Конструкции и проектирование сталеплавильных агрегатов в России

   Сначала в мартеновском цехе №2 построили  и запустили в 1968 г. опытно-промышленную криволинейную МНЛЗ конструкции  УЗТМ для отливки заготовки размером 250 х 1500 мм. Эта машина послужила прообразом для разработки последующих слябовых МНЛЗ в нашей стране и за рубежом, и была выведена из эксплуатации в 1993 г. – в связи с закрытием мартеновского цеха №2.

В 1993 – 2004 гг. в конвертерном цехе НТМК по рабочим  проектам было выполнено (в отдельном здании) отделение непрерывной разливки стали (ОНРС), в котором построены:

• Радиальная МНЛЗ № 1 (оборудование ФАИ, Австрия и УЗТМ) мощностью по годной стали 700 тыс. т/год для отливки заготовок диаметром 430 мм для колесобандажного стана и сечением 300х360 мм для рельсобалочного стана (пуск в эксплуатацию 1995 г.);
• Одновременно с МНЛЗ №1 были построены АКП №1 и циркуляционный вакууматор (оборудование ФАИ);
• Комбинированная МНЛЗ №2 (оборудование УЗТМ) мощностью 1100 тыс. т/год для отливки слябов сечением 240х1500 мм и прямоугольных заготовок 240х500 мм (1996);
• МНЛЗ №3 (оборудование ФАИ) мощностью 900 тыс. т/год для отливки фасонных (подбалочных) заготовок для универсально-балочного стана, а также АКП-2;
• Слябовая МНЛЗ №4 мощностью 1500 тыс. т/год для отливки заготовок сечением 300х2700 мм (оборудование ФАИ) (2004), а также АКП-3.

   В сентябре 2003 г. в конвертерном отделении  ККЦ НТМК смонтирована и пущена в  эксплуатацию установка десульфурации  углеродистого полупродукта. Базисный инжиниринг и поставку технологического оборудования осуществляли фирмы «ФАИ», Австрия и «Полисиус», Германия. Углеродистый полупродукт подвергают десульфурации в случае необходимости производства сталей со сверхнизким содержанием серы – до 0,001 – 0, 002 %.

   Таким образом, можно уверенно говорить о том, что Уралгипромез внес достойный вклад в развитие производства и реконструкцию сталеплавильного комплекса на комбинате и причастен к научно-техническим и производственным достижениям НТМК последних лет. 

ОАО «ЧУСОВСКОЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД» 

   В ОАО «Чусовской металлургический завод» (ЧМЗ) в течение более 60 лет осуществляли переработку ванадиевого чугуна дуплекс-процессом: бессемеровский конвертер  – мартеновская печь. Дуплекс-цех  ЧМЗ был построен в 1940-е гг., и  принятая для него технология считалась тогда передовой. Бессемеровские конвертеры и мартеновские печи – это устаревшие к настоящему времени технологические агрегаты, не обеспечивающие при переделе ванадиевого чугуна нормативных содержаний вредных веществ в атмосферном воздухе под факелом завода.

   В 2003 г. руководство ЗАО «Объединенная  металлургическая компания» (ОМК), в  состав которой входит ЧЗМ, приняло  решение о подготовке к коренной реконструкции сталеплавильного производства ЧМЗ. Во исполнение этого решения  Уралгипромез разработал в 2003 – 2004 гг. Комплексное технологическое задание (КЛТЗ) и Обоснование инвестиций (ОИ) на реконструкцию сталеплавильного производства ЧМЗ. Были рассмотрены возможные варианты реконструкции, предусматривающие строительство на заводе для передела ванадиевого чугуна современного кислородно-конвертерного цеха. Предполагалось, что новый цех будет включать:

• Конвертерное отделение в составе двух, а в перспективе трех, 70-тонных конвертеров с верхней подачей кислорода;
• ОНРС в составе АКП, вакууматора и сортовой МНЛЗ. В технологическом плане переход на деванадацию чугуна кислородом дает возможность существенно улучшить качество ванадиевого шлака. Примерно в два раза (с 25 – 30 до 9 – 15 %) снижается среднее содержание в ванадиевом шлаке металловключений, поэтому несколько возрастает выход годного полупродукта (не менее, чем на 0,5 %) и уменьшаются затраты на дробление и магнитную сепарацию ванадиевого шлака и на утилизацию металловключений.

   Переход на кислородную продувку ванадиевого  чугуна позволяет оптимизировать микроструктуру конвертерного ванадиевого шлака и увеличить не менее чем в 2 – 3 раза крупность шпинелидных кристаллов, что повышает вскрываемость и технологическое извлечение ванадия при химической переработке шлака. В результате улучшается качество и уменьшается себестоимость феррованадия, что поднимает конкурентоспособность продукции ЧМЗ на мировом ванадиевом рынке.

   Использование кислородных конвертеров значительно  улучшит тепловой баланс конвертерной плавки и даст возможность решить проблему оптимизации технологии доменной плавки качканарских титаномагнетитов с получением на ЧМЗ ванадиевого чугуна с оптимально низким содержанием кремния – вплоть до 0,10 – 0,15 % по сравнению с 0,25 – 0,30 % в настоящее время. В итоге снизится удельный расход кокса на выплавку чугуна и возрастает производительность доменных печей.

   Строительство ККЦ предполагалось осуществлять в  два этапа. На первом этапе реконструкции  строят конвертерное отделение ККЦ  в составе одного 70-тонного кислородного конвертера (на сталь), ОНРС в составе АКП, вакууматора и МНЛЗ. Мартеновские печи и разливку стали в изложницы ликвидируют, всю конвертерную сталь разливают на МНЛЗ.

Переход на непрерывнолитые заготовки даст возможность заметно улучшить технико-экономические показатели работы прокатных станов ЧМЗ и, в частности, повысить, не менее чем на 10 %, выход годного металлопроката. 

ЗАО «ОМУТНИНСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД» 

   В 2004 г. Уралгипромез разработал основные технические решения по реконструкции сталеплавильного производства ЗАО «Омутнинский металлургический завод» (ОМЗ) с поэтапной установкой в мартеновском цехе сначала АКП и двухручьевой МНЛЗ, а затем – ДСГТ-50 (взамен двух мартеновских печей) и вакууматора, а также увеличением количества ручьев на МНЛЗ до трех. В 2004 – 2005 гг. Уралгипромез выполнил рабочий проект (утверждаемую часть и рабочую документацию) на первый этап реконструкции сталеплавильного производства.

   Разработанные объемно-планировочные решения предусматривали  максимальное использование существующих пролетов мартеновского цеха при возможно минимальных объемах нового строительства и позволили осуществить строительство и монтажные работы по организации нового производства в условиях действующего цеха.

   В конце 2006 г. сначала АКП-65, а затем  и сортовая МНЛЗ, успешно введены  в эксплуатацию. В 2007 г. прошел период освоения новых агрегатов, а к середине 2008 г. достигнут объем разливки стали на МНЛЗ на уровне 95-97 % от общего количества всей выплавляемой стали. С учетом выплавки жидкого металло-продукта в двух мартеновских печах серийность разливки на МНЛЗ составляет по 4-8 ковшей и может быть увеличена только после перехода к выплавке жидкого полупродукта на ДСП.

   Ввод  АКП в эксплуатацию позволил значительно  сократить продолжительность мартеновских плавок, улучшить качество стали и стабилизировать ее химический состав. Кроме того, разливка стали на МНЛЗ с получением заготовок заданного сечения дала возможность снизить расходные коэффициенты в прокатном производстве завода. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   РЕКОНСТРУКЦИЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА СО СТРОИТЕЛЬСТВОМ ЭСПЦ В ОАО «МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ  ЗАВОД ИМ. А.К.СЕРОВА» 

   ИСХОДНОЕ  ПОЛОЖЕНИЕ 

   Одной из основных проблем реконструкции  старых предприятий является изношенность металлоконструкций зданий мартеновских цехов, а также застроенность  и стесненность заводской территории, как правило, ограниченной прилегающими жилыми кварталами и рекой с городским прудом. Поэтому для размещения новых агрегатов выполняют непосредственно рядом с каркасом мартеновских цехов новые высотные пролеты, пристрой или отдельные здания.

   В ОАО «Металлургический завод  им. А.К.Серова» в 2001-2008 гг. осуществили по рабочим проектам ОАО «Уралгипромез» реконструкцию сталеплавильного производства со строительством современного электросталеплавильного цеха в составе агрегата АКП-80, электропечи ДСП-80 и вакууматора. Оборудование поставки фирмы «Даниэли» Италия.

   Металлургический  завод им. А.К.Серова, основанный в 1894 г., является одним из ведущих отечественных  производителей металлопроката из высококачественных специальных сталей. В течение  многих лет сталь для проката  выплавляли в мартеновском цехе в  пяти мартеновских печах (№№2, 3, 4, 5, 8) с основной футеровкой, работающих скрап-рудным процессом.

   Здание  мартеновского цеха до реконструкции  включало четыре пролета. Средний состав металлошихты следующий: 40-50 % лом, 55-45 % жидкий чугун, 5 % твердый чугун. Жидкий чугун заливали в мартеновские печи через футерованный желоб из чугуновозного ковша емкостью 50 т с помощью мостового крана разливочного пролета цеха. Средняя масса плавки на выпуске из печи – по 160 т, с разливкой стали в два сталеразливочных ковша по 80 т.

   Сталь разливают сифонным способом в изложницы, установленные в разливочном  пролете на тележках на железнодорожных  путях. Затем составы с изложницами  вытягивают для остывания из цеха и подают в соседний консольный пролет, где снимают прибыльные надставки и разделывают слитки. Далее слитки передают в нагревательные колодцы крупносортного цеха, примыкающего к северному торцу мартеновского цеха.

   В начале 21 века на заводе начали осуществлять по рабочим проектам Уралгипромеза  поэтапную реконструкцию сталеплавильного производства со строительством ЭСПЦ.

   Решением  руководства завода был предусмотрен следующий порядок строительства  электросталеплавильного цеха. На первом этапе в мартеновском цехе устанавливают агрегат АКП-80, на котором весь металлопродукт подвергают ковшовой обработке и легированию. Затем строят остальные отделения нового ЭСПЦ:

   - электропечное отделение в составе  комплекса электропечи ДСП-80;

   - отделение перегрузки лома;

   - установка вакуумирования стали;

   - отделение непрерывной разливки  стали в составе комплекса МНЛЗ. 

   АГРЕГАТ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ «ПЕЧЬ-КОВШ» 

   Установка  агрегата внепечной обработки стали  служит для рафинирования стали  вне сталеплавильной печи. В печи-ковше  могут выполняться операции:

    - достижение требуемой температуры;

     - достижение требуемого химанализа и однородности стального расплава;

    - внесение добавок и ферросплавов;

    - десульфурация;

    - раскисление при помощи алюминия;

    - коагуляция и снижение количества  неметаллических включений.

   Перемешивание жидкого металла инертным газом при проведении рафинирования позволяет получить сталь с очень низким содержанием неметаллических включений.

   Технические характеристики

   Ход подъема свода                                                                        400 мм

   Ход колонны электродов                                                            2400 мм

   Скорость  движения электродов  (max)                                 150 мм/сек

   Диаметр электрода                                                                        400 мм

   Емкость загрузочного бункера                                                      1,5 м3

   Система смазки густая централизованная

   Цикл  работы: 

              время  прокачки системы                                               5 мин

              время между прокачками                                             24 час

   Пневмосистема:

               рабочее давление                                            5 кг/см2 

   Состав  и описание оборудования

   Для обеспечения доступа к печи-ковшу  и ее своду, для облегчения проведения рабочих операций предусматривается наличие рабочей площадки, выполненной из металлических конструкций, устанавливаемых вокруг печи, исключая колонны для опоры свода и электродов.