки, что приводит к частым ремонтам и остановкам.

Поэтому в индукционных печах выплавляют сталь из легированных отходов методом переплава или методом сплавления чистого шихтового железа и скрапа с добавкой ферросплавов.

Электросталеплавильное производство — ПОЛНЫЙ КОМПЛЕКТ ПРОГРЕССИВНЫХ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕШЕНИЙ

Точная настройка процесса производства стали в электропечах для оптимизации баланса шихтовых материалов, управления технологическим процессом, производственным циклом, логистикой и производительностью требует глубокого знания технологии и подробного анализа требований к производству стали.

Устойчивость при производстве стали востребована, как никогда ранее. Изменяющиеся условия рынка требуют от производителей, желающих сохранить конкурентоспособность, увеличения отдачи от их агрегатов. Компания Primetals Technologies предлагает заказчику ту электродуговую сталеплавильную печь, которая точно отвечает его требованиям. Наши предлагаемые агрегаты сочетают высокую производительность с максимальной эксплуатационной готовностью, они перерабатывают разнообразные шихтовые материалы и производят широкий сортамент стали без длительных настроек оборудования, что приводит к снижению темпов производства. В то же время снижаются как исходные капитальные, так и сквозные эксплуатационные затраты, а также воздействие электросталеплавильного передела на окружающую среду становится минимальным.

Преимущества электродуговых печей компании Primetals Technologies:

  • Высокая надежность вашего предприятия – гарантированное выполнение договорных соглашений;
  • На передовом краю инноваций – Primetals Technologies – это настоящий лидер: посмотрите, например, наша ДСП «Ultimate» обеспечивает макс. производительность, гибкое управление процессами и высокую эксплуатационную готовность, и наша ДСП «Quantum» является наиболее эффективной и экологичной печью в металлургии;
  • Краткосрочность пусковых работ – благодаря удобству эксплуатации системы в сочетании с компетенцией наших специалистов-технологов;
  • Высокое качество и минимальный риск простоев – благодаря высокой степени унификации компонентов системы;
  • Краткий период амортизации ваших инвестиций – благодаря низким расходным коэффициентам, высокому уровню эксплуатационной готовности и стабильной производительности.

Наши технологии

Высокая производительность: ДСП «Ultimate»

Концепция дсп «ultimate» основана на более, чем 40-летнем опыте и инновационном потенциале primetals technologies в области электродуговых печей. Буквально все в этом новом поколении печей «доведено до полного совершенства». Современная технология производства электростали и особенности конструкции обеспечивают максимальную эффективность печи, как в плане количества, так и качества. Крайне интенсивная подача энергии на уровне 1500 ква на тонну жидкой стали, инновационная технология горелок rcb для интенсификации процессов, а также увеличение размеров печи для завалки шихты одной корзиной объединены в одно целое только печью дсп «ultimate». Результат заключается в крайне сжатом пусковом периоде, что реально сказывается на увеличении производства. Например, дсп «ultimate» емкостью 120 тонн обеспечивает производительность аналогичную стандартной 180-тонной печи или при сохранении той же массы выпускаемой стали – производительность на 50% выше.

Высокий КПД: ДСП «Quantum»

Основываясь на оптимальной концепции нагрева и плавления, ДСП «Quantum» обеспечивает минимальные передельные затраты, максимальную производительность и должную экологичность. Благодаря эффективному использованию рекуперации энергии осуществляется 100% разогрев лома, в результате чего расход энергии составляет менее 280 кВтч/т. Это стало возможным благодаря трапециевидной шахте в сочетании в измененной системой удержания, в результате чего обеспечивается оптимальная подача лома и улучшение потоков отходящего газа, осуществляющее эффективную передачу тепла. В результате плавления лома в болоте большой емкости ванна ведет себя спокойно при самом низком из наиболее возможных уровне фликеров, что также поддерживает эффективность нагрева. В сочетании с прогрессивной системой бесшлакового выпуска стали из печи (конструкция сильфона FAST) данная новая концепция печи позволяет осуществлять загрузку, выпуск и закрытие выпускного отверстия «под напряжением».

Интеллектуальные системы автоматизации для производства стали

Наши решения в области автоматизации направлены на обеспечение высокой производительности и рентабельности в электросталеплавлении. Для широкого спектра агрегатов разной конструкции, производственных стратегий и шихтовых материалов разработаны обновляемые комплексные решения по автоматизации модульного и расширяемого типа.

Яркие примеры оптимизации работы ДСП с помощью автоматизации:

Система регулировки электродов

Система «Melt Expert» разработана на основе более чем 35-летнего опыта работы с известными системами регулировки электродов «Arcos» и «Simelt». Это полностью автоматическая система для регулировки электродов в трехфазных дуговых сталеплавильных печах и в агрегатах ковш-печь. «Melt Expert» – Система осуществляет регулирование и динамическую коррекцию электрической дуги, обеспечивая наиболее эффективное использование электроэнергии. «Condition monitoring» – Система отслеживания электродов и печного оборудования также включена в портфолио.

Оптимизация процесса в ДСП

Наша система оптимизации технологического процесса для ДСП поддерживает широкий спектр сталей, включая углеродистые, нержавеющие и специальные марки стали. Применение системы «Steel Expert» – комплекса металлургических технологических моделей для оптимизации процессов производства стали, ведет к снижению попыток по коррекции обработки стали, к минимальному количеству переназначенных плавок и к точному соблюдению жестких производственных графиков.

Читайте также:  Титан это металл или неметалл

Полномасштабная оптимизация процесса

«EAF Heatopt» – Целостная система оптимизации технологического процесса, сочетающая систему отслеживания отходящих газов ДСП и полномасштабную модель технологического процесса. Результаты непрерывно проводимого анализа отходящих газов ДСП и газового потока используются в полномасштабной модели технологического процесса для управления в замкнутом контуре горелками и узлами кислородной инжекции. Также осуществляется регулировка вдувания углерода для оптимизации режима наведения пенистого шлака. Применение данной системы направлено на повышение эффективности потребления энергии, электродов, кислорода и природного газа, а также выхода годного по металлу и производительности.

Следующие отличительные решения:

  • Печное распределительное устройство – Идеально адаптировано даже к самым крайним требованиям ДСП с дугой сверхвысокой мощности;
  • Lomas – Полностью автоматизированная система непрерывного измерения и анализа отходящих газов;
  • Fluid Guard – Сертифицированная система безопасности по определению утечек.

Завод Амурсталь

1) ДСП 125 №2 производства фирмы CONCAST (Италия) оборудована (год выпуска – 2007 )

– печным трансформатором мощностью 120 МВ·А;

– подиной с эркерным выпуском металла;

– механизмами подъема и опускания свода;

– механизмами отведения и наведения полупортала;

– механизмами наклона печи;

– гибкими токоподводящими кабелями;

– плакированными токопроводящими электрододержателями;

а) системой стеновых комбинированных газокислородных фурм горелок, угольных инжекторов;

б) системой бункеров для сыпучих материалов;

в) системой автоматизации управления весодозирующим комплексом;

г) площадкой для обслуживания отверстия эркера;

д) площадкой и стендом для перепуска электродов;

е) системой орошения электродов;

ж) системой вдувания угольной пыли.

Основные характеристики ДСП №2

Диаметр распада электродов

Угол наклона печи:

на полный выпуск металла

на выпуск металла (с «болотом»)

на скачивание шлака

Максимальная скорость наклона

Внутренний диаметр нижней части кожуха

Внутренний диаметр верхней части кожуха

(по водоохлаждаемым панелям)

Высота жидкой ванны (при 140 т металла)

Высота верхней части кожуха

Высота рабочего окна

Ширина рабочего окна

Толщина нижней части кожуха

Толщина футеровки подины

Толщина футеровки стен

Внешний диаметр свода

Диаметр отверстий для электродов

Количество водоохлаждаемых панелей

Состав и назначение вспомогательного оборудования ДСП.

В состав вспомогательного оборудования ДСП входят:

– шесть настенных системы CONSO (комбинированные газокислородные фурмы-горелки) по 6 МВт каждая;

– две системы CONSO, установленные на панели эксцентрикового выпуска плавки, по 6 МВт каждая;

– три инжектора углерода (с расходом от 10 до 80 кг в минуту);

– четыре кислородных фурмы с максимальным расходом 2800 нм3/час каждая.

Система комбинированных газокислородных фурм-горелок (КГКФГ).

Конструкция комбинированной газокислородной фурмы-горелки обеспечивает поочередное выполнение функций газогорелочного устройства и кислородной фурмы для подачи окислителя в жидкую ванну в зависимости от периода плавки.

В рабочем режиме устройство организует яркий факел с высокой проникающей способностью, эффективно используемый как при нагреве, так и при подрезке и осаждении шихты.

Технологичность и безопасность работы обеспечивается соответствующими тепловыми режимами. На первом этапе выполняется местный нагрев шихты в непосредственной близости от сопла до температуры (1200÷1300) °С при режимах работы организующих высокотемпературный, короткий факел. На втором этапе скорость истечения кислорода увеличивается до максимальной, обеспечивая прожигание в предварительно нагретом ломе канала и внедрение факела вглубь шихтовой массы. Выработанная кислородом полость является естественной камерой смешения, в которую подаются топливо и окислитель.

Использование КГКФГ в процессе выплавки позволяет решать следующие задачи:

– снизить расход электроэнергии и графитированных электродов;

– увеличить вводимую в ДСП мощность и производительность сталеплавильного агрегата;

Организация донного, эксцентричного выпуска металла из печи предусматривает наличие эркерного выступа (кармана) в футеровке подины печи. Данная область рабочего объема наиболее удалена от источника энергии (дуги) и как следствие процессы расплавления шихты и нагрева жидкой ванны отстают от горячих зон. Равномерность энергоснабжения обеспечивается двумя дополнительными горелками, установленными в горизонтальной эркерной панели.

Технология выплавки полупродукта в ДСП

Загрузка и доставка металлолома, для обеспечения шихтовки ДСП, осуществляется из цеха подготовки лома (ЦПЛ), при помощи контейнеров, расположенных на ж/д платформах и с участка пресс-ножниц Vezzani путем загрузки металлолома непосредственно в бадью, при помощи погрузчиков фирмы Fuchs с последующей транспортировкой в печной пролет скраповозом.

В шихтовом отделении ЭСПЦ, загрузка завалочных корзин производится путем кантовки контейнеров с ломом, мостовыми кранами.

Плавление и нагрев металла производится в автоматическом режиме в соответствии с утвержденным профилем плавки.

В период плавления в качестве источников дополнительной тепловой энергии используются КГКФГ, угольные инжекторы (УИ).

Время (момент) проведения подвалки определяется исходя из израсходованной электроэнергии и устойчивости горения электрических дуг.

К моменту полного расплавления отбирается проба металла на полный химический анализ, при этом температура металла должна быть в пределах (1540÷1580) °С.

Во время плавления для наведения шлака в печь присаживается шлакообразующие (известь, плавиковый шпат), через весодозирующий тракт для науглераживания и вспенивания шлака присаживается карбонизаторы (коксовая пыль, УСТК). Подача УСТК производится посредством работы угольных инжекторов. Карбонизатор подается для дополнительного ввода альтернативной энергии в печь за счет сжигания его в струе кислорода, снижение окислительного воздействия кислорода, подаваемого КГКФГ, для вспенивания печного шлака.

До начала окислительного периода шлак из печи удаляется самотеком.

Окислительный период начинается с момента первой пробы металла.

Задачи окислительного периода:

– удаление вредных примесей (фосфор) до значений, обеспечивающих заданный химический состав с учетом внепечной обработки стали на агрегате ковш-печь (АКП);

– получение содержания углерода и температуры стали перед выпуском плавки из печи согласно требованиям технологических карт для конкретной марки стали.

Для защиты футеровки печи от излучения дуг, окислительный период ведется с максимально возможным заглублением их в шлак. Для этого в течение всего периода шлак поддерживается во вспененном состоянии периодическими присадками карбонизатора, посредством угольных инжекторов и извести порциями по (250 ÷ 300) кг, через весодозирующий тракт.

При достижении температуры металла в печи (1600÷1660) °С металл выпускается в стальковш в зависимости от:

– количества присаживаемых на выпуске ферросплавов;

– продолжительности выдержки до обработки на АКП;

Содержание углерода в металле перед выпуском не должно превышать нижний марочный предел.

Содержание углерода перед выпуском металла определяется по показаниям прибора «MultiLab III Celox».

Раскисление и легирование металла осуществляется в стальковше во время выпуска плавки из печи с использованием следующих материалов: ферросилиция, силикомарганца, алюминия и других легирующих и раскисляющих материалов, согласно технологии для заданной марки стали изложенной в технологических картах.

Присадка раскислителей и ферросплавов производится через транс-портную систему подачи материалов во время выпуска, а также вручную (чушковый алюминий и др.).

После выпуска плавки ковш передается для доводки на АКП.

3) Агрегаты «ковш-печь» АКП-130 №2 – 2007 год

Технические характеристики агрегата «ковш-печь»

1 Емкость ковша, т

2 Диаметр кожуха ковша, мм

– в верхней части 3633

– в нижней части 3100

3 Высота ковша, мм 4065

4 Номинальная мощность трансформатора, МВ·А 22

5 Напряжение трансформатора, В

– высокое напряжение . 35000

– низкое напряжение 280 ÷ 98,5

6 Номинальная сила тока, кА 32

8 Напряжение цепей управления, В 220; 24

9 Напряжение силовых цепей приводов, В 380

10 Диаметр графитированных электродов, мм 400

11 Диаметр распада электродов, мм 680

12 Ход электрода, мм 2200

13 Номинальная скорость перемещения трех электродов

одновременно вверх, мм/с 75

14 Скорость нагрева металла, °С/мин 3 ÷ 5

15 Расход аргона (азота) на продувку

металла, м3/час 18 ÷ 24

Технология обработки металла на агрегате АКП

АКП №1 – однопозиционный; АКП №2 – двух позиционный

Основными задачами внепечной обработки металла на АКП являются:

– нагрев металла до заданной температуры;

– раскисление металла под основным шлаком;

– удаление неметаллических включений;

– дегазация и десульфурация металла;

– доводка металла по химическому составу. Микролегирование;

– усреднение температуры и химического состава металла по всему объему сталеразливочного ковша;

– согласование графика работы ДСП с МНЛЗ.

После выпуска плавки из ДСП сталеразливочный ковш с металлом передается на АКП.

В случае неготовности АКП к приему плавки стальковш передается на «стенд ожидания», где производится усреднительная продувка металла инертным газом, допускающая минимальное «оголение» металла. Во избежание дополнительных потерь температуры металла при продувке, стальковш, накрывается теплоизоляционной крышкой. Время пребывания стальковша на «стенде ожидания» лимитируется температурой металла перед началом внепечной обработки, которая должна быть не ниже 1520 °С. Падение температуры определяется исходя из начальной температуры металла и скорости его охлаждения, составляющей порядка (0,5 ÷ 1,5) °С/мин.

После установки стальковша с металлом «под свод» АКП устанавливается продувка металла инертным газом и производится измерение температуры.

Присадка шлакообразующих материалов производится в количестве, обеспечивающим достаточную жидкоподвижность шлака.

Перед началом нагрева металла производится раскисление шлака.

Для ускорения процесса наведения рафинировочного шлака, одновременно с началом присадки шлакообразующих материалов, производиться нагрев металла.

Подогрев производится при непрерывном перемешивании металла инертным газом.

Отбор пробы металла на полный химический анализ производится после (8 ÷ 12) минут усреднительной продувки, ориентируясь на состояние шлака.

Процесс десульфурации металла эффективно протекает при условии сочетания следующих факторов:

– присадка шлакообразующих материалов;

– интенсивная продувка под рафинировочным шлаком;

– нагрев металла и шлака.

Корректировка химического состава металла производится после наведения высокоосновного рафировочного шлака, из расчета получения целевого содержания элементов в заданной марке стали.

Через (2 ÷ 3) минуты после прохождения последней порции корректирующих добавок расход инертного газа уменьшается до (12 ÷ 18) м3/ч.

Отбор второй пробы металла на химический анализ производится через (5 ÷ 7) минут после корректировки и нагрева металла.

Окончательная корректировка по содержанию ведущих элементов в металле производится не позднее, чем за 10 минут до окончания доводки стали.

Затем производится модифицирование металла силикокальцием, в виде порошковой проволоки

После обработки металла на АКП производится «утепление» зеркала металла теплоизолирующей смесью (ТИС) или известью в количестве (150 ÷ 200) кг и ковш электромостовым краном передается на МНЛЗ.

4) МНЛЗ №1 изготовитель ЮУМЗ, г. Орск, год выпуска – 1985.

Сталеплавильное производство

Сталеплавильное производство, производство стали из стального лома и чугуна в сталеплавильных агрегатах металлургических фабрик. С. п. — второе звено в общем производственном цикле тёмной металлургии; другие главные звенья — получение чугуна в доменных печах (см. Доменное производство) и прокатка металлических слитков либо заготовок (см.

Прокатное производство). С. п. включает 2 главных технологических процесса — разливку и выплавку стали.

В современной металлургии наиболее значимые методы выплавки стали — кислородно-конвертерный процесс (см. кроме этого Конвертерное производство), мартеновский процесс (см. Мартеновское производство) и электросталеплавильный процесс (см. Электросталеплавильное производство.) Соотношение между этими видами С. п. изменяется: в случае если в начале 50-х гг.

20 в. в мартеновских печах выплавлялось около 80% создаваемой в мире стали, то уже к середине 70-х гг. главенствующее положение занял кислородно-конвертерный процесс, на долю которого приходится более половины всемирный выплавки стали.

Взятую в сталеплавильном агрегате сталь производят в разливочный ковш, а после этого или разливают в железные формы — изложницы, или направляют на установки постоянной разливки стали (автомобили постоянного литья); только около 2% всей создаваемой стали идёт на фасонное литьё. В следствии затвердевания металла получаются металлические слитки либо заготовки, каковые в будущем подвергают обработке давлением (прокатке, ковке).

Читайте также:  Напыление нитрид титана на металл

Постоянный метод разливки стали имеет неоспоримые преимущества перед разливкой в изложницы. Но до тех пор пока преобладающее количество металла разливается в изложницы. Разливка стали — важный этап С. п. организация и Технология разливки в значительной степени определяют уровень качества готового металла и количество отходов при последующем переделе металлических слитков.

В кислородно-конвертерном производстве преобладают конвертеры ёмкостью 100—350 т. Сортамент стали, приобретаемой этим методом, непрерывно расширяется, причём по качеству кислородно-конвертерная легированная сталь не уступает электростали и мартеновской стали соответствующих марок. Выплавка некоторых низколегированных сталей в кислородных конвертерах считается самая целесообразной не только по экономическим обстоятельствам, но и с позиций качества металла.

Так, сталь, предназначенную для холодной деформации (особенно для производства автолиста), на металлургических фабриках всей земли выплавляют в основном в кислородных конвертерах. Осваивается выплавка высоколегированной стали.

Главные направления развития кислородно-конвертерного процесса: интенсификация плавки (прежде всего продувки), увеличение стойкости футеровки, использование современных управления и средств контроля с применением ЭВМ, разработка новых технологических вариантов. Громадные возможности открывает перед кислородно-конвертерным процессом сочетание его с способами внепечного рафинирования металла.

Не обращая внимания на резкое сокращение доли мартеновского металла в общем количестве производства стали, роль мартеновского процесса в тёмной металлургии многих государств ещё высока. Применение кислорода, газа, высококачественных огнеупоровразрешает существенно интенсифицировать мартеновский процесс. Вместе с тем строительство новых мартеновских печей везде прекращено.

Перспективной считается перестройка действующих мартеновских печей на высокопроизводительные двухванные печи.

Во 2-й половине 20 в. отмечается заметное развитие электросталеплавильного производства, обусловленное рядом его преимуществ перед др. методами получения стали. В СССР действуют 200-т дуговые печи; проектируются печи номинальной ёмкостью 400 т. В Соединенных Штатах находится в эксплуатации самая большая в мире 360-т электропечь (1975). Ведутся работы по созданию 500—600-т электропечей (с шестью электродами).

Ответственная тенденция электросталеплавильного производства — большое повышение удельной мощности электропечей (с 250—300 до 500—600 ква/т и более). На металлургических фирмах некоторых государств внедрён предварительный подогрев шихты, разрешающий сократить длительность плавки, снизить расход электродов и электроэнергии.

Технико-экономические показатели современных дуговых печей говорят о целесообразности их применения для выплавки не только легированной, но и рядовой стали. Так, в электросталеплавильных цехах США часть рядового металла достигает 70%, в ФРГ — 50%. Хорошее влияние на развитие электрометаллургии стали окажет широкое промышленное освоение способов прямого получения железа, разрешающих создавать отличное сырьё для электропечей.

Применение металлизованной шихты для электроплавки (к примеру, металлизованных окатышей) разрешит сократить капитальные вложения на сооружение новых электросталеплавильных цехов и повысить производительность дуговых печей.

Одно из перспективных направлений развития С. п. — увеличение качества стали путём внепечного рафинирования. Громаднейшее промышленное значение имеют следующие способы: продувка металла в ковше либо особом агрегате инертными газами либо окислительными смесями; вакуумная обработка стали (см. Дегазация стали); обработка стали синтетическими шлаками.

Приблизительно в середине 60-х гг. начала интенсивно развиваться т. н. спецэлектрометаллургия, которая включает разные виды рафинирующих переплавов заготовки, взятой в простых сталеплавильных агрегатах (значительно чаще в дуговых либо индукционных печах). К ним относятся плавка в дуговых вакуумных печах и в индукционных вакуумных печах, электрошлаковый переплав, электроннолучевая плавка, плазменная плавка (см. Плазменная металлургия).

В следствии рафинирующего переплава исходный металл действенно очищается от неметаллических включений и др. нежелательных примесей, увеличиваются однородность и плотность его структуры, постоянно совершенствуются многие свойства стали.

В области разливки стали отмечается постоянное повышение доли непрерывно-литого металла. В середине 70-х гг. в мире трудится более чем 500 автомобилей постоянного литья (МНЛ) стали. Наибольшая в мире МНЛ, производительностью 1,9 млн. т стали в год, действует в Соединенных Штатах (1975). самоё широкое распространение приобретают МНЛ радиального типа. Выход готового продукта на лучших МНЛ мира достигает 96—99%.

Как при постоянном литье, так и при разливке стали в изложницы высокие технико-экономические результаты даёт замена стопорных устройств бесстопорными (шиберными) затворами — надёжными и надёжными в работе, разрешающими совершенно верно регулировать скорость разливки металла. Использование экзотермических шлакообразующих смесей разрешает улучшить поверхность приобретаемых слитков. Благодаря применению теплоизолирующих и экзотермических прибыльных надставок удаётся существенно сократить утраты металла.

К тенденциям С. п., как и тёмной металлургии в целом, направляться отнести предстоящую концентрацию производства, увеличение степени непрерывности всего технологического цикла, специализацию отдельных предприятий и цехов, что создаёт благоприятные условия для повышения качества и снижения себестоимости стали, с целью достижения автоматизации и высокой степени механизации всего металлургического процесса, внедрения электронно-вычислительных автомобилей и автоматизированных совокупностей управления. Громадное значение для развития С. п. имеют ведущиеся в ряде государств работы по созданию постоянного агрегата и сталеплавильного процесса длящего проведения (см. Сталеплавильный агрегат постоянного действия).

Мировое производство стали в 1974 превысило 700 млн. т, причём 136 млн. т было выплавлено в СССР. В промышленно развитых государствах на одного человека приходится 400—600 кг стали (в СССР более 500 кг). По некоторым прогнозам, к 2000 мировое производство наиболее значимого металла современности может достигнуть 2 млрд. т.

Лит.: Сталеплавильное производство. Справочник, под ред. А. М. Самарина, т. 1—2, М., 1964; Явойский В. И., Теория процессов производства стали, 2 изд., М., 1967; Лемпицкий В. В., Голиков И. Н., Склокин Н. Ф., Прогрессивные методы увеличения качества стали, М., 1968; Возможности развития разработки тёмной металлургии, М., 1973; Электрометаллургия ферросплавов и стали, М., 1974; Калинников Е. С., тенденции металлургия: и Чёрная реальность, М., 1975; Баптизманский В. И., Теория кислородно-конверторного процесса, М., 1975.

Читать также:

Обучающий фильм — Производство чугуна и стали

Связанные статьи:

Прокатное производство, получение путём прокатки из стали и др. металлов разных полуфабрикатов и изделий, и дополнительная обработка их с целью…

Электросталеплавильное производство, получение стали в электрических печах металлургических либо машиностроительных фабрик. Электросталь, предназначенная…

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Электросталеплавильное производство

Однако проблема практически полного улавливания пыли электродуговых печей, извлечения из нее ценных компонентов, прежде всего цветных металлов, и повторного их использования остается одной из важнейших в электросталеплавильном производстве . [31]

Выплавка стали в дуговых электропечах является одним из современных способов получения жидкой стали. Высокие технико-экономические показатели электросталеплавильного производства обусловливают непрерывное увеличение производства электростали. [32]

Торговая марка ДИДЬЕ – традиция качества огнеупорных материалов для практически всех отраслей промышленности с акцентом на специальную керамику. Комплексность поставок охватывает область производства чугуна, конвертерное и электросталеплавильное производство , вторичную металлургию. Разнообразность палитры продуктов дополняют материалы для цветной металлургии, различных промышленных печей, для производства извести и цемента ( система кладки ДАТ) с полной программой поставок стекольной промышленности. Дидье является лидером поставок огнеупоров для различных агрегатов химической промышленности и нефтепереработки, энергетики, установок сжигания отходов и охраны окружающей среды. [33]

В мартеновских печах в нашей стране выплавляют около 60 % всей стали преимущественно скрап-рудным процессом. Доля мартеновской стали в последние годы сокращается за счет развития кислородно-конверторного и электросталеплавильного производства . [34]

Но данные табл. 4.13 свидетельствуют о том, что справедливо это только для рядовых сталей. В случае выплавки легированных, специальных сталей ( а этим и характерно обычно электросталеплавильное производство ) составляющая ТТЧ ферросплавов может превышать в 1 5 и более раз всю остальную часть энергоемкости электростали. [35]

Прежде всего ( см. рис. 11.48), необходимо отметить важнейшую стратегическую закономерность, характерную для сталеплавильного производства, которая уже рассматривалась ранее [ 1 1 .64-1 1 .66] и вновь подтверждается большим количеством факторов, прямую зависимость энергоемкости от доли чугунав процессе производства. В этом случае в ряду рейтинга энергоемкости по возрастающей выстраивается следующая цепочка: карбюраторный мартеновский процесс, электросталеплавильное производство , мартеновский скрап и скрап – рудный процесс, двухванные печи и конвертерное производство. Определяющим при этом является сравнительно высокий уровень энергоемкости чугуна доменных печей и предельно низкий уровень энергоемкости стального лома. [36]

Значительно возросли мощности отдельных производств и цехов. Потребляемая мощность электросталеплавильного производства достигает 200 MB-А, коксохимического – 50 – 60 MB-А. Резко увеличиваются единичные мощности отдельных агрегатов и электроприемников. [37]

Резкое увеличение производства электростали началось с 60 – х годов, когда достижения в области электротехники ( оснащение дуговых печей мощными трансформаторами) позволило значительно повысить их производительность. Первые сверхмощные дуговые печи с удельной мощностью более 0 7 МВ-А / т стали появились в начале 70 – х годов. Интенсивное развитие электросталеплавильного производства обусловлено, прежде всего, тем, что оно требует меньших капиталовложений ( 100 – 150 долл. Гкал / т ( 328 6 кг у.т.) против 5 5 Гкал / т ( 785 7 кг у.т.), характеризуется меньшими издержками производства, расходом сырьевых материалов, выбросами в окружающую среду, быстрее реагирует на изменение потребностей по сортаменту и качеству проката, определяемых рынком потребителей. [38]

Позднее, в конце 1952 г., кислород нашел применение на заводе Днепроспецсталь. Эффективность использования кислорода в электросталеплавильном производстве трудно переоценить. Коренным образом была изменена технология выплавки стали ряда марок ответственного назначения и особенно сталей с высоким содержанием хрома и никеля. Примером этому может служить нержавеющая сталь типа 1Х18Н9Т, которая до применения кислорода была одной из наиболее трудных в выплавке. [39]

Керамическую связку формируют на основе низкожелезистого спеченного периклазового порошка. Плиты обжигают при температурах выше 1600 С и подвергают многократной пропитке. Эти плиты являются универсальными из-за высокой химической устойчивости и применяются в электросталеплавильном производстве . [40]

Еще более очевидны перспективы для электросталеплавильного производства в раз – вивающихся странах, в настоящее время, где годовое производство стали на душу населения составляет 49 кг при среднемировом уровне 149 кг. Совершенно очевидно, что это будут не интегрированные комплексы доменная печь – кислородный конвертер, а мини-заводы ( передельные или имеющие электросталеплавильное производство ), которые, например, в США на 30 % более прибыльны, чем интегрированные заводы. [41]

Значительные затраты теплоты на подогрев и плавление шихты, на протекание эндотермических реакций требует применения на многих плавильных агрегатах использования высококалорийного топлива. Спецификой высокотемпературных процессов в сталеварении является также необходимость использования кислорода. Как уже отмечалось, спецификой нашей страны является сохранение определенного парка мартеновских печей, которые еще обеспечивают около 20 % производства стали. В мартеновском, конверторном, электросталеплавильном производстве при продувке металла кислородом организуется своеобразный обращенный топливный факел: факел кислорода горит в окружении технологического топлива – оксида углерода. Получили распространение и погружные ( например, газокислородные) факелы. [42]

Показана эффективность улучшения газоплотности системы термообработки ковшей. Предложена защита рабочей поверхности теплоизолирующей крышки легкими муллитокремнеземис-тыми материалами. Модернизация ковшевого хозяйства электросталеплавильного производства завода была завершена с одновременным освоением нового горелочного устройства и энергосберегающей технологии обработки ковшей на вертикальных стендах. [44]

Широко применяются такие методы, как обработка жидкой стали в ковше синтетическим шлаком и аргоном, вакуумирование жидкого металла. Большую роль в развитии отечественной металлургии сыграли выдающиеся ученые нашей страны. К – Черно явяяется основополож никои научного металловедения, его труды по кристаллизации стали не потеряли своего значения и в настоящее время. Байков, М. А. Павлов, Н. С. Курнаков создали глубокие теоретические разработки в области восстановления металлов, доменного производства, физико-химического анализа, В. Е. Грум-Гржимайло, А. М. Самарии, М. М. Карнаухов заложили основы современного сталеплавильного и электросталеплавильного производства , академик И. П. Бардин известен во всем мире своими трудами в области доменного производства и организацией научных металлургических исследований. [45]

Читайте также:  Импульсное анодирование титана

Инновационные технологии в сталеплавильном производстве

Процесс Consteel

Процесс Consteel является инновационным решением в электросталеплавильном производстве, которое позволяет значительно экономить энергоресурсы и повышает эффективность и экологичность производства стали в электропечах.

Рис. 47. Схема установки Consteel: 1 – загрузка металлолома; 2 – конвейер; 3 – подогрев шихты горелками; 4 – отвод отходящих газов на установку газоочистки; 5 – подогрев шихты отходящими газами; 6 – электросталеплавильная печь; 7 – фурма для продувки ванны кислородом и углеродом

Особенностью этой технологии является непрерывная подача металлолома по конвейеру в электросталеплавильную печь (рис 47). Таким образом, процесс плавки становится фактически непрерывным. При этом обеспечивается постоянное плоское зеркало металла, над которым горят электроды, а расплавление поступающего металлолома происходит в ванне жидкого металла, что приводит к повышению стабильности процесса. Емкость таких печей составляет от 40 до 320 т. Внешний вид установки приведен на рис. 48.

Рис. 48. Внешний вид установки Consteel

В соответствии с технологией, шихта, с помощью электромагнитного крана, из вагонов подается на загрузочный конвейер, подогреваемый отходящими печными газами, который транспортирует ее к ДСП. Существует вариант технологии с дополнительными горелками, установленными над конвейером. Преимуществом процесса является отсутствие необходимости окускования металлолома, возможно использование даже стружки.

Подогретая шихта загружается в ДСП, где происходит ее расплавление в ванне жидкого металла. Отходящие с ДСП печные газы подогревают движущуюся по конвейеру шихту, после чего направляются на станцию газоочистки.

В отличие от загрузки, выпуск стали из печи осуществляется периодически, а для автоматического обнаружения шлака при выпуске используется устройство на основе инфракрасного датчика.

В печь также можно заливать жидкий чугун, который непрерывно подается в рабочее пространство печи по специальному футерованному желобу.

Преимущества технологии Consteel:

  • сокращение расхода электроэнергии на 80…120 кВт·ч/т и электродов за счет повышения стабильности процесса и подогрева шихты;
  • повышение производительности печи за счет непрерывности процесса;
  • лучшие условия для шлакообразования и более благоприятная атмосфера в печи.
  • повышение стойкости футеровки печи;
  • снижение более чем на 40% затрат на материально-техническое обеспечение, персонал и обработку отходов производства.
  • пониженное содержание FeO в шлаке, снижение содержания азота, фосфора и водорода в стали;
  • снижение уровня шума и повышение экологичности производства.

Двухкорпусные печи

Двухкорпусные печи в первую очередь характеризуются повышенной производительностью. Такая печь состоит из двух ванн (корпусов) и одной системы питания с одним (печь постоянного тока) или тремя (печь переменного тока) электродами, которые переставляются с одной ванны на другую. Схема расположения оборудования двухкорпусной печи постоянного тока приведена на рис. 49, а внешний вид на рис. 50.

Рис. 49. Схема двухкорпусной электросталеплавильной печи: 1 – корпус, в котором происходит подогрев шихты.; 2 –
корпус, в котором происходит выплавка стали; 3 – канал для отходящих газов; 4 – канал к системе газоочистки; 5 – электрод с держателем; 6 – положение электрода на второй стадии; 7 — электрические кабеля к верхнему электроду; 8 — электрические кабеля к нижнему электроду

Пока в одном корпусе идет плавка металла с помощью электродов в другом корпусе происходит подогрев шихты отходящими газами из первого корпуса или газовыми горелками. При этом время плавки сокращается на 40%, а за счет подогрева шихты достигается снижение расхода электроэнергии на 40…60 кВт·ч/т. Встречаются печи, в которых электроды установлены на двух ваннах, однако в этом случае теряется экономический эффект от сокращения капитальных затрат на строительство агрегата.

Рис. 50. Двухкорпусная сталеплавильная печь постоянного тока

Еще одним вариантом реализации двухкорпусных печей является агрегат CONARC (СONverter + electric ARC furnance). Этот агрегат также имеет два корпуса печи, но помимо одного комплекта электродов на нем установлена и фурма для подачи кислорода (как в конвертере). Внешний вид агрегата приведен на рис. 51. Преимуществом данного агрегата является возможность выплавки стали из жидкого чугуна и металлолома (или DRI) практически в любых пропорциях.

Рис. 51. Агрегат CONARC

Процесс выплавки стали разделен на две стадии (рис. 52). Вначале в один корпус заливают чугун, в печь устанавливают фурму и начинают продувку кислородом. На этой стадии производится обезуглероживание металла.

Рис. 52. Схема агрегата CONARC: 1, 2 – корпуса печи; 3 – кислородная фурма; 4 – электроды; 5 — газоотвод

Во избежание перегрева ванны из-за происходящих во время продувки процессов окисления углерода, кремния, марганца и фосфора, в печь добавляют охладители в виде металлолома или DRI. После завершения продувки, кислородную фурму переставляют на второй корпус (или отводят в сторону), а на первый корпус устанавливают электроды. На этой стадии в печь добавляют оставшееся количество твердой шихты и начинают ее расплавление с помощью электродов.

После достижения необходимой температуры металл выпускают в ковш. Затем процесс циклически повторяется снова. Таким образом, выплавка стали идет одновременно в двух корпусах печи, а электроды и фурма переставляются на них поочередно, что обеспечивает высокую производительность агрегата, которая на 30 % выше чем у двух обособленных агрегатов аналогичной емкости). Время плавки составляет от 40 до 60 мин.

Аналогичный принцип использован и в агрегате «Arcon-процесс», разработанном компанией «Concast Standard AG». Отличием является то, агрегат питается постоянным током и корпус агрегата фактически соответствует корпусу конвертера. Поскольку используется постоянный ток, то на агрегате установлено не три, а два электрода – один верхний графитовый и один донный пластинчатый медный электрод (см. рис. 49).

Агрегат «Arcon» имеет производительность 1,6 млн.т/год. В качестве металлошихты используют жидкий чугун (40%), гранулированный чугун (5%) и HBI (55%). Масса выпускаемой плавки — 170 т. Цикл работы каждого корпуса агрегата составляет 92 мин.

В целом, комбинация конвертера и дуговой печи в одном агрегате дает следующие преимущества по сравнению с обычной дуговой печью:

  • широкий выбор металлошихты;
  • высокая производительность;
  • низкий расход электроэнергии в результате использования химической энергии окисления примесей металлошихты;
  • уменьшение требуемой электрической мощности;
  • снижение удельного расхода электродов;
  • меньшее влияние на токоподводящие сети, возможность работы при маломощных электросетях;
  • снижение затрат на электрооборудование.

Шахтные электросталеплавильные печи

Особенностью конструкции шахтной электросталеплавильной печи является наличие шахты, в которой производится подогрев металлолома перед загрузкой его в печь. Такая шахта устанавливается сверху над сводом обычной дуговой печи. Шахт может быть одна или две. Температура до которой можно подогреть металлолом составляет 800 °С. Экономия электроэнергии за счет такого предварительного подогрева металлолома составляет 70…100 кВт·ч/т. Через шахту загружается до 60% металлолома, остальной (например крупногабаритный) загружается в саму ванну печи, для этого шахта отодвигается в сторону. Цикл плавки составляет 35…50 минут от выпуска до выпуска. Кроме экономии электроэнергии обеспечивается также сокращение расхода электродов на 30% и повышение производительности на 40%.

Данный процесс появился сравнительно недавно (в конце 80-х годов 20 века), поэтому поиск оптимальных конструкции такой печи продолжается. Рассмотрим два наиболее современных варианта.

SIMETAL EAF Quantum – самое современное конструкторское решение печи с подогревом металлома. На настоящий момент установлена только одна печь на заводе мексиканской сталелитейной компании Talleres y Aceros S.A. de C.V. (г. Тиаса).

Масса плавки по выпуску составляет 100 т, но при этом масса болота (металл и шлак, оставленный после предыдущего выпуска) составляет 70 т. Схема печи приведена на рис 53.

Рис. 53. Схема расположения оборудования печи SIMETAL EAF Quantum: 1 –бадья с металлоломом; 2 – загрузочный лоток; 3 – наклонный подъемник; 4 – система газоочистки; 5 — загрузочное устройство; 6 – шахта для подогрева шихты; 7 – ДСП; 8 – сталеразливочный ковш; 9 – держатель с электродами; 10 – трансформатор

Металлолом краном загружается в бадью и перегружается в подъемник, который поднимается на верх шахты и после открытия люка высыпается вовнутрь, где происходит его подогрев. В этой печи применена новая конструкция шахты, с удерживающими металлолом водоохлаждаемыми пальцами (рис. 54).

Рис. 54. Конструкция шахты печи SIMETAL EAF Quantum (а) и конструкция водоохлаждаемых пальцев (б)

После подогрева пальцы разводятся в стороны и металлолом высыпается в ванну печи. Всего за цикл плавки, продолжительность которого составляет 33 мин, предусмотрена подача трех порций металлолома. Продолжительность нагрева каждой порции – 9 минут. Выпуск металла осуществляется через канал в виде сифона (рис. 55) что позволяет наклонять печь всего на 4° и отсекать полностью шлак.

Рис. 55. Выпуск стали в печи SIMETAL EAF Quantum

Еще одним инновационным решением, которое совмещает в себе преимущество шахтных печей и печей с непрерывной загрузкой является система EPC (Environmental Preheating and Continuous Charging), которую разработали компании CVS MAKINA и KR Tec GmbH (Турция).

Схема печи с установкой EPC приведена на рис. 56.

Рис. 56. Дуговая печь с системой ЕРС: 1 — ДСП; 2 — система ЕРС; 3 – завалочная камера; 4 – система газоотвода; 5 – шахта для подогрева шихты; 6 – телескопический толкатель

Система ЕРС работает следующим образом (рис. 57). С помощью завалочной корзины шихта загружается в завалочную камеру системы EPС, через отрытую крышку (рис. 57, а).

Рис. 57. Схема работы установки ЕРС: а – загрузка шихты; б – нагрев; в – выгрузка шихты в печь; г – окончание выгрузки нагретой шихты и загрузка новой порции

В этой позиции передняя стенка завалочной камеры закрывает шахту (камеру предварительного нагрева) в которой уже подогревается первая порция шихты. Во время загрузки шихты в завалочную камеру процесс плавления в ДСП и процесс предварительного нагрева шихты не останавливаются.

После загрузки шихты из корзины в завалочную камеру крышка закрывается и с помощью гидравлических цилиндров завалочная камера помещается сверху шахты, в которую высыпается шихта для ее предварительного нагрева (рис. 57, б).

После подогрева шихты, с помощью толкателя часть ее ссыпается в пространство печи (рис 57, в), а затем происходит загрузка новой порции металлолома (рис 57, г).

Время плавки в печи, оснащенной системой ЕРС составляет 36 мин, масса плавки по выпуску – 100 т, температура подогрева шихты 800 °С.

Преимущества системы EPС:

  • энергосбережение до 100 кВт·ч/т;
  • увеличение производительности на 20%;
  • независимая завалка лома;
  • минимальный выброс пыли;
  • быстрая окупаемость (около 12 месяцев).

Источник: Скляр В. О. Инновационные и ресурсосберегающие технологии в металлургии. Учебное пособие. – Донецк.: ДонНТУ, 2014. – 224 с.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector