Отчет по практике: Организация производства на Магнитогорском металлургическом комбинате в электросталеплавильном цехе
1)малые печи вместимостью до 6 т, применяемые в основном в фасонолитейных цехах;
2)средние печи вместимостью 12...50 т;
3)крупные печи вместимостью 100 т и более (в России работают несколько ДСП вместимостью 200 т, за рубежом - 360 и 720 т).
Главные особенности организации работы современных ДСП сводятся к следующему:
1.Переход на упрощенную технологию, при которой в печи производят быстрое расплавление металлошихты, окисление углерода и фосфора, нагрев металла, удаление окислительного шлака. Окончательное рафинирование (десульфурация, дегазация и т.п.) и доводка металла осуществляются вне печи методами внепечной обработки.
2.Использование мощных и сверхмощных трансформаторов (до 1 МВ·А/т) и стремление к эффективному использованию этой мощности.
3.Возможно более полное использование тепла отходящих газов для предварительного подогрева металлошихты.
4.Применение для интенсификации процессов нагрева и расплавления металлошихты кислорода и топливно-кислородных горелок.
5.Использование водяного охлаждения элементов конструкции электропечи.
6. Стремление организовать непрерывный процесс плавления металлошихты.
В связи с этим в последнее время появляются новые конструкции ДСП и ДСППТ (шахтные печи, двухкорпусные агрегаты, печи с непрерывной загрузкой и др.). Удельный расход электроэнергии на ДСП и ДСППТ примерно одинаков и зависит от конструкции и вместимости печи, мощности трансформатора, вида и состав металлошиты, технологии плавки, предварительного подогрева металлошихты, использования технологических газов, альтернативных источников энергии и т. д. Если в классических электропечах в период плавления расход электроэнергии составляет 400...500 кВт·ч/т, то в современных агрегатах он сокращается до 200 кВт·ч/т и менее.
1.2 Шихтовые материалы
Основной составляющей шихты (обычно 75... 100 %) является металлический лом. К лому предъявляют те же требования, что и при выплавке стали в конвертерах. В частности, в ломе должно быть минимальное содержание нежелательных для данной марки стали примесей (обычно меди, никеля, фосфора). Лом не должен быть чрезмерно окисленным, так как ржавчина (гидрат оксида железа) вносит в металл водород. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивать его загрузку в печь в один прием (одной бадьей). Отходы и лом легированных сталей используют при выплавке стали, содержащей те же легирующие элементы. Это позволяет экономить дорогие ферросплавы.
В качестве лома применяют также продукты прямого восстановления обогащенных железных руд: металлизованные окатыши и губчатое железо. В этих материалах содержится 85...95 % железа, 0,5...2,0 % углерода и минимальное содержание примесей цветных металлов, фосфора и серы.
Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун (твердый или жидкий), кокс и электродный бой. Основное требование к чугуну - минимальное содержание фосфора.
В качестве шлакообразующих в основных печах используют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой. В качестве окислителей - агломерат, окатыши, окалину и другие твердые окислители, газообразный кислород. К этим материалам предъявляют те же требования, что и при выплавке стали в конвертерах. В неметаллических шихтовых материалах необходимо иметь максимальное содержание ведущего компонента (СаО, СаF2 , А12 Оз и т.п.), минимальное содержание вредных примесей (Р, S) и SiO2 .
В электросталеплавильном производстве для раскисления и легирования стали применяются практически все известные ферросплавы и легирующие материалы.
1.3 Технология плавки стали на свежей углеродистой шихте с окислением
Такая технология применяется на печах малой и средней вместимости (менее 50 т). Плавка состоит из следующих периодов: 1.) заправка печи; 2) загрузка шихты; 3) плавление; 4) окислительный период; 5) восстановительный период; 6) выпуск стали.
Заправка печи . Заправка предназначена для исправления изношенных или поврежденных участков огнеупорной футеровки печи. После выпуска очередной плавки с подины удаляют остатки металла и шлака. На поврежденные места забрасывают магнезитовый порошок сухой или со связующим веществом (каменноугольным пеком). Длительность заправки - 10... 15 мин.
Загрузка шихты . В печах малой и средней вместимости доля твердого чугуна в металлошихте не превышает 10 %. Для повышения содержания углерода часто используют электродный бой или кокс. Общее количество угдеродсодержащих материалов должно быть таким, чтобы содержание углерода в металлошихте превышало нижний предел его содержания в готовой стали на 0,3 % при выплавке высокоуглеродистых сталей, на 0,3...0,4 % при выплавке среднеуглеродистых и на 0,5 % для низкоуглеродистых. Для удаления из металла части фосфора во время плавления шихты загружают 2...3 % извести.
Загрузку шихты ведут бадьями или корзинами сверху в рабочее пространство, освобожденное от электродов и свода (на малых печах иногда загружают шихту завалочными машинами через загрузочное окно). В загрузочные устройства шихту укладывают в определенной последовательности: на дно кладут часть мелочи (для защиты подины от ударов тяжелых кусков), в центре укладывают крупный лом, по периферии - средний и сверху - оставшийся мелкий лом. Электродный бой и кокс кладут под слой крупного лома (для уменьшения угара). Плотная укладка шихты улучшает ее проводимость, обеспечивает устойчивое горение дуги и ускоряет плавление.
Плавление . После окончания завалки в печь опускают электроды почти до касания с шихтой и включают ток. Под действием высоких температур дуг шихта под электродами плавится, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте «колодцы» и достигая крайнего нижнего положения. По мере увеличения количества жидкого металла электроды автоматически поднимаются, так как система автоматики поддерживает длину дуги постоянной.
Плавление ведут при максимальной мощности трансформатора. На печах вместимостью 25...50 т и более для ускорения плавления осуществляется вращение ванны. При этом, когда электроды в шихте проплавят три «колодца», свод и электроды приподнимают, печь поворачивают сначала в одну сторону на 40°, проплавляют колодцы в новых местах, а затем поворачивают печь в другую сторону на 80°. Таким образом проплавляют девять «колодцев».
В период плавления важное значение имеет раннее шлакообразование. Шлак предохраняет металл от насыщения газами и науглероживания электродами. Если в завалку не давали известь, то ее подают в «колодцы» порциями с общим расходом 1.. .3 % от массы металла.
За время плавления (1...3 ч в зависимости от мощности трансформатора) полностью окисляется кремний, 40...60 % марганца, происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы, а также частично окисляются углерод и железо. В зоне электрических дуг испаряется от 2 до 5 % металла. В окислительных процессах принимают участие кислород воздуха и оксидов железа, поступающих с металлошихтой в виде окалины и ржавчины. Шлак формируется из продуктов окисления элементов метал-лошихты, компонентов извести, заправочных материалов и футеровки, а также мусора, поступающего с металлошихтой. В шлаке конца периода плавления обычно содержится, %: 35...40 СаО; 15...25 SiO2 ; 8...15 Мg0; 5...20 FеО; 5... 10 МnО; 3...7 А12 03 ; 0,5...1,2 Р2 05 .
Для ускорения плавления иногда применяют газокислородные горелки, вводимые в рабочее пространство через свод или стенки печи. За счет тепла от сжигания топлива сокращается длительность плавления и расход электроэнергии (на 10... 15 %). Часто применяют продувку металла кислородом, который вводится с помощью фурм после расплавления 3/4 шихты. Тепло от окисления железа, кремния, марганца и других элементов металла ускоряет расплавление остатков лома. При расходе кислорода 4.. .6 м3 /т длительность плавления сокращается на 10.. .20 мин.
Расход электроэнергии за время плавления составляет 400...480кВт·ч/т.
Окислительный период . В окислительный период успешно решаются следующие основные задачи: а) уменьшение содержания фосфора в металле до минимально необходимого уровня; б) уменьшение содержания газов в металле (водорода и азота); в) нагрев металла до температуры, близкой к температуре выпуска (на 120...130°С выше температуры ликвидуса); г) окисление углерода до нижнего предела, определяемого маркой выплавляемой стали.