| |||||
МЕНЮ
| Дуговая электросталеплавильная печьp> Условия проведения восстановительного периода ухудшаются также в связи с тем, что в крупных печах заметно меньше поверхность контакта шлак-металл, которая должна быть достаточно большой для обеспечения медленно протекающих процессов диффузии серы и кислорода из металла в шлак. Из-за большой глубины ванны удельная поверхность контакта шлак-металл для печи емкостью 100 т составляет около 0.2 м3/т, в то время как для 10-т печи – около 6 м3/т. Еще одной неблагоприятной особенностью работы большегрузных печей
является то, что при увеличении выдержки жидкого металла в печи наблюдается
усиленное растворение в шлаке футеровки; шлак в результате этого содержит
повышенное количество MgO и становиться густым, малореакционноспособным. Все это привело к тому, что в большегрузных печах вынуждены были отказаться от традиционной технологии с проведением длительного восстановительного периода и диффузионного раскисления. К настоящему времени разработаны и применяются целый ряд разновидностей упрощенной технологии плавки стали в большегрузных электропечах. Можно выделить две разновидности технологии: а) выплавка сталей упрощенного сортамента одношлаковым процессом; б) выплавка высококачественных сталей по упрощенной технологии с последующим внепечным рафинированием стали. Общим для всех разновидностей второго направления технологии является стремление использовать крупные печи в основном для расплавления шихты, нагрева металла и проведения окислительных процессов – дефосфорации и обезуглероживания; иногда в печи проводят также легирование и формирование требуемого перед выпуском состава шлака. Для большегрузных печей характерны следующие особенности начальной плавки: - для обеспечения требуемого содержания углерода в металле и в связи с непостоянным его угаром в период расплавления в шихту вводят повышенное количество чугуна (до 30% от массы шихты при выплавке углеродистых сталей); - с тем, чтобы совместить дефосфорацию с расплавлением и целью сокращения периодов плавления и окислительного в завалку вводят железную руду или агломерат в количестве до 2% от массы шихты и известь (до 3%); - шихту загружают в два приема, в связи с тем, что весь легковесный лом обычно не умещается в загрузочной корзине; сначала загружают основную массу лома и после его частичного расплавления и оседания делают "подвалку" – корзиной загружают оставшуюся часть лома. Одношлаковый процесс Технологию выплавки стали под одним шлаком без восстановительного периода применяют для выплавки сталей упрощенного сортамента: углеродистые и низколегированные стали, легированные хромом, кремнием, марганцем, никелем. В шихту в зависимости от требуемого содержания углерода в стали вводят до 25-30% чушкового чугуна. С тем, чтобы совместить дефосфорацию с расплавлением в завалку дают 2-3% извести и до 1.5% железной руды или агломерата. После расплавления шихты из печи самотеком удаляют максимальное количество шлака и начинают продувку ванны кислородом, подаваемым через фурму, которую вводят в рабочее пространство печи через свод. При повышенном содержании фосфора в металле перед продувкой в печь загружают известь и плавиковый шпат. Продувку ведут до получения заданного содержания углерода в металле. При выплавке легированных кремнием сталей применяют технологию плавки с частичным раскислением шлака. Сущность технологии заключается в следующем: после окончания продувки в печь вводят ферромарганец для получения заданного содержания марганца в стали и немного 65 %-ного ферросилиция (до 2 кг на 1 т стали) и дают раскислительную шлаковую смесь – известь (10 кг/т), плавиковый шпат (2 кг/т), кокс (1-2 кг/т). После непродолжительной выдержки металл выпускают в ковш, куда для окончательного раскисления и легирования дают ферросилиций и алюминий. При работе по такой технологии учитывают, что диффузионное раскисление шлака сопровождается рефосфорацией – переходом из шлака в металл фосфора. Технология одношлакового процесса позволяет сократить длительность плавки, расход электроэнергии, огнеупоров и шлакообразующих. Плавка с рафинированием металла в ковше печным шлаком Технология применяется на печах емкостью 100-200 т. В завалку вводят до 25-30% чугуна; 1.5-2.0% руды и 2-3% извести. В конце периода плавления и окислительном периоде ведут продувку ванны кислородом, подаваемым через сводовую фурму. После получения требуемого для данной марки стали содержания углерода продувку заканчивают и сливают шлак окислительного периода (75-80% шлака). Далее в печь загружают ферросилиций из расчета ввести в металл около За 8-10 мин до выпуска шлак разжижают добавкой плавикового шпата (~4
кг/т) так, чтобы содержание CaF2 в шлаке было 10-15%. Столь высокое
содержание CaF2 необходимо для обеспечения малой вязкости и высокой
рафинирующей способности шлака. Перед выпуском шлак дополнительно
раскисляют порошкообразным алюминием (8.8 кг/т); необходимо, чтобы конечный
шлак содержал менее 1% FeO и более 50% окиси кальция при основности 2.7- При выпуске в ковш сначала сливают шлак, а затем металл, что обеспечивает их интенсивное перемешивание, десульфурацию и удаление неметаллических включений. Алюминий для окончательного раскисления вводят в ковш. Плавка с рафинированием в ковше синтетическим шлаком Технология применяется на крупнотоннажных печах емкостью 60-200 т в цехах, имеющих специальную печь для выплавки синтетического шлака. В завалку вводят до 25% чугуна, известь (1.5-3.5%) и железную руду (2- Перед выпуском стали из печи сливают 80-90% шлака. Далее выпускают
сталь в ковш с залитым туда синтетическим шлаком, который обеспечивает
рафинирование металла от серы и неметаллических включений. Во время выпуска
в ковш вводят ферросилиций и при необходимости ферротитан и феррованадий. Технология с продувкой в ковше порошкообразными реагентами Плавку ведут, как правило, по технологии одношлакового процесса, получая металл заданного состава и с требуемой температурой. Выпущенную в ковш слать продувают порошкообразными смесями, в состав которых входят активные по отношению к сере и кислороду элементы: карбид кальция, силикокальций, гранулированный магний. Порошкообразные реагенты вдувают в струе аргона, подавая их с помощью пневмонагнетателя через погружаемую в металл футерованную фурму. Продувка в течение нескольких минут обеспечивает снижение содержания серы, кислорода, неметаллических включений. Кроме того, при обработке жидкой стали кальцием и магнием повышаются свойства металла в результате модифицирующего воздействия этих элементов. Плавка с рафинированием и доводкой металла вне печи Плавку ведут по следующей технологии: расплавляют стальной лом с добавкой чугуна и проводят окислительный период с продувкой ванны кислородом, обеспечивая дефосфорацию, обезуглероживание и нагрев металла до требуемой температуры. Далее металл без шлака выпускают в ковш и транспортируют его на специальную установку, где путем различных видов внепечной обработки жидкого металла получают сталь требуемого состава и свойств. Эти установки позволяют продувать металл различными порошкообразными реагентами с целью десульфурации, раскисления и удаления неметаллических включений; обработку вакуумом и продувку аргоном с введением при этом в металл раскислителей и корректирующих добавок ферросплавов; вдувание науглероживателей, замер и корректировку температуры расплава. 5 Плавка с использованием металлизованных окатышей Основу окатышей (губки) составляет железо с содержанием углерода от Если содержание металлизованных окатышей в шихте не превышает 25-30% от её массы, то технология электроплавки существенно не отличается от обычной. Переработка шихты, основу которой составляют металлизованные окатыши требует применения специфической технологии. Особенностями этой технологии являются: - непрерывная загрузка окатышей со скоростью, пропорциональной подводимой в печь электрической мощности, причем загрузка должна начинаться после сформирования в печи ванны жидкого металла; - совмещение периода плавления с окислительным (обезуглероживанием); - упрощение технологии плавки в связи с малым содержанием в шихте вредных примесей – серы и фосфора. Степень металлизации окатышей должна находиться в определенных
пределах, обеспечивающих кипение ванны в процессе их загрузки и плавления. Плавку начинают с загрузки стального лома, который в количестве 30-40% от массы металлической шихты заваливают в печь одной порцией. Далее подают напряжение и после расплавления лома в сформировавшуюся жидкую ванну начинают непрерывную загрузку окатышей; обычно их загружают в зону электрических дуг с помощью автоматизированной системы через отверстие в своде печи. Скорость подачи окатышей согласуют с подводимой в печь электрической мощностью так, чтобы температура ванны был на 30-40 (С выше температуры плавления металла, поскольку при более низкой величине перегрева плавление затягивается. Период загрузки и расплавления совмещают с окислительным, т.е. проводят его так, чтобы обеспечить непрерывное окисление углерода (кипение ванны). При этом благодаря перемешиванию ускоряется плавление окатышей, обеспечиваются дегазация ванны и получение в конце периоде заданного содержания углерод в металле. Для обеспечения кипения степень металлизации окатышей должна находиться в пределах 90-97%, что соответствует остаточному содержанию кислорода в окатышах от 1.2 до 0.6% (при более низком содержании остаточного кислорода не будет кипения ванны.). При недостаточной степени металлизации существенно возрастает расход электроэнергии из-за протекания эндотермической реакции восстановления окислов железа. Для обеспечения кипения ванны металлизованное сырье должно содержать определенное количество углерода, если содержание углерода недостаточно для обеспечения кипения, то в ванну вдувают карбюризаторы. По ходу плавления в печь загружают известь для ошлакования кислой пустой породы (SiO2 иAl2O3) окатышей. Основность шлака в связи с низким содержанием в окатышах серы и фосфора может быть меньшей, чем при плавке на шихте из стального лома и составлять 1.5-2.0. В конце периода плавления необходимо получить требуемое в выплавляемой стали содержание углерода; при недостатке углерода прибегают к вдуванию в ванну карбюризаторов, избыточный углерод окисляют путем кратковременной продувки кислородом. После окончания плавления применяют различные варианты ведения заключительной части плавки. Один их них – нагрев металла до требуемой температуры и выпуск в ковш, где производят внепечную доводку стали и рафинирование; другой – проведение в печи кратковременной доводки, в течение которой проводят нагрев, раскисление и легирование. 6 Выплавка стали в кислых дуговых печах Электрические печи с кислой футеровкой обычно используют в литейных цехах при выплавке стали для фасонного литья. Преимуществом кислых печей по сравнению с основными является более высокая стойкость футеровки; наряду с этим стоимость кислых огнеупоров примерно в 2.5 раза ниже стоимости основных. Поскольку при плаке стали для фасонного литья восстановительный период обычно отсутствует, длительность плавки в кислой печи меньше, чем в основной той же емкости; по этой причине, а также в связи с меньшей теплопроводностью кислой футеровки, более низким является и расход электроэнергии. Основным недостатком кислых печей является то, что во время плавки из металла не удаляется сера и фосфор. Завалка и расплавление шихты Шихту составляют таким образом, чтобы содержание углерода после
расплавления на 0.15-0.20% превышало содержание углерода в выплавляемой
стали. Для повышения содержания углерода в шихту, наряду со стальным ломом,
вводят кокс, электродный бой или чугун. Поскольку фосфор и сера под кислым
шлаком не удаляются, используемый стальной лом должен содержать фосфора и
серы примерно на 0.01% меньше, чем допускается в выплавляемой стали. Плавление в кислой печи длится 50-70 мин и протекает примерно так же, как и в основной печи. В период плавления происходит окисление кремния, марганца, железа, углерода. Образующиеся окислы принимают участие в формировании шлака. Поскольку количество этих окислов сравнительно невелико, в печь во время плавления забрасывают шлак от предыдущей плавки, сухой песок, формовочную землю и известняк, чтобы покрыть металл шлаком и уменьшить угар составляющих шихты. К моменту расплавления шихты шлак имеет следующий состав, %: 40-50 Окислительный период Задачами окислительного периода при кислой плавке являются дегазация
металла за счет кипения и нагрев металла. За время периода окисляется 0.10- По мере окисления углерода содержание закиси железа в шлаке
уменьшается, а содержание SiO2 за счет разъедания футеровки возрастает; к
концу окислительного периода оно составляет 55-60%. При высоком содержании (SiO2) + 2([C] = [Si] + 2(CO Содержание кремния в металле в конце окислительного периода может достигать 0.2-0.4%. Раскисление стали При выплавке стали для фасонного литья восстановительный период
отсутствует и сталь раскисляют осаждающим методом. Если содержание кремния
в металле ниже, чем требуется в выплавляемой стали, то за 7-10 мин до
выпуска в печь присаживают ферросилиций. Ферромарганец вводят либо в печь Отвод и очистка печных газов Во время плавки из электропечи выделяется большое количество запыленных газов. Температура газов составляет 900-1400 (С, содержание пыли в период продувки ванны кислородом доходит до 100 г/м3 газа; количество газов, выделяющихся, например, из 100-т печи в период продувки кислородом достигает 9-10 тыс. м3/ч. Для создания нормальных условий работы в сталеплавильном цехе необходимы улавливание и очистка отходящих газов. В старых цехах с печами малой емкости применяются отсасывающие зонты,
установленные над сводом. Однако они громоздки и обеспечивают неполное
сгорание газов. В последние годы повсеместное распространение получает
отвод газов через отверстие в своде с последующей очисткой от пыли. [pic] Рис. 1. Схема отвода печных газов. Печные газы через отверстие в своде по футерованному патрубку 1
поступают в скруббер-охладитель 2; перед скруббером имеется регулируемый
зазор, через который подсасывается воздух, обеспечивающий дожигание горючих
компонентов аза. В скруббере 2 газ охлаждается водой, подаваемой через
форсунки от водопроводной сети 3. отработанная вода собирается в баке 5.
расход воды регулируют, обеспечивая охлаждение газов до температуры менее Во вновь сооружаемых цехах рекомендуется устанавливать печи в герметичных камерах, снабженных дверями для въезда тележек со шлаковыми и сталеразливочными ковшами и крана для завалки шихты. Камера снабжена системой отсоса газов, что предотвращает их попадание в цех; кроме того, камера существенно снижает в цехе уровень шума, вызываемого электрическими дугами. Автоматизированное управление процессом плавки Дуговая электросталеплавильная печь является мощным трехфазным
агрегатом с соответствующим силовым электрическим оборудованием. 1. расплавление загруженной в печь твердой шихты; 2. окисление (кипение) жидкой ванны; 3. раскисление ванны (восстановительный период). Периоды плавки обуславливаются особенностями протекания физико- химических процессов и определяют различия задач системы автоматического контроля. Управляющими воздействиями на процесс плавки в дуговой печи являются: - электрическая мощность; - напряжение питающего тока (длина дуги); - состав шихты, количество и состав присадок; - расход кислорода на продувку металла; - электромагнитное перемешивание ванны. Возмущающие воздействия, прежде всего можно подразделить на две группы: а) возмущения электрического режима и б) возмущения технологического и теплотехнического режима. Возмущения электрического режима возникают из-за обвалов шихты в период плавления, кипения металла в периоды с жидкой ванной, обгорания электродов, подъема уровня металла по мере плавления, колебаний сопротивления дугового промежутка, вызванных изменениями температурных условий в зоне дугового разряда. Возмущения технологического и теплотехнического характера связаны с нестабильностью состава шихты, нестационарностью протекания физико-химических реакций в ванне, введением присадок, износом кладки, выбиваниями и подсосом газов в печь. К основным задачам автоматизированного управления процессом плавки в 1. Централизованный контроль за ходом технологического процесса с сигнализацией и регистрацией отклонений от заданных параметров. 2. Управление металлургическим процессом: - расчет оптимального состава шихты, исходя из планируемых заданий и наличия исходных сырьевых материалов; - управление загрузкой печи в соответствии с рассчитанным составом шихты; - расчет кислорода, легирующих и шлакообразующих, обеспечивающих получение металла заданного состава и качества и экономию материалов; - прогнозирование момента окончания технологических периодов с обеспечением заданных значений температуры и химического состава металла. 3. Управление энергетическим режимом, обеспечивающее: - введение электроэнергии с учетом теплового состояния печи и тепловой энергии, вводимой в печь другими источниками; - максимальное использование мощности печи; - минимальные удельные расходы энергоносителей; - нормальную эксплуатацию электрического и другого печного оборудования. 4. Управление вспомогательными операциями (отбором проб, замером температуры металла и др.). 5. Сбор и обработку информации с выдачей необходимой документации, в том числе учет и регистрацию расходов шихтовых материалов, электроэнергии, кислорода и других энергоносителей, распечатка протоколов плавки. 6. Контроль за работой оборудования с сигнализацией и регистрацией неисправностей и непредвиденных остановок. Предусматриваемый на ДСП объем средств автоматического контроля и управления должен обеспечивать поддержание с требуемой точностью заданных технологией режимов и параметров процесса электроплавки, а также безопасность эксплуатации агрегата. Рациональный объем автоматизации новых и реконструируемых печей определяется с учетом технологически требований к управлению процессом выплавки различных марок сталей, развития электросталеплавильного производства в направлении повышения удельной мощности трансформаторов, использования данных о передовом зарубежном опыте и научных разработок в области автоматизации процесса электроплавки. ДСП необходимо оснащать современными быстродействующими регуляторами мощности, обеспечивающими высокие технико-экономические показатели и имеющими высокую надежность. Автоматический регулятор должен поддерживать заданное соотношение между силой тока и напряжением дуги в данной фазе печи при наименьших дисперсиях, обеспечить скорость перемещения электрода не менее 5-6 м/мин. Системы управления весовым дозированием компонентов металлошихты и дозированием ферросплавов и шлакообразующих материалов должны обеспечить подачу металлошихты в бадью и ферросплавов для загрузки в печь с погрешностью не долее 0.3%. Система управления электрической мощностью должна обеспечить
программное изменение мощности и ступени напряжения трансформатора в
соответствии с заданным электрическим режимом плавки, поддержание заданной
мощности трех фаз с погрешностью не более 2.0% и заданного температурного
графика металла по ходу плавки с отклонениями, не превышающими 15 (С. Группа печей емкостью 50-200 т должна оснащаться АСУ ТП плавки с использованием УВМ. [pic] Рис. 2. Рациональный объем автоматизации ДСП. АСУ ТП выплавки стали в ДСП выполняет следующие функции: - расчет шихты, кислорода, легирующих и шлакообразующих материалов; - расчет параметров электрического режима; - выдачу и коррекцию заданий локальным системам управления; - регистрацию и сигнализацию отклонения текущих параметров от заданных значений, регистрацию неисправностей оборудования и нарушений технологического режима; - централизованный контроль основных технико-экономических показателей работы печи; - выдачу информации на печь; - выдачу оперативной технологической информации оператору. Автоматизация дуговых сталеплавильных печей в рациональном объеме должна обеспечить: - увеличение производительности электропечей на 3-5%, сокращение расхода электроэнергии на 2-4%, повышение стойкости футеровки на 5- 8% за счет оптимизации энергетического режима плавки и повышения точности поддержания заданного режима; - снижение затрат на металлошихту, легирующие и шлакообразующие материалы на 1-2% за счет рационального их использования; - снижение себестоимости выплавляемого металла не менее, чем на 1.5%. В последние годы производство электростали характеризуется увеличением емкости печей, повышением мощности печных трансформаторов, совершенствованием технологии и методов управления рабочим процессом, причем для управления процессом электроплавки все шире применяют автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) с применением электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Эти системы выполняют следующие функции: а) расчет оптимального состава шихты, исходя из планируемых заданий и наличия исходных сырьевых материалов; б) расчет количества электроэнергии, кислорода, легирующих и шлакообразующих материалов; в) выбор оптимального режима процесса плавки и выдача управляющих сигналов в локальные системы автоматического управления; г) контроль запасов лома, легирующих отходов, ферросплавов и других материалов; д) выдача оперативной технологической информации оператору печи и на печать; е) контроль за работой оборудования, сигнализацию и регистрацию неисправностей; ж) автоматизированный централизованный контроль основных технико- экономических показателей работы печи. В состав АСУ ТП выплавки стали в ДСП входят локальные системы
управления электрической мощностью, продувкой ванны кислородом, давлением
под сводом печи, дозированием шихты и легирующих материалов, присаживаемых
в печь. АСУ ТП снабжена устройствами контроля массы металлошихты,
ферросплавов, жидкого металла; электрических и теплотехнических параметров Внедренная на Донецком металлургическом заводе АСУ ТП выплавки стали в Информация о виде и массе шихты поступает в ЭВМ УВК и хранится в памяти машины, которая рассчитывает основные компоненты шихты. Задание на загрузку корзины металлошихтой по видам и массе вводится в САУ взвешиванием металлической шихты мастером с пульта или от УВК. После окончания загрузки всех компонентов шихты в корзину ЭВМ УВК сообщает мастеру печи о готовности корзины с шихтой. Затем тележка подается в печное отделение для выгрузки в печь. В ЭВМ УВК храниться программа всех марок сталей, выплавляемых в ЭСПЦ. ЭВМ рассчитывает количество электроэнергии, необходимой для
расплавления шихты, с учетом экзотермических реакций при вдувании в печь
кислорода и тепловых и электрических потерь печи, рассчитывает и выдает в Начинается плавление металлической шихты. Система измерения положения электродов определяет моменты начала технологических интервалов периода плавления шихты и передает эту информацию в ЭВМ, которая через САУ электрического режима ЭР изменяет ступень печного трансформатора Т устанавливает оптимальную величину тока дуги. Если температура футеровки достигает значения, влияющего на её износ, то САУ ЭР переключает печной трансформатор на ближайшую низшую ступень напряжения. Перед началом продувки ЭВМ УВК выдает задание в САУ продувкой кислорода – режим продувки. САУ осуществляет перемещение кислородной фурмы, устанавливает её в заданную позицию, производит управление подачей кислорода и при заданном количестве введенного в печь кислорода отключает подачу кислорода и поднимает кислородную фурму. Экспресс-лаборатория соединена с системой передачи результатов
химического анализа. ЭВМ УВК дает команду на отбор пробы металла. При
поступлении в экспресс-лабораторию проба отрабатывается и устанавливается в
квантометр и в течение 40-60 с анализируется в соответствии с заданной
программой. По результатам этого анализа ЭВМ вычисляет, какие материалы САУ дозированием сыпучих и ферросплавов посылает команду на включение вибропитателей под соответствующими расходными бункерами, из которых должны отбираться требуемые материалы. После набора полной дозы материала питатель отключается. Заданная и фактическая массы каждого из дозируемых материалов инициируются на цифровых табло, установленных на пульте управления. При выгрузке материалов их масса регистрируется и передается в ЭВМ. Для стали каждой марки в базе данных ЭВМ хранится оптимальный закон изменения температуры металла. УВК в наперед заданные интервалы плавки периодически информирует сталевара о необходимости произвести замер температуры металла. Измеренные величины температур передаются в ЭВМ УВК, которая, сопоставив фактические и заданные температуры металла, определяет их разность и вычисляет требуемое количество электроэнергии. САУ ЭР устанавливает новый электрический режим с учетом того, что следующий замер температуры должен соответствовать заданной температуре металла. Непрерывно получая информацию о текущих значениях мощности тепловых потерь, напряжения сети, температуры подины и футеровки и других показателях, ЭВМ УВК вычисляет электрический и тепловой режимы, отвечающие условиям минимальных удельных расходов электроэнергии, длительности плавления или себестоимости 1т стали. Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|