Тема: ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ МАРКИ 20ХГ2С В УСЛОВИЯХ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ЦЕХА ПАО «ЧМК»

На протяжении многих столетий сталь была, и в обозримой перспективе остается главным конструкционным материалом нашей цивилизации [1].
Производство стали зарождалось как тигельная плавка, пудлинговый процесс и другие, которые давно отошли в прошлое [2], потому что не могли в достаточной мере удовлетворить потребности в металле, вызванные увеличением масштабов железнодорожного строительства, судостроения, машиностроения, развитием военной техники и т. п. [3].
Конвертерный процесс возник в середине Х1Х в. Простота конструкции сталеплавильного агрегата и низкая энергоёмкость технологического процесса совершили революционные преобразования в теории и практике металлургии железа [4].
Английский изобретатель Генри Бессемер предложил использовать тепло, выделяющееся в результате процессов окисления примесей, и в первую очередь - кремния, для дополнительного разогрева материалов, находящихся в сталеплавильном агрегате [1]. Бессемеровский конвертер представлял собой сосуд грушевидной формы со скошенной горловиной и кислой - динасовой (% SiO2 - более 96 %) футеровкой. В конвертер заливали жидкий чугун и продували его воздухом в течение 10-15 мин через фурмы, расположенные в днище конвертера. Тепло, выделяющееся при окислении примесей, обеспечивало разогрев стали до температуры выпуска 1580-1600 °С.
В 1878-1879 гг. англичанин Сидней Томас модернизировал конвертер Бессемера, заменив кислую футеровку на основную - доломитовую (CaO-MgO), что позволило перерабатывать в сталь высокофосфористые чугуны Западной Европы [1].
Главным достижением технической мысли в области черной металлургии было изобретение кислородно-конвертерного процесса, который занял первое место в мировой практике среди различных процессов производства стали [5].
Появление этого процесса по существу произвело революционный переворот в производстве стали.
Сущность классического кислородно-конвертерного процесса получения стали заключается в проведении окислительного рафинирования металла в конвертере, используя в качестве основного реагента газообразные окислители, и нагреве металла без подвода тепла из внешних источников за счет физического тепла жидкого чугуна и тепла экзотермических реакций; в раскислении и легировании металла в ковше [6].
По сравнению с бессемеровским и томасовским процессами кислородно-конвертерный процесс имеет преимущества: низкое содержание азота в стали, возможность использования значительного количества скрапа (до 20-23 % вместо ~ 3 %) глубокая дефосфорация, происходящая с самого начала процесса (в бессемеровском конвертере дефосфорация не происходит) [7].
Современный кислородно-конвертерный комплекс включает: конвертер, агрегат комплексной обработки сталей (АКОС) и машину непрерывной разливки сталей (МНРС) [1].
Благодаря своим преимуществам кислородно-конвертерный процесс на достаточно продолжительное время (25-50 лет) останется основным способом производства сталей. В это время будут разработаны новые, более эффективные сочетания конвертерных и электросталеплавильных процессов.
Предметом исследования является кислородно - конвертерное производство стали. Объект исследования ВКР - это оборудование и технология получения стали марки 20ХГ2С.
Целью ВКР является разработать технологию производства заданной марки стали в условиях кислородно-конвертерного цеха ПАО «ЧМК», изучить особенности ее плавки и внепечного легирования.
Задачи ВКР:
- технико-экономическое обоснование проекта;
- описание цеха с указанием основных его пролетов и применяемое в цехе
основное и вспомогательное оборудование на всех этапах технологического процесса;
- расчет количества основного и вспомогательного технологического оборудования;
- разработка и описание технологии производства стали 20ХГ2С: этапы подготовки конвертера к плавке, последовательность загрузки шихтовых материалов, раскислителей, легирующих элементов и их марки, периоды и время продувки расплава кислородом, доводки расплава в агрегате «печь-ковш»;
- расчет материального баланса плавки в конвертере и в агрегате «печь- ковш» с указанием химических составов шихтовых материалов, раскислителей, ферросплавов, периодов плавки и доводки металла;
- описание специальной части работы, которая содержит современные способы эффективного повышения стойкости футеровки конвертера с целью снижения затрат на ее замену, применяемое оборудование;
- рассмотрение вопросов по охране труда и окружающей среды, которые описывают основные меры предупреждения травматизма в конвертерном цехе, вещества, выделяемые в цехе на этапах технологического процесса и оборудование, необходимое к установке для снижения выбросов в атмосферу цеха и окружающую среду.

Купить

В ходе работы разработана технология производства стали 20ХГ2С на базе кислородно-конвертерного цеха предприятия ПАО «ЧМК», рассчитано количество и выбран состав основного и вспомогательного оборудования для производства 1 млн. тонн непрерывно литой заготовки в год. В результате расчета был принят кислородный конвертер емкостью по жидкой стали 100 т, 1 установка «Печь-ковш», 2 МНЛЗ.
В ВКР рассмотрены конструкция кислородного конвертера, его футеровка, вспомогательное оборудование - кислородная фурма, основные этапы технологического процесса плавки в кислородном конвертере, подготовка его к плавке, дутьевой режим, раскисление, выпуск и доводка стали, а также процесс внепечного легирования.
В расчетной части были определены состав и количество шихтовых материалов, раскислителей, легирующих элементов; рассчитан материальный баланс конвертерной плавки и доводки сплава в «печи-ковше».
С целью продления срока службы футеровки конвертера для снижения затрат на ее замену в специальной части были рассмотрены приемы по уходу за футеровкой: нанесение шлакового гарнисажа и локальное торкетирование, которые позволяют увеличить количество плавок в среднем до 6000.
В разделе охрана труда и окружающей среды освещены основные опасные и вредные факторы при работе в конвертерном цехе, разработаны мероприятия по исключению травматизма и сохранности здоровья работающего персонала.
Основными задачами охраны окружающей среды являются снижение выбросов вредных веществ в воздух рабочей зоны, а также внедрение мер, позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду. К таким мерам относятся установка специального оборудования в цехе и организация замкнутого цикла переработки отходов.

Купить