Целью ознакомительной практики является знакомство студентов с процессами металлургического производства (процессы обработки металлов давлением: прокатка; коксохимическое, доменное и сталеплавильное производство) на Нижнетагильском Металлургическом Комбинате.
Нижнетагильский металлургический комбинат — крупный промышленный комплекс с полным технологическим циклом, включающим в себя огнеупорное, коксохимическое, доменное, сталеплавильное и прокатное производства; транспортные, ремонтные, энергетические подразделения.
На сегодняшний день Нижнетагильский комбинат, входящий в структуру горно-металлургической группы «Евраз Групп», является:
- одним из тридцати ведущих производителей стали в мире, а по объемам производства входит в пятерку крупнейших металлургических предприятий России;
- ведущим в России производителем металлопроката для железнодорожной отрасли: объемно-закаленных рельсов тяжелого типа, в том числе для эксплуатации в условиях низких температур, используемых на участках для скоростного совмещенного движения;
- железнодорожных колес и бандажей;
- профильного проката и осевой заготовки для вагоностроения;
- единственным в стране изготовителем двутавров и колонных профилей с параллельными гранями полок;
- одним из ведущих производителей крупносортового проката для строительства;
— крупнейшим в мире предприятием по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд по специальным технологиям в доменном и конвертерном переделах с извлечением ванадиевого шлака и выплавкой стали, природно-легированной ванадием. Тагильская сталь имеет повышенную ударную вязкость в условиях низких температур.
Кроме того, на НТМК производится: конструкционный прокат, ряд специальных профилей для машиностроения, мелющие шары, трубная, квадратная заготовки; слябы. В качестве товарной продукции выпускаются: кокс пековый, различные химические продукты, огнеупоры, стройматериалы.
На НТМК успешно реализуется программа технического перевооружения производства, которая учитывает современные тенденции развития мировой металлургии и рынка металлопродукции, а также растущие требования к охране окружающей среды.
кислородный конвертерный доменный цех
1. Краткая история завода
Нижнетагильский металлургический комбинат — индустриальный гигант, расположенный на правом берегу реки Тагил на площади около 1200 гектаров. Его история своими корнями уходит в начало XVIII века, когда у подножия горы Высокой был построен железоделательный завод.
Анализ производства на Новолипецком металлургическом комбинате
... НЛМК являются наименьшая среди всех металлургических компаний доля поставок на внутренний ... свыше 5 млн. т/год для производства полос из различных марок ... алюминия и его сплавов для Новолипецкого завода производительностью 1 млн. ... охлаждения полосы; 8. Моталка универсальная. Исходная заготовка: - толщина, мм 250 - ширина, ... также собственная ресурсная база - комбинат полностью покрывает потребности в руде ...
На появление металлургического завода в Нижнем Тагиле решающее влияние оказали несколько факторов: резкий рост потребности страны в металле, в связи с деятельностью царя-реформатора Петра I, направленной на модернизацию экономики; открытие горы Высокой — крупнейшего месторождения железной руды; деятельность известной русской промышленной династии Демидовых.
Представители династии в течении двух столетий активно участвовали в технологическом, культурном и торговом обмене между Россией и Западной Европой.
Наиболее крупным по составу металлургического оборудования и производственной мощности в империи Демидовых был Нижнетагильский завод.
Нижнетагильский завод возник у подножия горы Высокой, недра которой содержали богатейшие запасы железной руды. Известно, что 26 июля 1696 года в соответствии с указом Петра 1 верхотурскому воеводе Д. Протасьеву было отправлено предписание организовать поиск железных руд.
Уже в январе 1697 года была найдена магнитная руда в двух верстах от реки Тагил. Однако строительство завода задержалось более чем на 20 лет. Основной рабочей силой были крестьяне — государственные и крепостные.
Первый выпуск чугуна на Нижнетагильском заводе был произведён 25 декабря 1725 года. А через десять лет, в 1735 году, здесь имелось уже 4 домны. Максимальная суточная производительность доменных печей составляла 500 пудов чугуна при средней около 450 пудов. Дутьё осуществлялось огромными деревянными призматическими мехами. Чугун, по мере накопления в горне, выпускался на пол литейного двора в песчаные желоба-формы и после охлаждения разламывался на «штыки».
Продукция Демидовского завода: чугун (домница), кричное железо (молотовые фабрики) путём «отжима крицы (шлака)», так получали полосовое железо квадратного сечения. Этот способ в дальнейшем был вытеснен мартеновским способом производства стали.
Последнее в XVIII веке крупное событие в доменном деле Нижнетагильского завода было связано с введением мощных и дающих более ровное дутьё воздуходувок цилиндрического типа. В начале XIX века суточная выделка полосового железа составляла 23-25 пудов.
В течении первых сорока лет XIX века особое внимание уделялось улучшению экономических показателей доменного производства, и прежде всего, сокращению расхода древесного угля на единицу продукции.
Помимо кузниц, в которых производили тогда косы, сковородки, котлы, гвозди и т.п., появились сортовые и листовые прокатные станы, проволоку получали волочением. Появление паровых машин, заменивших громоздкий водяной привод станов, революционизировало развитие металлургической техники и транспорта (паровоз).
Открытие добычи коксующихся углей в Донбассе способствовало бурному развитию металлургии на юге России, т.к. себестоимость чугуна и стали была значительно меньше, чем при использовании древесного угля.
Кислородно-конвертерный цех (2)
... из которых здесь же и разрабатывались. На НТМК впервые в СССР построен кислородно-конвертерный цех, освоена выплавка чугуна из ванадийсодержащего сырья, разработана оригинальная технология термообработки ... НТМК" в 2010 - 2012 гг. Выполнение производственной программы ОАО "ЕВРАЗ НТМК" в 2011 году Финансовые результаты ОАО "ЕВРАЗ НТМК" в 2010 - 2012 гг., млн. руб. 2. Коксохимическое производство в ...
Развитие современной металлургии в Нижнем Тагиле началось после XVI съезда ВКП (б) в 1930 году, на котором было принято решение о создании в стране второй угольно-металлургической базы на Урале и Востоке.
Шло строительство предприятий Урало-Кузбасского бассейна: Магнитогорский и Кузнецкий металлургические комбинаты, Челябинский металлургический завод и др. На Нижнетагильском металлургическом заводе были построены цеха огнеупорного производства (1934 г), коксохимического производства (1940 г), доменные и мартеновские цехи (1940 г).
В 1950 г построен мартеновский цех №1, в 1963 г — конвертерный цех. Прокатные цехи: обжимной цех №1 (1947 г), рельсобалочный цех (1949 г), прокатный цех (листопрокатный, шаропрокатный и бандажнопрокатный станы) (1937 г), крупносортный цех (1959 г), колёсопрокатный стан (1955 г), обжимной цех №2 (блюминг «1500») (1974 г), цех прокатки широкополочных балок (1977 г).
В 1987 году состоялся последний выпуск чугуна, и демидовский завод, отработавший 262 года, выдавший за этот период 14 млн. тонн чугуна, был остановлен. Он стал составной частью музея-заповедника горнозаводского дела на Урале. К этому времени уже более 40 лет традиции демидовских мастеров продолжал Нижнетагильский металлургический комбинат, который выпустил первый чугун и сталь в 1940 году.
Становление предприятия пришлось на годы Великой Отечественной войны.
С металлургических заводов Юга и Центра было эвакуировано большое количество агрегатов. Так в июле-сентябре 1941 г. В здании бандажного цеха был установлен толстолистовой стан 3500. Этот стан в значительной части обеспечил танкостроительные заводы броневым листом. Он работал вплоть до 1997 года.
В годы войны велось интенсивное строительство. В этот период были построены коксовые батареи № 3 и 4 с комплексом химических цехов, доменная печь № 3, Лебяжинская обогатительная фабрика, Высокогорная агло-фабрика, обжиговые печи № 3, 4, 5, 6, механический, фасонно-литейный и кузнечный цеха. Началось строительство блюминга 1150, рельсобалочного цеха, мартеновского цеха № 1 и других объектов.
После войны на заводе продолжался ввод мощностей, осваивались новые технологии, многие из которых здесь же и разрабатывались. На НТМК впервые в СССР построен кислородно-конвертерный цех, освоена выплавка чугуна из ванадийсодержащего сырья, разработана оригинальная технология термообработки рельсов, построена одна из первых в мире машина непрерывного литья заготовок, самый крупный в Европе универсально-балочный стан. В конце 80-х годов XX века НТМК достиг наивысших показателей по производству продукции.
Рис. 1 Структурные подразделения НТМК
После получения полной хозяйственной самостоятельности, в 1992 году, была разработана программа технического перевооружения. Первый этап реконструкции успешно завершился в 2000 году, во многом благодаря приходу к управлению комбинатом компании «ЕвразХолдинг». Вхождение НТМК в состав группы «ЕвразХолдинг» позволило привлечь и рационально распределить значительные финансовые средства на модернизацию и обновление производства. Сейчас на НТМК начата эксплуатация четырёх машин непрерывной разливки стали с агрегатами печь-ковш и вакууматором, введён в строй новый мощный комплекс по переработке отвальных шлаков, нагревательная печь с шагающим подом, отделение слиткораздельных станков Вагнера. В 2004 году пущен новый прессопрокатный участок, введена автоматическая линия для полнопрофильной механической обработки колёс с системой ультразвукового контроля нового поколения, установка десульфурации чугуна, завершилась реконструкция доменных печей № 5 и 6. Проведённая реконструкция позволила вывести из эксплуатации ряд устаревших мощностей, улучшить производственные и финансово-экономические показатели работы комбината.
Коксование каменных углей
... степени метаморфизма, мацеральном составе и распределении минералов в исследуемом угле. Органическое вещество каменных углей, наблюдаемое под микроскопом в отраженном свете с масляной иммерсией, состоит из ... и состоит из прозрачной массы. Он наиболее распространен в углях идущих на коксование. 1.3 Неорганические составные части углей Твердое топливо состоит из сложных химических соединений, в ...
Основные показатели производственно-экономической деятельности ОАО «ЕВРАЗ НТМК» в 2010 — 2012 гг.
Выполнение производственной программы ОАО «ЕВРАЗ НТМК» в 2011 году
Финансовые результаты ОАО «ЕВРАЗ НТМК» в 2010 — 2012 гг., млн. руб.
В 2011 году по сравнению с 2010 годом показатель выручки от реализации вырос на + 25 433 млн. руб. (+30%); затраты на + 30 789 млн. руб. (+44 %).
При этом прибыль до налогообложения по сравнению с аналогичным периодом уменьшилась на 5 377 млн. руб. (-37%).
2. Коксохимическое производство
в пиролизе угля без доступа воздуха при
Рассмотрим процесс коксования более подробно. Основным сырьем этого процесса является уголь разных марок в зависимости от заказа. Перед загрузкой в коксовую печь угольная шихта измельчается до оптимальных размеров 0-3 мм. Компоненты шихты усредняются по составу на специальных складах, затем тщательно смешиваются.
После укладки шихты в печь и выравнивания поверхности шихты планиром печь тщательно герметизируется. Нагрев шихты в печи происходит только посредством теплопроводности от двух ее стен, внутри которых в отопительных простенках сжигается смесь доменного и коксового газов при температурах до 1350-1400°С. Уголь нагревается и из печи выходят летучие компоненты, выделяющиеся из шихты, газы немедленно отводятся из печи через специальные отверстия и отводятся в цех улавливания.
2.1 Стадии коксования
Различают следующие последовательно протекающие стадии коксования каменного угля.
1. Сушка угля при температуре до 100-120°С.
2. Нагрев угля до 300-350°С. Коксующийся уголь на этой стадии проходит лишь физический прогрев частиц без разрушения (деструкции) легкоплавких соединений — битумов, при распаде которых и выделяются летучие вещества. Так, высококачественный коксующийся кузнецкий уголь при нагреве до 300°С выделяет лишь до 12-15% всей массы летучих. Битумы в этом угле не разрушаются вплоть до плавления. Наоборот, некоксующийся уголь на этой стадии выделяет большую массу летучих компонентов, битумы в них подвергаются деструкции, уголь теряет способность плавиться; кокс из такого угля не может быть получен.
3. Размягчение и плавление угля при 350-500°С. Первыми плавятся легкоплавкие битумы. В образовавшемся первичном расплаве растворяется вся остальная масса угольной шихты. Лишь небольшая часть угольных частиц сохраняет свою индивидуальность и не растворяется в жидкой фазе.
Из расплава интенсивно выделяются летучие, что резко меняет его химический состав, увеличивает вязкость. Поры в коксе — это пузыри и трубки, по которым двигались летучие в массе расплава; стенки их твердеют и сохраняются затем в готовом продукте.
Установка замедленного коксования. Studlancer net закажи , курсовую, диплом!
... замедленного коксования (УЗК). В них происходит формирование и накопление нефтяного кокса - целевого продукта процесса, и, следовательно, правильно сконструированный аппарат определяет технико-экономические показатели работы ... задачи: Новизна работы состоит в предложении нового варианта реакторного узла коксования, в котором установлен циклон для очистки газов коксования от коксовой мелочи. ...
При 500-600 «С расплав затвердевает в виде первого, еще слабого в механическом отношении продукта — полукокса, содержащего обычно еще окаю 50 мас. % всех летучих исходной угольной шихты.
При 600-1100°С осуществляется многочасовое прокаливание кокса, что позволяет почти полностью удалить из него летучие, провести частичную графитизацию вещества кокса, т.е. превращение аморфного углерода в кристаллический гексагональный графит. Степень графитизации готового кокса оценивается, по экспериментальным данным, в 15-20%. Именно в ходе перекристаллизации и спекания вещества кокса при 600-1100°С его прочность и твердость возрастают в 30 — 40 раз.
На рис.1 показана форма рабочего пространства коксовой печи, которая представляет собой прямоугольный параллелепипед, слегка расширяющийся в сторону выдачи кокса. Процесс коксования идет в ней от двух продольных стен печи в направлении к оси печи (рис.2).
Так как объем готового коксового пирога обычно несколько меньше объема угольной шихты, по оси пирога образуется вертикальная трещина — «развал». Таким образом, длина куска кокса обычно составляет приблизительно половину ширины камеры коксовой печи.
Рис. 1. Камера коксовой печи, Рис. 2 Стадии коксования угля 1-шихта; 2 — пластический сбой;
/м3
Рис. 3. Распределение температур в коксовой печи по ее ширине. Общая ширина камеры печи 407 мм.
Температура в отопительных простенках 1300°С.
Цифры на кривых — время (ч) от начала коксования Особенно эффективен предварительный подогрев угольной шихты нагретым азотом в реакторе с кипящим слоем до 180-220°С. Как видно из данных рис. 3, при коксовании холодной влажной угольной шихты температура в осевой зоне коксовой печи (200 мм от стенки печи) даже через 11 часов после начала коксования составляет только 500°С. Она достигает 1000°С лишь через 14 ч. Подогрев шихты перед ее загрузкой в печь позволяет сократить период коксования до 6-8 ч, т.е. на 40-50%, повысить производительность коксовых печей в среднем в 2 раза. Во многих странах ощущается нехватка коксующихся углей, запасы которых невелики. Весьма характерным примером в этом отношении является современное положение Кузбасса, в котором только 7-12% всех запасов угля относятся к категории коксующихся.
2.2 Устройство коксовых печей
Процесс коксования осуществляется в коксовых печах. Каждая коксовая печь (рис. 4) снабжена двумя герметичными дверями по торцам. В своде печи имеются три отверстия для загрузки шихты из трех бункеров загрузочного вагона. Под печью располагаются кирпичные регенераторы. Грязный коксовый газ через газосборник и газоотводы направляется в химические цехи. С машинной стороны печь обслуживается перемещающимся по рельсовому пути коксовыталкивателем. С помощью штанги эта машина выталкивает коксовый пирог из печи. Предварительно с коксовой стороны двересъемная машина снимает дверь. Кокс направляется в тушильный вагон.
После тушения кокса водой он выгружается на наклонную рампу и конвейером направляется на коксосортировку. Коксовыталкиватель снабжен также перемещающейся по горизонтали штангой-планиром, с помощью которой выравнивается поверхность угольной загрузки перед началом коксования.
Технология производства чугуна
... выше производительность печи, ниже расход кокса и флюсов и лучше качество чугуна. Повышения содержания железа в доменной шихте достигают обогащением железных руд, а улучшения газопроницаемости шихты в доменной печи – окуксованием ... в доменную плавку не дают, его используют в качестве сырья в сернокислотной промышленности, а отходы в виде окисленного железа применяют при производстве агломерата. ...
Рис. 4 Вид коксовой батареи в разрезе Коксовая печь, 2,3 — герметичные двери печи, 4 — отверстия для загрузки печи шихтой (во время коксования отверстия герметично закрыты крышками), 5 — загрузочный вагон, 6 — газоотводы, 7 — отверстия для отвода грязного коксового газа, 8 — планир, 9 — штанга коксовыталкивателя, 10 — регенераторы, 11 — двересъемная машина, 12 — тушильный вагон.
Рис. 5 Общий вид современной коксовой батареи 1-приемный бункер для сырого угля, 2-отделение для дробления и смешения угля, 3 — распределительная башня, 4 — погрузочная тележка, 5-камера коксования, 6 — кокс, 7 — коксовыталкиватель, 8 — тушильный вагон, 9 — тушильная башня, 10 — поатформа для выгрузки охлажденного кокса, 11-отвод коксового газа.
Коксовые печи (объем каждой до 42 м 3 ) располагаются параллельно по 70 — 80 шт., образуя коксовую батарею (рис.5).
Ее обслуживают коксовыталкиватель, двересъемная машина, загрузочный и тушильный вагоны, распределительная угольная башня.
Печи разделяются полыми отопительными простенками, внутри которых сжигается смесь коксового и доменного газов и развиваются температуры до 1400°С. Через стенки печей тепло продуктов сгорания передается теплопроводностью к угольной шихте в рабочем пространстве каждой печи. Готовый пирог кокса выгружается в тушильный вагон и по традиционной технологии заливается водой (4-5 м /т кокса).
К сожалению, мгновенное охлаждение создает в кусках кокса значительные внутренние напряжения, измельчает кокс, увеличивает его способность стерскаться. Кроме того, в зависимости от расхода воды влажность кокса меняется в широких пределах (от 2 до 10%), что затрудняет шихтовку в доменном цехе. Тепло коксового пирога теряется при такой технологии безвозвратно. Современная прогрессивная технология сухого тушения кокса холодным азотом предложена Г. Вундерлихом (Германия) в 1917 г. По этой схеме раскаленный (1000-1050°С) кокс загружается сверху в бункер, через который непрерывно продувается азот. Теплый кокс (200-250°С) выдается из нижней части бункера. Нагретый азот направляется в пылеулавливатели, а затем в паровой котел, где получают перегретый до 450°С водяной пар. Таким образом удается почти полностью утилизировать теплоту коксового пирога, осуществить охлаждение кокса по щадящему графику, улучшить качество кокса и снизить до минимума его влажность (1,5-2,0%).
Расход циркулирующего по контуру охлаждения азота составляет в таких установках 75 000-80 000 м /ч. После парового котла остаточная теплота азота может быть использована для сушки и подогрева угольной шихты перед коксованием.
Содержание остаточных летучих веществ в коксе зависит от температуры и продолжительности коксования. По общепринятым техническим условиям, содержание летучих в коксе не должно превышать 1,5%. Одной из наиболее важных характеристик кокса является также содержание в нем 83-88% нелетучего углерода (в расчете на рабочее топливо).
К физико-химическим характеристикам кокса относятся его горючесть и реакционная способность. Современные представления о влиянии величины окислительных зон перед фурмами доменной печи на совершенство хода в большой мере согласуются со взглядами Банзена. Согласно этим представлениям, снижение горючести кокса увеличивает размер окислительных зон, облегчая опускание шихты в печи.
Реакционная способность кокса определяется величиной константы скорости его взаимодействия с двуокисью углерода при 1100°С. Промышленными опытами, проведенными в ФРГ, показано, что доменный кокс пониженной реакционной способности в меньшей степени реагирует с двуокисью углерода и в шахте доменных печей. Понижение реакционной способности кокса во всех случаях приводило к снижению удельного расхода кокса и повышению производительности печей.
Качество кокса во многом влияет на ход доменных печей. Прочный пористый кокс разрыхляет мелкие шихты, улучшая и газопроницаемость.
Слабый в механическом отношении кокс создает угрозу замусоривания горна коксовой пылью, ухудшает шихты в печи, снижая ее газопроницаемость. Химический состав и влажность кокса ежесменно проверяются заводскими лабораториями. Эти данные, дополненные сведениями о показателях прочности кокса, сообщаются затем персоналу доменного цеха, использующему полученную информацию при управлении ходом доменных печей.
Коксохимическое производство состоит из восьми основных и шести вспомогательных цехов. Основной деятельностью КХП является производство металлургического кокса для доменного цеха.
Коксовый цех №2 в составе четырех батарей типа ПК-2К с объемом камер 21,6 м 3 (1954-1957 пуска) производит кокс мокрого тушения. Коксовый цех №3 в составе двух батарей типа ПВР с объемом камер 41,3 м3 (1986, 1989 годов пуска) производит кокс сухого тушения. Коксование углей на КХП сочетается с глубокой переработкой коксохимического сырья. На производстве имеется единственная в России установка по получению чистых веществ пиридинового и хинолинового рядов, а также отделение по производству инден-кумароновых смол. Впервые в стране освоено производство крупнокристаллического сульфата аммония бессатураторным методом. Химические цехи: улавливания №2 и №3, пекококсовый, смолоперегонный и ректификации производят широкий спектр продукции. За годы работы на коксохимпроизводстве накоплен значительный опыт по содержанию и ремонту коксового оборудования, освоены и внедрены передовые достижения научно-технического прогресса: устойчивый срок эксплуатации коксовых батарей превышает 45 лет, освоены все виды горячих ремонтов кладки (двухсторонняя перекладка, керамическая сварка).
2.3 Достижение КХП
Впервые в мире — опыт горячей консервации пекококсовых печей; впервые в мире — техника избирательного дробления углей с применением кипящего слоя; впервые в бывшем СССР — получение крупнокристаллического сульфата аммония бессатураторным методом.
КХП НТМК единственное в России имеет:
установку по получению чистых веществ пиридинового и хинолинового ряда;
- отделение по производству инден-кумароновых смол.
В 1999 году в составе коксохимпроизводства был пущен участок по производству шлакообразующих смесей для машин непрерывной разливки стали конвертерного производства комбината. Здесь выпускаются 5 видов смесей для разливки низкоуглеродистой, низколегированной, легированной, среденеуглеродистой и высокоуглеродистой стали; для профилей: круглого, прямоугольного; слябовой и балочной заготовок, а также теплоизолирующая смесь для промежуточного ковша МНЛЗ. Разработана компьютерная программа, позволяющая рассчитывать компонентный состав смесей на основе исходного сырья.
В настоящее время КХП динамично развивается. Начат новый этап реконструкции коксохимпроизводства. В 2002 году пущена после реконструкции коксовая батарея №6 коксового цеха №2. Ведутся подготовительные работы к реконструкции коксовой батареи №5 и строительству нового отделения улавливания аммиака по технологии кругового фосфатного метода в цехе улавливания №2. Систематически ведутся работы по экологическим вопросам: улучшению работы системы беспылевой выдачи кокса, снижению содержания оксидов азота в дымовых газах коксовых батарей и уменьшению выбросов окиси углерода из камер УСТК. Внедряется коллекторная система улавливания выбросов в смолоперегонном цехе.
3. Доменный цех
Доменное производство является начальным звеном в цикле производства готового проката.
Доменное производство имеет в своём составе 6 доменных печей (ДП) Доменные печи №1-4 в настоящее время остановлены. Эти печи специализируются на выплавке ванадиевого чугуна для конвертерного передела на сталь и ванадиевый шлак; товарного чугуна. Доменные печи оборудованы сухими газоочистками. В составе доменного цеха имеется: рудный двор с кранами перегружателями, бункерная эстакада, гараж размораживания сыпучих материалов, отделение разливки чугуна в составе одной машины. Мощность доменного цеха 14 млн. т. чугуна в год.
Доменный цех представляет собой важнейшее звено в цепи производства товарной металлопродукции ОАО НТМК, ибо количество и качество произведенного в его печах чугуна напрямую определяет показатели работы комбината в целом.
В доменном цехе ОАО НТМК из окускованного сырья Качканарского ГОКа производится чугун, соответствующий требованиям стандарта СТП 102-12-2005 «Чугун ванадиевый». Производство осуществляется двумя доменными печами №5 и №6, полезным объемом 2200 мі каждая. Произведенный чугун отправляется в конверторный цех для производства стали и ванадиевого шлака. Излишки чугуна сливаются на разливочных машинах.
Побочными продуктами производства чугуна являются, колошниковая пыль (выгружается в железнодорожный транспорт и отправляется потребителям, как железосодержащий и горючий компонент аглошихты); доменный шлак (полностью перерабатывается в цехе переработки шлаков (ЦПШ)); доменный газ (после прохождения системы газоочистки распределяется между потребителями для энергетических нужд).
В 2004 году был проведен капитально-реконструктивный ремонт доменной печи № 6, в ходе которого полностью обновлено ее оборудование: использована современная система загрузки с бесконусным загрузочным устройством лоткового типа, внедрены укрытые желоба с аспирацией пылегазовых выбросов, применены новые огнеупорные материалы и средства автоматизации технологического процесса. Печь объемом 2200 м имеет годовую производительность 7 млн. тонн чугуна.
Мероприятия по реконструкции печи № 5 в основном одни и те же, что и на печи № 6: замена двухконусного загрузочного устройства бесконусным лоткового типа; внедрение современных систем охлаждения печи с использованием медных холодильников и современных систем газоочистки; оборудование литейных дворов комплексом гидравлических машин; оснащение печи современными средствами контроля и управления технологическими процессами. Полезный объем печи увеличился с 1719 до 2200 м, и в связи с этим усилили фундамент; заменили все металлоконструкции колошника и опорной системы; соорудили второй литейный двор, заменили всю верхнюю часть существующего литейного двора. Проектная производительность печи в 2006 году после реконструкции составила 1,7 млн чугуна в год. Текущая производительность печи 7 млн чугуна в год.
Чугун на комбинате выплавляют две доменные печи с суммарным объемом 4400 м 3 . Отработана уникальная технология выплавки чугуна.
Основной задачей доменного цеха является производство ванадиевого чугуна в соответствии с производственным планом, качества соответствующего стандарту СТП 102-12-2005 «Чугун ванадиевый», с соблюдением норм расхода кокса, железорудного сырья и энергоносителей.
3.1 Состав доменного цеха
В состав доменного цеха входят следующие технологические участки.
Рудный двор с бункерной эстакадой Здесь осуществляется выгрузка, складирование и распределение сырья для бесперебойной загрузки доменных печей.
Участок загрузки доменных печей Участок занимается эксплуатацией системы нижней загрузки т.е. забором компонентов шихты из бункеров бункерной эстакады и транспортировкой его на колошник доменных печей.
1. Доменные печи №5 и №6
Агрегаты с комплексом вспомогательного оборудования в которых происходит выплавка чугуна.
Воздухонагреватели Комплекс агрегатов для обеспечения доменных печей высокотемпературным дутьем.
Газоочистка Комплекс оборудования для выделения из доменного газа колошниковой пыли и влаги перед подачей его в цеховой газопровод.
2. Участок разливочных машин.
2 установки для слива чугуна из ковшей и формирования чугунных чушек.
Одним из участников доменного процесса является непосредственно человек — газовщик. Газовщик доменной печи осуществляет деятельность по обеспечению бесперебойной и высокопроизводительной работы воздухонагревательного хозяйства доменной печи, принимает участие в работе по остановке, задувке доменной печи, поддерживает установленный режим работы доменной печи в соответствии с требованиями производственно-технических инструкций, правил технической эксплуатации оборудования и охраны труда.
3.2 Общая схема доменного процесса
В доменной печи происходит непрерывное поступление шихтовых материалов, распределенных засыпным аппаратом на колошнике и непрерывное движение восстановительных газов от фурменных очагов через столб шихты к колошнику. Результатом взаимодействия этих потоков является накопление чугуна и шлака в нижней части доменной печи и постоянный отток отработавших восстановительных газов в верхней части печи. Шихтовые материалы во время пребывания в доменной печи претерпевают значительные физико-химические изменения, препятствующие прохождению сквозь их слои потока восстановительных газов. Правильное распределение материалов на колошнике минимизирует это плохое явление и дает возможность поддерживать оптимальную, для конкретных условий газопроницаемость столба шихтовых материалов и влиять на организацию газовых потоков в печи.
Сутью работы доменной печи является восстановление железа и “полезных» элементов из химических соединений, в которых они существуют в природных условиях. Основными восстановителями в доменном процессе являются углерод (С), монооксид углерода (СО) и водород (Н 2 ).
Реакция восстановления окислов железа непосредственно углеродом кокса называется прямым восстановлением. Косвенное восстановление — восстановление газообразными восстановителями (СО и Н2 ).
Железо на 70 — 80% восстанавливается в шахте (сухой зоне) газообразными восстановителями, а завершается процесс восстановления при температуре выше 1000 С при взаимодействии расплава с углеродом кокса в заплечиках и горне. Реакции прямого восстановления идут со значительным потреблением тепла, необходимо стремиться к минимизации их протекания. Образование чугуна и шлака Плавление шихтовых материалов происходит в определенном интервале температур. В распаре, при температуре выше 1000С, материал находится в пластично — вязком состоянии и здесь начинается образование жидкого шлака из пустой породы шихты. В стекающем вниз шлаке под действием возрастающих температур (1100 — 1500) С постепенно расплавляется вся пустая порода, а после сгорания кокса и его зола. Свежевосстановленное железо заметно науглероживается в твердом состоянии, что понижает его температуру плавления. Науглероженное железо содержащее около 4% углерода и до 4% примесей (Si, Mn, S, P и др.) плавится при температуре 1130 — 1150С и стекает виде капель чугуна в горн. Окончательный состав чугуна и шлака формируется после взаимодействия жидких продуктов плавки с раскаленным коксом в заплечиках и горне, а так же при фильтрации капель чугуна через слой шлака в нижней части горна — металлоприемнике. В заплечиках и горне углеродом кокса и чугуна восстанавливается основная доля трудновосстановимых элементов, входящих в состав чугуна (Si, Mn, V), из их оксидов, растворенных в шлаке. В горне чугун и шлак из — за различия в плотностях разделяются на несмешивающиеся слои. Чугун располагается на лещади, а шлак над ним, что предохраняет чугун от возможного окисления дутьем.
3.3 Техническая характеристика доменных печей
В табл. 1 представлены технические характеристики доменных печей.
Таблица 1. Техническая характеристика доменной печи
|
Наименование параметра |
Единица величины |
Значение параметра |
||
|
ДП5 |
ДП6 |
|||
|
1 Полезный объем 2 Полная высота 3 Полезная высота 4 Диаметр горна 5 Диаметр распара 6 Диаметр колошника 7 Высота мертвого слоя 8 Высота горна 9 Высота заплечиков 10 Высота распара 11 Высота охлаждаемой части шахты 12 Высота неохлаждаемой части шахты 13 Высота колошниковой защиты 14 Угол наклона шахты: неохлаждаемой части охлаждаемой части 15 Угол наклона заплечиков 16 Толщина огнеупорной кладки шахты 17 Сечение горна 18 Отношение: полная высота печи / диаметр распара диаметр распара / диаметр горна диаметр колошника / диаметр распара 19 Число воздушных фурм 20 Число чугунных леток |
м 3 мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм градус, мин градус, мин мм мм м 2 — — — шт. шт. |
2200 33910 29901 9800 11900 7100 2003 4600 5066 2603 12400 1) 3200 82°35′ 1) 78°57′ 200 2) 150 3) 75,39 2,85 1,21 0,597 22 2 |
2200 30530 26950 9700 12000 7100 1803 4600 4500 3000 9950 3700 1200 76°28′ 81°05′ 75°40′ 120 4) 73,86 2,54 1,237 0,592 22 2 |
|
Технические
1 . Номер 10,11
2. Тип компрессора ТКА-5500
3. Тип турбины К-22-90/2м
4. Паспортные параметры холодного дутья: давление 0,42 (4,2) МПа
5. Производительность, н. т. м 3 /мин 5200
Шихтовые материалы доменной плавки.
Кокс. Кокс в доменном процессе выполняет несколько функций и является источником тепла (топливом), восстановителем, разрыхлителем столба шихты, обеспечивает наличие фильтрующей насадки и получение восстановительных газов.
Требования к качеству кокса по СТП 102-21-2009
Железофлюс доменный ВГОК (СТО 05778402-097-2008).
Железофлюс используется при выплавке чугуна в качестве флюсующей и ванадиевой добавки в составе железорудной части шихты в количестве от 7 % до15 %. При использовании железофлюса сырой известняк в доменной шихте не используется. Необходимая основность доменного шлака выдерживается за счет количества и основности железофлюса.
Агломерат КГОК (ТУ 0721-005-00186938-2009)
Окатыши КГОК (ТУ 0722-003-00186938-2009)
Основным сырьем доменной плавки в условиях ОАО НТМК являются агломерат и окатыши Качканарского ГОКа. Основным преимуществом окатышей является их прочность в холодном состоянии, более высокое содержание железа. Однако агломерат обладает более высокой прочностью при восстановлении. Восстановимость окатышей выше, а содержание серы, при равной основности, больше.
4. Конвертерное производство стали
Конвертерный цех состоит из трех основных участков — выплавления, обработки и разливки стали, и шести вспомогательных цехов. До реконструкции цех выплавлял 3.5 млн. т. стали, а после реконструкции 4.2 млн. т. Были заменены три конвертера, и это позволило закрыть мартеновское производство стали, более экологически вредное, чем конвертер.
Кислородно-конвертерный цех способен выпускать почти все известные марки стали, приблизительно около 900, а также ванадиевый шлак.
4.1 История кислородно-конвертерного цеха
Кислородно-конвертерный цех №1 НТМК введен в эксплуатацию в 1963 году. Это был первый в СССР специально спроектированный и построенный кислородно-конвертерный цех с большегрузными в то время время 130-тонными конвертерами. Строительство цеха явилось одним из этапов реализации новой технологической схемы при решении проблемы обеспечения железорудным сырьем металлургии Среднего Урала, в частности НТМК, на основе вовлечения в производство качканарских ванадийсодержащих титано-магнетитовых руд. В связи с низким содержанием железа (16-17%) эффективность использования качканарских руд на всех стадиях их переработки — обогащение, окускование, выплавка чугуна, передел чугуна в сталь, базировалась на комплексном использовании продуктов передела и в первую очередь, ванадия. Разработка технологии передела чугуна в сталь с извлечением ванадия дуплекс-процессом в кислородных конвертерах Работа в ККЦ-1 уже в первый период вывело значительное число неудовлетворительных проектно-конструкторский решений, что устранялось в проектах последующих цехов СССР и определяло необходимость реконструкции конвертерного цеха №1 комбината.
Наиболее сложный и недостаточно отработанной с момента пуска цеха была и остаётся система газоотводящего тракта — котёл — утилизатор — газоочистка. В первом исполнении в системе газоотводящего тракта были установлены электрофильтры для обеспыливания дыма. Из-за низкой фиктивности они были демонтированы в первый год работы и агрегаты переведены полностью на мокрую газоочистку. Из-за низкой пропускной способности газоотводящего тракта во все периоды работы цеха продувка кислородом производится с относительно низкой интенсивностью.
Первоначальное размещение пультов управления рядом с конвертором, дымососов в главном здании не обеспечивало условий нормального и безопасного обслуживания агрегатов.
Неудовлетворительно были решены в проекте вопросы шлакоуборки под конвертером, подачи и загрузки металлолома в конвертер и ряд других.
Поэтому с 1963 по 2000 годы в ККЦ-1 выполнено поэтапно несколько реконструкций.
Этапы развития и реконструкции
1967 год — II очередь ККЦ №1. Установка 3-го конвертера, 2-го миксера 1300 тонн. Замена дымососов с выносом их в отдельно стоящее здание. Строительство отделения подготовки составов стрипперного отделения.
Мощность цеха по стали при работе дуплекс — процессом — 1,05 млн. тонн. Достигнуто производство 1,7 млн. тонн в год. Переработка ванадиевого чугуна на полупродукт и ванадиевый шлак — до 2,0 млн. тонн чугуна в год.
1978 — 79 гг. Строительство конвертера №4. Замена всех конвертеров на новые объёмом 135 м 3 , садкой 160 тонн. Соответственно реконструкция газоотводящего тракта (котёл, газоочистка).
В связи с установкой новых агрегатов — усиление конструкций главного здания, замена кранового оборудования, заливочных чугуновозных ковшей, сталеразливочных ковшей, развитие (удлинение) разливочных пролётов, строительство 2-го пролёта подготовки состава. Мощность цеха по стали — 3,0 млн. тонн в год.
1990 — 1995 гг. Замена всех 4-х конвертеров, отработавших двойной нормативный срок, на новые;
Замена котлов — охладителей на котлы серии ОКГ-100-3Р, позволяющие увеличить интенсивность продувки плавки кислородом с 280 до 400 м 3 в минуту.
Реконструкция газоочисток, замена дымососов на более производительные.
Однако остались невыполненными работы, связанные с энергообеспечением цеха (питательная вода для котлов — утилизаторов, грязный оборотный цикл и др.).
Мощность цеха по расчетам Уралгипромеза установлена 3,5 млн. тонн стали при переработке дуплекс — процессом 3,8 млн. тонн ванадиевого чугуна.
1993 — 2000 гг. Строительство отделения непрерывной разливки в составе 3-х машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Выбор типа МНЛЗ в 1990 — 91 годах был обусловлен передачей сортамента мартеновского цеха №2 в конверторный цех. Поэтому четырехручьевая МНЛЗ №1 запроектирована для разливки колёсобандажной стали в заготовки диаметром 430 мм. В ходе строительства эта МНЛЗ допроектирована для разливки рельсовой стали в заготовке сечением 300х360 мм. МНЛЗ №1 введена в эксплуатацию в 1995 году с проектной мощностью 7000 тыс. тонн стали в год. Проекты поставки оборудования МНЛЗ №1 выполнены австрийской фирмой Фест-Альпине Индустрианлагенбау (ФАИ) и Уралмаш заводом, МНЛЗ №2 комбинированного типа предназначена для отливки слябов сечением 240х1500 мм. под обеспечение действовавшего на комбинате толстолистового стана «3500» производительность 400 тыс. тонн листа в год. Кроме того, МНЛЗ №2 перестраивается в четырёхручьевой вариант с отливкой прямоугольных заготовок для обеспечения сортовых станов комбината. МНЛЗ №2 введена в эксплуатацию в 1996 году. К сожалению, в этом же году по решению дирекции комбината был остановлен толстолистовой стан. Поэтому отливка сляб на МНЛЗ №2 производится по экспортным заказам, по крайней мере, до ввода на комбинате нового толстолистового стана «5000». Мощность МНЛЗ №2 — 1,1 млн. тонн стали в год. Проект и поставки оборудования МНЛЗ-2 выполнены Уралмашем, АСУТП с участием ФАИ.
МНЛЗ №3 — комбинированного типа для отливки заготовок фигурного сечения с целью обеспечения проката крупных балок (с №60) на универсальном балочном стане. Кроме того, МНЛЗ №3 может перестраиваться на 2-х или 4-х ручьевой вариант для отливки заготовок прямоугольного сечения. Машина планируется вводом в 2000 году на мощность 700 — 900 тыс. тонн в год. В зависимости от сортамента заготовок.
Проект и поставка оборудования обеспечивается фирмой Фест-Альпине Индустрианлагенбау и Уралмаш заводом.
Одновременно с вводом МНЛЗ в отделение непрерывной разливки построены две установки доводки стали печь — ковш, вакууматор типа RH для дегазации, в основном, рельсовой и колёсобандажной стали. Эти установки спроектированы и поставлены фирмой ФАИ.
Выбор фирмы ФАИ для проектирования и поставок оборудования ОНРС обусловлен тем, что ФАИ и Уралмаш в 1990 году организовали совместную инжиниринговую фирму, а Уралмаш является поставщиком большей части оборудования для прокатных и других цехов комбината.
В конвертерном цехе №1 в процессе его 37 летней эксплуатации выполнено большое число исследований, разработок и внедрений новых технологий и агрегатов. Технология переработки ванадиевого чугуна дуплекс — процессом в кислородных конвертерах, разработанная и внедрённая на НТМК, является наиболее эффективной из известных в мире, и сфера её использования расширяется именно по опыту комбината.
В 1964 году в конвертерном цехе впервые в СССР разработана и внедрена трёхсопловая кислородная фурма, которая через месяц была внедрена во всех конвертерных цехах СССР.
В ККЦ №1 в своё время в числе первых цехов российской металлургии внедрены шиберные затворы в стальковшах вместо стопоров, продувка металла аргонам в ковшах во время выпуска, монолитная футировка ковшей. В последний период работы выполнен перевод стальковшей с шамотной на более стойкую футировку из основных и периклазоуглеродистых огнеупоров, внедрены горизонтальные стенды разогрева ковшей. В отделении непрерывной разливки освоены МЛЛЗ нового типа, агрегаты печь — ковш и вакууматор.
Максимальное производство стали в цехе составило 3,180 млн. тонн в 1988 году. К 2000 году конвертерный цех оснащен оборудованием для производства наиболее качественной стали.
4.2 Технологический процесс получения стали
На НТМК используется духлесс-процесс т.е. производство стали идет в 2 этапа: извлечение ванадиевого шлака и получение годного металла.
Чугун поступает в конвертерный цех в чугуновозных ковшах из доменного цеха (печь-ковшей 4 шт., вакууматоров 2 шт).
Вначале чугун попадает в миксерное отделение. Здесь идет усреднение чугуна по химическому составу и температуре. Также здесь идет некоторое охлаждение чугуна с помощью железорудных окатышей и агломерата.
Из миксера чугун попадает в конвертер. Опускается фурма, начинается продувка и наводится ванадиевый шлак, который впоследствии скачивается в шлаковозные чаши под конвертером. Ванадиевый шлак впоследствии идет на продажу, а металл-полупродукт на десульфурацию. Десульфурация металла-полупродукта происходит на установке десульфурации металла в конвертерном отделении. Так заканчивается первая стадия духлесс-процесса.
Вторая стадия начинается с того что обессеренный металл-полупродукт вновь поступает в конвертер, где он плавится в течении 35 минут. Металл заливается в конвертер, опускается фурма и начинается подача кислорода. Это вызывает уменьшение содержания углерода в металле. Количество подаваемого в конвертер кислорода и дополнительных материалов, таких как известь и доломит рассчитываются специальной системой. Добавочные материалы содержатся в бункерах расположенных над конвертером. Обычно их количество 6-8 штук. Вся плавка контролируется с пульта управления оператором. Он же наклоняет конвертер для взятия химического анализа и замера температуры. Проба металла отправляется в лабораторию, где робот сверлит в ней отверстие и с помощью спектрографического метода определяет точный состав металла. Химический анализ занимает в среднем 4 минуты.
По завершения продувки конвертер наклоняется и начинается выпуск металла и шлака. Температура выпуска металла составляет 1670 о . Так как шлак и металл имеют разную плотность, шлак будет плавать на поверхности металла. В конце слива плавки мы используем газодинамическую отсечку шлака. Там установлены инфракрасные камеры, которые видят границу металл-шлак и как только шлак начинает подходить к сталевыпускному отверстию клапан закрывает сталевыпускное отверстие. Таким образом, металл выходит из конвертера чистым.
В конце выпуска металла происходит раскисление и легирование стали различными легирующими материалами — ферросплавами, алюминий — содержащими материалами. В ковш после выпуска металла подаются легирующие элементы и раскислители. Шлак сливается в шлаковые чаши, которые отправляются на участок шлакораздела.
Здесь чаша переворачивается, и застывший шлак вываливается наружу. На шлак роняют тяжелую металлическую плиту, которая дробит шлак на куски. Металлические включения шлака извлекаются с помощью магнита, и впоследствии отправляются в конвертер. Оставшийся шлак отправляется на шлаковые отвалы.
Сталеразливочный ковш отправляется на участок внепечной обработки стали. Здесь происходит доводка металла по температуре и химическому составу. Во время этого три раза производится замер температуры и определяется химический состав стали. При определении химического анализа замеряется количество следующих элементов: C, Mn, Si, P,S, Al, Cr, Nb, Ni, Cu, Mo, V, Ti, Ca и B. Если требуется металл вакуумируют.
Затем металл отправляется на машину непрерывного литья заготовки. После затвердевания металла он проходит через измерительные ролики и попадает на машину газовой резки, которая разрезает металл на заготовки необходимой длины. При разрезании образуются наплывы, которые впоследствии также приходится отрезать. Слитки клеймятся специальной машиной — клеймителем. Впоследствии составляется паспорт плавки. Если того требует заказчик, металл может охлаждаться не естественным способом, а очень медленно. Для этого используются термоямы.
В отделе технического контроля в металле определяются внутренние дефекты. Для этого газокислородным резаком на поверхность металла наносится змейка. Затем металл осматривается на предмет наличия внешних дефектов. Металл укладывается кранами на складе и впоследствии вывозится с предприятия.
4.3 Оборудование кислородно-конвертерного цеха
Сталеразливочный ковш. Чаша ковша либо периклазо-карбидная, либо периклазо-углеродная. Стойкость футеровки ковша составляет около 800 плавок. Ремонт и перебор футеровки ковшей осуществляется на участке подготовки сталеразливочных ковшей.
Конвертер. Кислородный конвертер (рис.6) имеет цилиндрическую среднюю часть, коническую горловину и сферической формы днище. Футеровка конвертера имеет арматурный слой, прилегающий к металлическому кожуху и предохраняющий его от нагрева и рабочий слой, соприкасающийся с металлом, шлаком и газом. В настоящее время в конвертерном отделении имеется 4 конвертера объемом 300 тонн, но загрузка производится только на 160 тонн, для избегания разбрызгивания металла при продувке. Конвертеры оснащены устройствами донной продувки — со дна конвертера при помощи 12 труб подается Ar или N. Это способствует перемешиванию горячего металла и интенсифицирует процесс плавки. Конвертер также оборудован различными датчиками для избежания аварии. Например не позволяющими оператору провернуть конвертер вокруг своей оси.
Рис. 6. Кислородный конвертер.
Установка десульфурации металла. Позволяет снизить содержание серы в металле-полупродукте до 0.001-0.002%. Металл-полупродукт загружается в продувочную камеру и закрывается колпаковой тележкой. Фурма опускается в ковш и начинается продувка Ar и N. Газ несет с собой различные десульфурирующие элементы такие как гранулированный магний и флюодезированную известь. Эта известь обработана специальными маслами и придает металлу жидкотекучесть. Также известь выполняет функцию защиты от возгорания или взрыва магния. Десульфурация идет по следующей реакции:
