Сталеплавильного цеха

Сталеплавильные цехи большой про­изводительности строят на заводах с полным металлургическим циклом; они состоят обычно из нескольких основных отделений: 1) шихтового; 2) конвертерного или печного (это от­деление часто называют главным зда­нием цеха); 3) разливочного, а также остальных не менее важных отделений: 4) миксерного, если в цехе установлен стационарный миксер (или миксеры); 5) стрипперного¹, в котором произво­дится «раздевание» слитков, т. е. извле­чение слитков из изложниц; 6) подго­товки составов с изложницами; 7) под­готовки ковшей и др.².

27.2.1. Устройство и оборудование конвертерных цехов. Варианты плани­ровки современного конвертерного цеха приведены на рис. 27.1—27.3. Цех состоит из шихтового, конвертерного и разливочного отделений. Шихтовое отделение, в свою очередь, состоит из отделений магнитных материалов, не­магнитных материалов и миксерного. Основными грузопотоками являются:

1) доставка и заливка жидкого чугуна;

2) подача и загрузка лома в конвертер;

3) подача и загрузка шлакообразующих материалов (сыпучих материалов при продувке кислородом сверху и по­рошкообразных при продувке снизу);

4) подача кислорода (а также защит­ных составляющих при продувке сни­зу);

5) подача ферросплавов (в твердом виде или с предварительным расплав­лением) в сталеразливочные ковши;

6) прием, транспортировка и разливка жидкой стали;

7) прием и транспорти­ровка шлака;

8) вывоз из цеха сталь­ных слитков или заготовок непрерыв­ной разливки;

9) подача под разливку составов с изложницами (при разлив­ке в слитки);

10) подача к месту ре­монта конвертеров и ковшей огне­упорных материалов и вывоз огнеупо­ров, бывших в употреблении.

Лом подают железнодорожным транспортом в отделение магнитных материалов и разгружают при помощи магнитных кранов в приемные бунке­ра. Для бесперебойной работы цеха желательно иметь в приемных бунке­рах суточный запас лома. В зимнее время (в зависимости от месторасположения завода) этот запас должен быть большим. Размеры и вмести­мость бункеров для хранения лома рассчитывают, исходя из данных о его насыпной плотности и необходимом для бесперебойной работы запасе. Из приемных бункеров лом на каждую плавку загружают при помощи маг­нитных кранов в совки, взвешивают, устанавливают на скраповоз и подают на рабочую площадку. При расходе лома 20-25 % для одной плавки в 350-т конвертер необходимо загрузить 70— 90 т лома. Для уменьшения продолжи­тельности завалки и снижения потерь тепла кладкой печи это количество желательно вместить в один совок, по­этому очень важно получать каче­ственный, заранее подготовленный лом. Вместимость совков в современ­ных цехах достигает 100 м³; их переме­щают кранами грузоподъемностью до 200 т. Размеры кусков лома не должны превышать 1500 х 50 х 500 мм.

¹ От англ, stripping— выталкивание, девание», извлечение (слитка).

²Стрипперное отделение и отделение подготовки составов имеются в цехах, в кото­рых сталь разливают в слитки.

Жидкий чугун поступает в главное здание цеха или из миксерного отде­ления, или из отделения перелива, куда его привозят передвижными миксерами из доменного цеха. По ра­бочей площадке конвертерного отде­ления ковши с жидким чугуном пере­мещают при помощи самоходных чу­гуновозов. Состав с ковшами останав­ливают против соответствующего конвертера, конвертер наклоняют, ковш с чугуном при помощи мостово­го крана снимают с чугуновозной те­лежки и чугун выливают в конвертер. Грузоподъемность заливочного крана в цехах с 35-т конвертерами составля­ет 450/100/20 т. Сыпучие материалы доставляют в отделение немагнитных материалов в саморазгружающихся ва­гонах или автомобильным транспор­том и разгружают в приемные бунке­ра, затем на передвижные конвейеры, при помощи которых материалы пере­дают в приемные бункера.

Современные системы подачи ма­териалов в конвертеры достаточно сложны. В качестве примера приведе­на объединенная схема подачи сыпу­чих материалов и ферросплавов, спро­ектированная для конвертерного цеха металлургического комбината «Азов-сталь» (рис. 27.4).

Транспортировку сыпучих матери алов и твердых ферросплавов из соот­ветствующего отделения в расходные бункера осуществляют по одному об­щему конвейерному тракту. Предус­мотрены два параллельно располо­женных конвейера 7 с автоматически сбрасывающими тележками 2. Кон­вейеры расположены над бункерами 3, в которые загружают все сыпучие материалы, в том числе и ферроспла­вы (Б1 — ферросилиций/ферромарга­нец, Б2 — феррохром/силикомарганец, БЗ — плавиковый шпат, Б4 — из­вестняк, Б5— известь, Б6— агломерат, Б7— руда/кокс, Б8 — ферротитан/ферросилиций, Б9 — ферромарганец/коксик, Б9а — ферротитан/феррохром, Б10 — ферросилиций/силикомарганец). Под бункерами установле­ны электровибропитатели 4 (грохоты), предназначенные для отсева мелкой фракции извести (10—0 мм) и загрузки весовых дозаторов 5. Электровибро­питатели, установленные под бунке­рами ферросплавов и других компо­нентов, рассчитаны на работу без от­сева. Для увеличения точности дози­рования весовые дозаторы выполнены с приемными воронками, в которые введены носки электровибропитателей. Места ввода носков защищены кожухами, а в кожухах воронок име­ются воздухосборники с жалюзи и от­сасывающими патрубками, которые соединены с системой очистки их бункерами-осадителями. У оснований весовых дозаторов 5 установлены трубчатые приемники 6, под которы­ми расположен промежуточный бун­кер 7 с затвором. Под затвором нахо­дятся течки 8, опущенные в патрубки 9, которые, в свою очередь, соедине­ны с газоотводящим трактом 10 кон­вертера 77. В системе тракта сыпучих материалов расположены весовые до­заторы 72 для ферросплавов и предус­мотрена тележка 13 для передачи фер­росплавов также и к электропечам. Под весовыми дозаторами установле­ны двухрукавные течки 14, а под ними — печи 75 для прокаливания ферросплавов. Между двухрукавными течками и печами расположены кача­ющиеся течки 16, обеспечивающие загрузку ферросплавов либо в печи для прокаливания, либо прямо в во­ронки 77, в весовые дозаторы 18 и далее по течке 19 в ковш. При выдаче из печей прокаленные ферросплавы по­ступают в воронки 77 и аналогично ссыпаются в ковш.

Рис. 27.2. Разрез конвертерного цеха череповецкого металлургического комбината ОАО

«Северсталь»:

а — конвертерное отделение; б— отделение непрерывной разливки; 1 — конвертер; 2— охладитель отходя­щих газов; 3 — бункера для сыпучих материалов; 4— мостовой заливочный кран; 5— заливочный кран; 6— самоходный шлаковоз; 7—мостовой кран; 8— экскаватор; 9—автосамосвал; 10— сталеразливочный ковш; 11 — консольный кран-оператор; 12 — самоходный сталевоз; 13 — установка стабилизации и доводки метал­ла; 14— мостовой разливочный кран; 15— УНРС

Жидкие ферросплавы получают в электропечах 20 и на специальной те­лежке 21 подают в ковше к желобу 22; по желобу ферросплавы сливают в сталеразливочный ковш 23. Тележкой 21 при помощи имеющегося на ней совка можно подавать в ковш различ­ные добавки. Мелочь извести, отсеян­ная на электровибропитателях (грохо­тах), по трубчатым течкам поступает на виброконвейер и от него в специ­альный бункер 24 или при необходи­мости в сталеразливочный ковш. Ус­тановлен реверсивный конвейер 25 для транспортировки извести из-под бункерных весов системы одного кон­вертера в промежуточный бункер дру­гого конвертера. Это позволяет сохра­нить и использовать известь в случае продолжительной остановки одного из конвертеров.

Для автоматического управления все механизмы для взвешивания, до­зирования и загрузки сыпучих матери­алов в конвертер условно делят на три группы: к первой относятся меха­низмы, обеспечивающие транспорти­ровку сыпучих материалов в бункера, ко второй— механизмы, обеспе­чивающие взвешивание и транспорти­ровку сыпучих материалов из расход­ных бункеров в промежуточные, и к третьей — механизмы, обеспечива­ющие загрузку сыпучих материалов из промежуточных бункеров в конвертер.

Рис. 27.3. Разрез здания конвертерного цеха (западноевропейский завод):

/—загрузочный пролет; II — конвертерный пролет; ///—отделение непрерывной разливки; / — конвейер для подачи флюсов; 2— 310-т конвертер; 3— передвижной миксер типа «Торпедо» емкостью 7600 т; 4— при­ямок для ковшей перелива чугуна; 5— ковш со сталью; 6— сталеразливочный ковш на УНРС; 7— поворот­ная турель УНРС; 8— УНРС; 9— подъемник; 10— резка заготовок

Рис. 27.4. Механизированная система подачи сыпучих материалов и ферросплавов в конвер­терном цехе

Система работает следующим об­разом. По сигналу датчиков уровня с конвейеров 7 тележки 2 загружают бункера 3. Затем включением электро-вибропитателей 4 (грохотов извести) загружают весовые дозаторы 5. Отсе­янную мелкую известь подают в бун­кер 24. Из весовых дозаторов взвешен­ная порция поступает в промежуточ­ный бункер 7 и от него по течке 8 и патрубкам 9 в конвертер. Тракт пода­чи ферросплавов работает аналогично: от двухрукавных течек 14 ферроспла­вы по качающимся течкам 16 поступа­ют либо в печи 15 для прокаливания, либо прямо через воронки 17, весовые дозаторы 18 и по течке 19 в ковш.

По окончании плавки сталь из конвертера выпускают в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе (рис. 27.5). Сталевоз перевозит ковш со сталью в разливочное отделе­ние, обычно примыкающее к конвер­терному.

Поскольку современные конвер­терные цехи имеют огромную произ­водительность, организация цеховой работы представляет сложную пробле­му. Для беспрерывного действия цеха необходимо обеспечить ритмичную работу каждого участка; при этом вы­полнение каждой операции обеспечи­вается надежной работой сложного оборудования. В качестве примера рассмотрим операцию подготовки сталеразливочного ковша к плавке (рис. 27.6).

При нормальной работе двух кон­вертеров цех в сутки выдает более 60 плавок и ковш должен быть подготов­лен к каждой плавке, причем каждые 2 ч должно быть готово пять-шесть ковшей. Не меньше организационных сложностей при выполнении опера­ций ремонта ковшей, подготовки и подачи лома, доставки и заливки жид­кого чугуна и т. д. Общее представле­ние об этом дает схема на рис. 27.7.

27.2.2. Устройство и оборудование мартеновских цехов. Действующие мартеновские цехи построены в раз­ное время и отличаются разнообрази­ем планировочных решений. Обычная планировка современного действую­щего мартеновского цеха представле­на на рис. 27.8. Цех состоит из следую щих отделений и пролетов: 1) шихто­вого отделения; 2) микосерного отде­ления; 3) отделения раздевания из­ложниц (стрипперного); 4) отделения чистки и смазки изложниц и подго­товки составов (так называемого двора изложниц); 5) главного здания цеха, в котором установлены мартеновские печи.

Главное здание цеха включает сле­дующие три пролета.

Рис. 27.5. Самоходный сталевоз для 350-т ковша

Рис. 27.6. Схема подготовки сталеразливочного ковша к плавке:

1 — ковш; 2— устройство для обработки ковша; 3 — манипулятор для установки шиберных затворов; 4 — кессон для засыпки стакана и уплотнения гнезда; 5— яма для ремонта ковша; 6— устройство для сушки; 7— контейнер для шиберных затворов; 8— устройство для охлаждения ковша; 9— устройства для удаления за­стывшего металла; 10 — устройство для торкретирования ковша

Рис. 27.7. Технологическая схема работы конвер­терного цеха:

1 — конвертер; 2 — совок с ломом; 3 — чугуновозный ковш; 4— машина для скачивания шлака; 5—устройство для измерения температуры чугуна; 6 — конвейер для по­дачи сыпучих материалов; 7— бункер для сыпучих мате­риалов; 8— виброгрохот; 9— питатель; 10— весы; 11 — устройство для подачи сыпучих материалов в конвертер; 12, 13 — кислородная и измерительная фурмы; 14— бун­кер для ферросплавов; 15 — контейнер для загрузки бунке­ров ферросплавами; 16— погрузчик; 17— печь для нагре­ва ферросплавов; 18— электропечь для расплавления алю­миния; 19— машина для транспортировки ферросплавов; 20— сталевоз; 21 — шлаковоз; 22— машина для отсечки шлака; 23— цементовоз для известковой пыли; 24— про­мышленный пылесос; 25— уборочная машина

Рис. 27.8. План главного здания мартеновского цеха (половины цеха):

/, 2—мартеновские печи садкой соответственно 250 и 500т; 3 — миксер вместимостью 1300т; 4— помещения котлов-утилизаторов; 5—экспресс-лаборатория; 6— посты управления печью; 7, 8— ямы для ремонтов сталеразливочных и промежуточных ковшей соответственно; 9— бункера для ферросплавов; 10— печи для подо­грева ферросплавов; // — молот для ковки проб; 12, 13 — соответственно помещения для наборки стопоров промежуточных и сталеразливочных ковшей; 14, 15—

соответственно печи для сушки промежуточных и сталеразливочных ковшей

Шихтовый открылок. Здесь осу­ществляют маневрирование составов с шихтой, предназначенной для за­грузки в мартеновские печи, а также отстой этих составов перед непо­средственной подачей к печам в мо­мент начала завалки. Под шихтовым открылком обычно размещены: же­лезнодорожный путь для подачи ог­неупоров, различные устройства для механизации ремонта печей, регене­раторов, шлаковиков и другое вспо­могательное оборудование. В открыл­ке находятся также посты управления печами.

Печной пролет. Длина его опреде­ляется размером и числом мартенов­ских (или двухванных) печей. Печи размещают между колоннами. Шаг колонн главного здания цеха по линии печей определяют из расчета: длина печи плюс 1,5—2,0м на сторону. Для цеха с 500-т печами шаг колонн 36 м, для печей большей емкости 48 м.

Для удобства обслуживания, а так­же для размещения вспомогательного оборудования после каждых двух-трех печей и в торцах цеха предусмотрены «холостые» пролеты.

В печном пролете размещают же­лезнодорожные пути для составов с шихтой, для напольной завалочной машины и для составов с жидким чу­гуном. При определении ширины печ­ного пролета учитывают габариты со­ставов с шихтой, завалочной машины и чугуновозов, а также требования техники безопасности.

Высота печного пролета определя­ется прежде всего размерами марте­новской печи.

Высота рабочей площадки опреде­ляется: 1) уровнем грунтовых вод (и соответственно возможным заглубле­нием регенераторов); 2) учетом габа­ритов железнодорожного состава и возможности его проезда под рабочей площадкой; 3) возможностью нор­мального расположения и сталеразли-вочных ковшей по отношению к уров­ню пола цеха.

В разливочном пролете обычно рас­полагают два железнодорожных пути: для стали вдоль разливочных площадок и для шлака (для со­ставов со шлаковыми чашами). Раз­ливочный пролет примыкает к печно­му, поэтому его высота и длина обыч­но такие же, как у печного пролета. В некоторых случаях для улучшения организации разливки длину разли­вочного пролета делают больше, чем печного.

В мартеновские печи загружают (за­ливают) чугун, лом и добавочные мате­риалы. Чугун поступает в чугуновозных ковшах из миксерного отделения; его заливают через окна по подвесному же­лобу при помощи заливочного крана (грузоподъемностью 180/50 т).

Холодную шихту хранят в шихто­вом отделении. Обычно шихтовое от­деление состоит из двух зданий: в од­ном хранят магнитные материалы (лом), в другом — сыпучие (железную руду, боксит, известняк и т.д.). Для загрузки этих материалов используют соответственно магнитные или грей­ферные краны. Загрузку ведут в муль­ды', установленные на специальных железнодорожных тележках, в кото­рых по эстакадам подвозят материалы в шихтовый открылок цеха. По мере надобности составы с мульдами пода­ют к печам. Вместимость мульды 2,0— 3,3м³. Чем выше насыпная масса шихты (лома) (т/м³), тем меньшее число мульд необходимо подать к печи перед плавкой, тем меньше про­должительность завалки шихты и со­ответственно всей плавки.

'От нем. Mulde — желоб, лоток, корыто.

27.2.3. Устройство и оборудование разливочных пролетов (отделений). Обычно разливочные отделения быва­ют двух типов: 1) для разливки стали в слитки; 2) для непрерывной разливки. Разливочные отделения, предназна­ченные для разливки в слитки, обору­дованы необходимым числом разли­вочных площадок, разливочных кра­нов и железнодорожными путями, по которым к разливочным площадкам подают составы с изложницами. Из­ложницы заполняют жидким металлом из ковша, перемещаемого разливоч­ным краном над составом с изложни­цами. После разливки стали и затверде­вания слитка составы с изложницами подают локомотивом в отделение «раз­девания» слитков (стрипперное отделе­ние) для снятия прибыльных надставок и подрыва слитков с уширением кверху; затем состав транспортирует слитки в отделение нагревательных колодцев блюминга или слябинга, где их извлека­ют из изложниц и опускают в нагрева­тельные колодцы, а состав с пустыми изложницами направляют для охлаж­дения на душирующую установку.

После охлаждения изложницы по­ступают в отделение чистки и смазки, а затем в отделение подготовки соста­вов, где на тележки устанавливают поддоны, центровые, прибыльные надставки и т. д. Если используют из­ложницы с уширением книзу, то их снимают уже в стрипперном отделе­нии, охлаждают и передают в отделе­ние подготовки составов. Составы с подготовленными изложницами пода­ют в разливочное отделение. Таким образом, изложницы находятся в не­прерывном замкнутом цикле работы и подготовки к ней.

Шлак из конвертеров или сталераз-ливочных ковшей сливают в ковш са­моходных шлаковозов и передают в шлаковый пролет, в котором ковш со шлаком переставляют на уборочные шлаковозы, подаваемые локомотивом в шлаковое отделение для охлаждения и обработки (обычно для дробления). Затем шлак думпкарами отгружают потребителям (или поступает в отвал).

В действующих в настоящее время цехах основные грузопотоки осуще­ствляются с использованием железно­дорожного транспорта. В проектах но­вых цехов для транспортировки сыпу­чих материалов, шлака и некоторых других материалов иногда предусмот­рено использование более гибкого ав­томобильного транспорта (безрельсо­вого).

В тех сталеплавильных цехах, где предусмотрена разливка стали не в из­ложницы, а непрерывным способом, сталеразливочный ковш подают стале-возом в отделение непрерывной раз­ливки и при помощи разливочного крана устанавливают на разливочный стенд. Полученную заготовку режут на мерные длины, осматривают и переда­ют непосредственно в прокатный цех. Необходимость в изложницах, стрип­перном отделении и отделении подго­товки составов при этом отпадает. На разливочных заводах мира существует много вариантов планировки отделе­ний непрерывной разливки стали (ОНРС); предпочтительными оказа­лись варианты с блочным и линейным расположением. В первом случае УНРС размещают блоками, причем ось блока перпендикулярна оси кон­вертерного отделения. При линейном расположении ось, по которой разме­щены УНРС, параллельна оси распо­ложения конвертеров. На рис. 27.9

Рис. 27.9. Поперечный разрез здания отделения непрерывной разливки

стали:

а —пролет внепечной обработки стали; б — передаточный пролет; в —разливоч­ный пролет; г — пролет машин газовой резки; д — транспортный пролет; 1 — раз­ливочный кран (6=500+100/20т); 2, 3- мостовые краны (С=125/20т и Q = 50/10 т соответственно)

показан один из вариантов здания ОНРС, которое состоит из пяти про­летов по 30 и 36 м, расположенных па­раллельно основным пролетам кон­вертерного отделения. Четыре УНРС размещены в разливочном пролете, оборудованном монтажными мосто­выми кранами, которые используют­ся для передачи промежуточных ков­шей после разливки от УНРС на ре­монтный участок, а также подготов­ленных ковшей на рабочую площадку УНРС.

Транспортный пролет служит для передачи слябов от всех УНРС на при­емный участок при помощи рольганг-тележки. В этом же пролете на отдель­ной крановой эстакаде установлены машины-операторы для подачи сля­бов на стеллажи в случае совпадения времени разливки плавок на разных УНРС. К этому пролету примыкает двухпролетное здание участка при­ема слябов, пролеты которого распо­лагаются перпендикулярно пролетам ОНРС.

По мере развития техники и разра­ботки новых УНРС и конструкций вспомогательного оборудования пла­нировочные решения пересматрива­ются, каждый проект нового цеха мо­жет существенно отличаться от пре­дыдущего.