Проект технологии производства стали марки 3сп с целью экономии алюминиевой катанки при раскислении в условиях ЦВОКС СП ПАО «Северстал

Для ускорения процесса шлакообразования применяется плавиковый шпат в кусках размером не более 100мм в поперечнике с массовой долей фтористого кальция не менее 55% (ГОСТ 7618-70). Допускается использование боксита в соотношении от 1:1 до 4:1.

Плавиковый шпат должен быть воздушно-сухим. Боксит применяется после просушивания в сушильных барабанах ИДЦ.

Стандарт на продукцию -ТУ-105- 748-05

Наименование продукции-холоднокатонная полоса с обрезной кромкой

Состояние материала-отжиг.

Размеры:

Толщина:0,30-0,45мм

Ширина:900-1110мм

Сложность исполнения-по ТУ 14-105-748-05.Состояние поверхности-матовое. Шероховатость Ка:0,6-1,6мкм.Величина зерна феррита-6-9 номер по ГОСТ 5639.Структурно-свободный цементит-не более 3 балла.

Технологический маршрут: КП, ЛПЦ-2, ПХЛ.

Технологическая операция:

Выплавка ОК 105-40-13-01.00.4

Выпуск стали ОК 105-13-02.00.4

Внепечная обработка ОК 105-13-03.00.9

Разливка (через УНРС) ОК 105-13-04.01.1

Чугун жидкий 256 тоннЛом (пакеты из переработки, обрезь от проката, обрезь МНЛЗ, недоливки, прокат круглый горячекатаный, скрап ст. стал, пр-ва г.б). Итого металлошихты 168.3 тонн

Расход материалов (кол-во кг/т):

1-ФерроМарганец доменный (FEMN78) -0/42

2-Мп Электротехнический (FEMN88) -0.3

3-Мп металлический (MN) -0.181

4-ФерроСилиций -65 (FESI65) -0.243

5-Силико Марганец (SMN17) -1.326

6-Алюминевая сечка (AL SEC) - 0.267

7-Алюмин вторичный (АL2) -0.24

8-Алюминевая катанка (АLКАТ) -1.3259

Алюмин пирамидки (АL РIR) -0.008

Итого ферросплавов: 3.716

 

 

 

 

 

 

1.3 Характеристика технологического  оборудования  для выплавки и  внепечной обработки стали –  конвертер, УДМ, УПК.

 

Сталеплавильные агрегаты    для   производства   стали   различаются между собой   по источнику энергии,    необходимой для   нагрева    металла

нагрева металла до требуемой температуры. В конвертерах нагрев происходит за счет тепла, выделяющегося при окислении железа, углерода и других примесей.

Сущность производства стали в конвертерах заключается в том, что при вдувании газообразного кислорода в металл происходит окисление железа, углерода, кремния и марганца.

В результате протекания этих реакций выделяется тепло, обеспечивающее не только нагрев металла, но и возможность перерабатывать до 30 % металлолома. Продукты реакции окисления железа, марганца и кремния образуют первичный шлак, который может интенсивно растворять футеровку. Для предотвращения разрушения футеровки в конвертер добавляют известь. Шлак с высоким содержанием СаО слабо взаимодействует с футеровкой. Кроме того, такой шлак обеспечивает рафинирование стали от

          фосфора  и частично от серы.

-

 

Рис. 1. Общий вид конвертера с верхней продувкой:

1 — опорный подшипник; 2— цапфа; 3 — кожух; 4 — опорное кольцо,

5 —футеровка, 6— опорная станина

 

 

Устройство кислородного конвертера с верхней продувкой

Конвертер имеет грушевидную форму с концентрической горловиной. Это обеспечивает лучшие условия для ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих материалов. Кожух конвертера выполняют сварным из стальных листов толщиной от 20 до 100 мм.

В центральной части конвертера крепят    цапфы,   соединяющиеся   с    устройством   для   наклона.  Механизм

поворота конвертера состоит из системы передач, связывающих цапфы с приводом. Конвертер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360о со скоростью от 0,01 до 2 об/мин. Для большегрузных конвертеров емкостью  применяют двухсторонний привод, например, четыре двигателя по два на каждую цапфу.

 В шлемной части конвертера имеется летка для выпуска стали. Выпуск стали через летку исключает возможность попадания шлака в металл. Летка закрывается огнеупорной глиной, замешанной на воде.     

Установка доводки металла

Подразделяется на 3 части каждая выполнена аналогично предыдущей

 Тракт подачи легирующих - состоит  из 3-х конвейеров: горизонтального (общего), наклонного и горизонтального (разделения на позиции №1 и  №2).

Трайб- аппарат «Odermath»- служит для ввода в расплав порошковой проволоки и алюминиевой катанки.

Фурма подачи Ar в ковш: используется при невозможности раздутия сталеразливочного ковша, через донную продувку

 

 

 

 

 

 

 

4. Технология выплавки и внепечной обработки стали марки 3СП.

Таблица 1- Состав сталей и механические свойства сталей обыкновенного     качества (ГОСТ 380-88)

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технология  плавки стали в конвертерах:

Рис. 2. Схема технологии  производства стали в конвертере:

а – завалка скрапа; б – заливка чугуна; в – загрузка шлакообразующих материалов; г – продувка металла кислородом;  д – выпуск стали через летку; е – слив шлака через горловину.

 Выпуск металла из конвертера

      Для обеспечения  наличия шлака в стальковше  не более 150 мм перед выпуском  металла из конвертера в летке  устанавливается стальной корпус, отсечка конвертерного шлака  осуществляется с использованием системы «MONOCON»

      Порядок присадки  раскислителей и легирующих материалов  следующий:

-отдача карбида кальция осуществляется  в бочонках на дно стальковша  перед выпуском стали из конвертера  в количестве 350-400 кг (15-17 бочонков); по ходу испытаний количество присаживаемого CaC2 может изменятся;

     -алюминий присаживается  в ковш при необходимости в  количестве до 100 кг;

     -отдача кокса не  допускается;

     -после наполнения 1\10 стальковша осуществляется присадка SiC марганецсодержащих ферросплавов из расчета на нижний предел

     содержания углерода  кремния и марганца в марке;

-после наполнения 1\5 стальковша  производится присадка извести  в 

количестве 1500-2000 кг (в зависимости от степени десульфурации)

     1.5.2 Обработка металла на агрегатах внепечной обработки

     После выпуска металла  производится транспортировка стальковша  на УДМ, где производится усреднительная  продувка аргоном в течении 3-6 мин, отбор проб и шлака, замер  температуры и окисленности металла, далее ковш переставляется на УПК. Допускается данные операции производить на УПК.

     После постановки  на УПК производится измерение  температуры, окисленности стали.

На УПК сделать присадку плавикового шпата в количестве до 700 кг (известь при необходимости), и произвести нагрев металла (не менее 3 минут), после чего производится визуальная оценка шлака, отбор пробы металла и шлака.

Дальнейшее раскисление шлака вести присадками Al пирамидки (до 100кг) и по возможности присадками SiCa порциями по 150-200 кг ( не более 500 кг)

Интенсивность продувки аргоном устанавливается на уровне, обеспечивающем хорошее перемешивание метла и шлака.

После раскисления шлака отбирается проба металла.

 

 

 По результатам анализа пробы  осуществляется окончательная корректировка по химическому составу, измеряется температура металла.

Ввод алюминия (катанки) осуществляется не ранее чем за 20 минут до окончания обработки, после присадки остальных ферросплавов.

Обработку стали кальцийсодержащими материалами производить через  минуты после ввода алюминия из расчета 0,07-0,25 кг Ca\т стали.

     Промывочный период  после модифицирования стали- 6 минут.

Перед отдачей плавки на УНРС измеряются температура металла, содержание водорода в стали, отбираются пробы металла и шлака.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Система автоматизации  и метрологического обеспечения  процесса внепечной обработки  стали. Контроль качества выпускаемой  продукции

Таблица 3 –  Метрологическое обеспечение технологического  процесса

Контролируемый параметр	Номинальная величина параметра	Предельные отклонения от номинальной	Номер пункта инструкции	Наименование и тип СИ, стандарт на изготовление	Метрологические характеристики
					диапазон измерения	Класс точности, погрешность	Цена деления
1  Массовая доля элементов в стали, %	Согласно операционных карт		2.2	ARL 3460 SPECTRLAB F	Согласно МВИ
2  Массовая доля элементов в  чугуне, %	Согласно СТП 105-Д.109-2002		4.1.2	ARL 3460 SPECTRLAB S	Согласно МВИ
3  Температура жидкого  чугуна, 0С	Согласно СТП 105-Д.109-2002		4.1.6	Преобразователь термоэлектрический ТПР-2075 DIGITEMP E-A-50	800-1600	±1	1
4  Масса жидкого чугуна, т	300	+30 -40	4.1.7	Весы крановые завода «Метрипонд» системы R6036 (кран № 8, 10)	0-450	±3	0,5
				Весы плотформенные (№ 11, 12) ООНТП	40-800	±3	0,2
5  Масса скрапа, т	100	+10 -30	4.2.2	Весы крановые завода «Метрипонд» R6036 (кран № 7, 62, 64)	0-200	±0,6	0,2
6  Температура жидкой стали на  повалке, 0С	1600	±30	4.2.6	Преобразователь термоэлектрический ТПР-2075 SIMATIC S-7-300 с модулем SM-331	400-1800	±2	1
7  Продолжительность продувки металла  кислородом после догрузки материалов, содержащих никель, мин	Не менее 2		4.2.6	Часы любого типа	0-12 ч	±45 с	1 мин
8  Фракционный состав, мм:	45	±35	4.3.2 4.4.1 4.4.2 4.6.1       4.4.3 4.7.6	Анализатор крупности Krustalsizer с компьютерным монитором	0,071-2,5	-	-
Сыпучих охладителей
Извести	25	±15
Доломита и кусковых ферросплавов	27	±23
Известково-магнезиального флюса	32	±28
Коксика	Не более 25
9   Давление кислорода в кислородопроводе  на фурму, кгс/см2	18	±2	4.5.1	Манометр 7MF 4020 в комплекте с компенсографом 7ND2122	0-40	±0,5 %	0,1
10  Давление азота в магистрали, кгс/см2	18	±2	4.5.1	Преобразователь «Сапфир» с SIMATIC S300	0-25	0,5	0,01
11  Продолжительность хранения твердой  шлакообразующей смеси в расходных  бункерах, ч	Не более 24		4.7.5	Часы любого типа	0-12 ч	±45 с	1 с
12  Массовая доля элементов в шлаке, %	Согласно ТИ 105-СТ.КК-06-03		5.3 5.4	СРМ 25	Согласно МВИ
13  Положение конвертора, градус	0 45 60	±180 ±5 ±5	5.8 5.10.4	ENCODER CE 65M Контроллер SIMATIC S7-400	0-360	±0,1	0,1
14  Масса кокса, флюсов и других  сыпучих, подаваемых в конвертер, т	В соответствии с требованиями выплавляемой марки		6.8	Весы-дозаторы № 5, 6, 7 «SIWAREX»	0-5	±1 %	1 кг
15  Суммарный расход кислорода  на продувку, м3/мин	20000	±3000	6.8.1 6.8.3 6.9.2	Датчик – SITRANS P 7MF 4020 со вторичным прибором SIMATIC S7-400	0-99000	±1,0	1
16  Продолжительность наводки шлака, мин	6,5	±1,5	6.9.3.1	Контроллер SIMATIC S7-400	0-60	±1 c	1 c
17Температура жидкой стали в  конвертере перед окончанием  продувки, 0C	1670	±80	6.11	Преобразователь термоэлектрический ТПР-2075 SIMATIC S7-300 с модулем SM-331	400-1800	±2 0C	1 0C
18  Время продувки, мин	18	±4	6.11.1	Контроллер SIMATIC S7-400	0-60	±1 с	1 с
19  Температура жидкой стали на  повалке, 0С	1670	±80	6.15 6.16	Преобразователь термоэлектрический ТПР-2075 Multi-Lab Celox или DIGITEMP E-A-50	1100-1800	±1 0С	10С
20  Мгновенный расход кислорода  на продувку, м3/мин	1200	±400	6.1 6.11.1 6.9.1 6.9.3.4 7.13 7.14 7.18.1	Измерительная диафрагма Контроллер SIMATIC S7-400	0-2000	±1,5 %	1
21 Объемный расход конверторных  газов, м3/ч	340000	±40000	6.1 7.9 7.19.1 7.20 7.23	Термосопротивление Pt 100 SITRANS P 7MF4020 SITRANS P 7MF4420 Контроллер SIMATIC S7-400	0-800000	1,5 %	1
22  Расстояние головки кислородной  фурмы относительно условного уровня спокойного металла во время продувки, м	2,5	+25 -1	6.1 6.9.1 7.9.5 7.9.7 7.9.8	ENCODER CE 65M Контроллер SIMATTIC S7-400	0-30	±0,6 %	0,01
23  Объёмные доли в отходящих  газах, %	В соответствии с требованиями ТИ 105-СТ.КК-06-03		7.1	Газоанализатор ЭМГ-20-1 с компьютерным монитором на ПГУ	0,4-80	0,15	0,001
оксид углерода (СО)
диоксид углерода (СО2)					0,2-50	0,1	0,001
водород (Н2)					0,2-10	0,1	0,001
кислород (О2)					0,2-25	0,05	0,001
азот (N2)					25-80	0,15	0,001
аргон (Ar)					0,2-2	0,05	0,001
24  Скорость поднятия фурмы, м/с	0,2		7.13.3 7.15 7.16	ENCODER
25  Продолжительность слива металла, мин	8,5	±5,5	8.2	Часы любого типа	0-12 ч	±45 с	1 мин
26  Масса кокса, флюсов и др. сыпучих, подаваемых в конвертер или  в ковш, т	В соответствии с требованиями выплавляемой марки		9.4	Весы-дозаторы № 3, 4 «SIWAREX»	0-3,5	±0,5 %	1 кг
27  Масса ферросплавов, т	Из расчёта получения требуемого химического анализа стали		9.4	Весы-дозаторы № 1, 2, 8, 9 «SIWAREX»	0-3,5	±0,5 %	1 кг
28  Масса ферросплавов,  науглероживателя, твердой шлакообразующей смеси, известняка и др. материалов перед  отдачей их в ковш, т	Из расчета получения требуемого химического состава	9.4	Весы-дозаторы № 10, 11 «SIWAREX»	0-10	±0,5 %	1 кг
29  Продолжительность прокаливания  в печах при использовании  до 3 т ферросплавов, мин силикомарганец, ферромарганец, металлический марганец ферросилиций ферросиликохром	Не менее 15 Не менее 20 Не менее 30	9.4.1	Часы любого типа	0-12 ч	±45 с	1 мин
30   Продолжительность прокаливания  в печах от 3 до 5 т ферросплавов, мин силикомарганец, ферромарганец, металлический марганец ферросилиций ферросиликохром	Не менее 10 Не менее 15 Не менее 25	9.4.2	Часы любого типа	0-12 ч	±45 с	1 мин
31  Масса легирующих  добавок, подаваемых с рабочей  площадки, т	Из расчета получения требуемого химического анализа стали	9.5	Тензодатчик 7МН5 101 4Р Платформенные весы «SIWAREX»	0-5	±0,5 %	1 кг
32  Масса легирующих добавок, подаваемых  с рабочей площадки, т	Из расчета получения требуемого химического анализа стали	9.5	Бункерные весы-дозаторы № 1, 2 «SIWAREX»	0-3,5	±0,5 %	1 кг

 

В   основу   функциональной   структуры   АСУ   ТП   положен   принцип  децентрализации функциональных элементов, образующих  единую  вычислительную систему, в которой имеются два уровня, каждый  из  которых  делится  на  два подуровня.

 Первый  уровень  включает   в   себя   системы,   осуществляющие  непосредственную связь с  объектом  управления  и  обеспечивающие  измерение параметров  процесса,   состояния   оборудования,   определение   параметров исходных  материалов и  отработку  установок  исполнительными  механизмами  и системы  сбора  и  подготовки  информации  для  реализации  функций  второго уровня, реализации  диалога  технологического  и  эксплуатационно-ремонтного персонала с  техническими  средствами  АСУ  ТП  в  процессе  управления. 

Ко второму уровню относятся системы, обеспечивающие динамическое  оценивание  и прогнозирование  значений  важнейших  неконтролируемых   параметров   плавки (оценка состояния ванны), и системы,  обеспечивающие  расчет  статических  и программных  управлений  на  предстоящую  плавку,  а  также  расчет  текущих значений управления, включая программы подачи  раскислителей  и  легирующих. Системы,  обеспечивающие  непосредственную  связь  с  объектом   управления, делятся на  информационные  и  информационно-управляющие.  К  первому  типу относятся  системы,  обеспечивающие  только   выполнение   измерительных   и   регистрирующих     функций  с  последующей  передачей информации на  другие  уровни и на индикацию. Ко второму типу относятся системы, обеспечивающие  наряду  с измерительными и регистрирующими  функциями  обработку  уставок.  Их  работа возможна в  четырех  режимах:  дистанционном  (ручном),  полуавтоматическом, автоматическом и от ЭВМ.

Системы, осуществляющие непосредственную связь с объектом  управления, представлены комплексами  задач  (системами  определения),  реализуемыми  на отдельных программно-технических комплексах (микропроцессорных системах). Комплекс  задач  "Кислород"   (система 

 управления   трактом   подачи кислорода)   обеспечивает   измерение   мгновенного   нормального    расхода кислорода, подаваемого в  конвертер  верху,  отработку  уставки  по  расходу кислорода,  интегрирование   расхода      кислорода,  отсчет  времени  от  начала продувки  и прекращения подачи кислорода после обработки  заданных  значений интегрального расхода или времени от начала продувки. Установки  по  расходу и времени, то есть программа, задаются вторым  уровнем  вычислительной  сети или машинистом дистрибутора.