Исследование тепловой работы печи нагрева СПЦ-1

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Старооскольский технологический институт им. А.А.Угарова

(филиал) федерального государственного автономного

образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный  исследовательский  университет  «МИСиС»

 

 

Факультет ММТ Кафедра металлургии  и металловедения  им. С.П.Угаровой ДисциплинаКНИР   Направление подготовки   150400.62 – Металлургия

 

 

 

КУРСОВАЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 

 

Исследование тепловой работы печи нагрева СПЦ-1

(тема)

 

Студент                          

(подпись, Ф.И.О.)

Группа                            М (ОМД)

Руководитель работы

д.т.н., профессор

                                                                                     (подпись, ученая степень, звание, Ф.И.О.)

Отчет защищен с оценкой

Комиссия:

 

 

(подпись, ученая степень, звание, Ф.И.О.)

 

 

«____»  __________________ 20____г.

 

 

 

 

 

 

 

Старый Оскол – 2015

 

 

Содержание

 

1. Технологические особенности  ОЭМК………………………………………..3

2. Технологические  основы производства проката……………………………..4

3. Устройство цеха и конструкция печей…………………………...………….10

4. Участок нагревательных печей………………………………………………16

5.  Технология нагрева непрерывнолитых заготовок  перед

 прокаткой  в СПЦ – 1…………………………………………………………...18

6.  Пуск и разогрев печи………………………………………………………...32

7. Техника безопасности………………………………………………………..35

8.  Ремонт печей…………………………………………………………………36

Список литературы………………………………………………………….…..38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технологические особенности  ОЭМК

Принципиально новая технология производства металла, основанная на прямом получении железа из руды, позволяет исключить из состава комбината такие сильные источники загрязнения атмосферы, как аглофабрика, коксохимическое производство, доменный цех. Отсутствуют выбросы в атмосферу серы, фенолов, цианидов и других вредных веществ. Исключение из процесса высоконагретых продуктов при восстановлении окисленных окатышей улучшает условия труда рабочих.

Применение металлизованных окатышей в качестве основного шихтового материала для производства стали, что позволяет получить металл нового уровня качества, особо чистого по содержанию вредных примесей и примесей цветных металлов (в два-три раза ниже, чем в металле, выплавленном традиционными методами). Это особенно важно в связи с происходящим загрязнением металлолома.

Среднее содержание остаточных элементов в стали из металлизованных окатышей составляет в процентах: серы – 0,006; фосфора – 0,008; никеля – 0,05; меди – 0,06; вольфрама – 0,12; молибдена – 0,01; ванадия – 0,003.

Впервые регламентировано содержание остаточных цветных металлов в процентах: свинца – менее 0,003; цинка – менее 0,004; сурьмы – менее 0,003; олова – менее 0,005; висмута – менее 0,001.

Выплавка высококачественной стали из металлизованных окатышей в сверхмощных электродуговых печах с непрерывной разливкой металла в сортовые заготовки. Для снижения вредных воздействий на окружающую среду электропечь заключена в шумоизолирующий кожух. Материалы по программе подаются в печь или ковш; окатыши и известь в процессе плавки загружаются непрерывно через отверстие в своде печи.

Применение гидротранспорта для поставки железорудного концентрата (пульпы). Исключены железнодорожный транспорт, парк вагонов, операции погрузки и разгрузки, потери материалов, обслуживающий персонал, ручной труд. Процесс бесшумен, легко поддается контролю, регулированию и автоматизации. Транспорт не зависит от погоды.

Использование для межцеховых и внутрицеховых перевозок не железнодорожного транспорта, а конвейерных систем и специального автотранспорта. Это позволило более компактно расположить цехи, повысить гибкость управления их работой.

Использование при обслуживании концентрата блочной системы фильтрации, при которой каждый фильтр обслуживает отдельный вакуумный насос, что повышает качество фильтрации и стабильность работы оборудования при повышении энерговооруженности процесса. Эксплуатация элегазовых подстанций на 330/110 и 110/10 кВ повышает надежность работы оборудования и сокращает площади для подстанций.

Использование современного оборудования, сырья нового качества и прогрессивных технологических приемов производства и контроля качества (металлизованные окатыши, внепечная обработка жидкого металла, защита от вторичного окисления металла на машинах непрерывного литья заготовок, автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторах, использование шиберных затворов на промышленных ковшах, водо-воздушное вторичное охлаждение заготовок, регламентированное охлаждение литой заготовки, термообработка, обточка и УЗК) позволяют гарантированно получать металлопродукцию заданного высокого качества.

 

2. Технологические основы  производства проката

 

Для производства агломерата, окатышей и чугуна используется железная руда. В карьерах Стойленского и Лебединского ГОК добывают руду, содержащую 17-54 % железа. Затем ее обогащают, используя магнитные и другие свойства оксидов железа. На ЛГОК добывается руда, в которой содержится в среднем 34 % железа, и из нее магнитным методом получают концентрат, содержание железа в котором составляет 68,5 % [3].

При транспортировке пульпы 27 км. По трубопроводу от ЛГОК до ОЭМК необходимо соблюдать определенный режим подачи, т.е. скорость подачи водородной жидкости, размер частиц в смеси, содержание кислорода в ней, учитывать износостойкость стенок труб и т.д. Давление для продвижения пульпы создают специальными насосами. Их цилиндры и поршни подвергались бы сильному износу без необходимой защиты, осуществляемой двумя путями: использованием диафрагм для разделения пульпы и рабочей жидкости насоса (масла) и разделением пульпы и масла вследствие разности их плотностей и несмешиваемости. Пульпу необходимо подавать по трубопроводу со скоростью l,3 м/с, чтобы материал витал и не осаждался, т.е. находился бы в псевдоожиженном состоянии.

В цехе окомкования пульпу сгущают и флюсуют. Флотация - процесс всплытия твердых частиц концентрата (Fe2О3, Fe3О4, и др.) с пузырьками воздуха (или другого газа). При продувке жидкости воздухом частицы концентрата всплывают на поверхность и затем удаляются скребками.

Для того, чтобы ускорить процесс осаждения частиц в сгустителях, пульпу намагничивают, при этом образуются флокулы, интенсивнее идет сгущение пульпы. Затем пульпу размагничивают, пропуская ее через переменное магнитное поле [3].

Для производства 1 т чугуна требуется 1,5 т. товарной руды и 0,5 т. кокса, или 0,75 т. коксующихся углей. Поскольку коксующиеся угли находятся в Донбассе, Кузбассе, в Воркутинском, Карагандинском месторождениях и в Якутии, то для использования типовой технологической схемы металлургического производства в Старом Осколе потребовались бы огромные затраты на перевозку угля железнодорожным транспортом. Взамен угля на ОЭМК используют природный газ Ставропольского и других месторождений, что более экономично еще и потому, что рядом находятся железные руды КМА. Это и предопределило целесообразность производства металла из руды там, где ее добывают, при поставке топлива (природного газа) по газопроводам, а электроэнергии - от Нововоронежской АЭС. В технологической схеме ОЭМК предусмотрена подача железорудного сырья из фабрики дообогащения ЛГОК по трубопроводу; пульпа-мелкая механическая смесь железорудного концентрата с водой под давлением до 3 МПа движется по трубам со скоростью >1 м/с.

Выбор сырья для прямого получения губчатого железа (взамен чугуна) в схеме ОЭМК (см. рисунок 1) имеет ряд специфических особенностей. С кислородом железо образует гематит Fe2O3, магнетит Fe3O4 и вюстит FeO. Гематит в чистом виде содержит 70 % железа и 30 % кислорода, имеет удельную массу 4,9 - 5,3 т/м3. Для получения губчатого железа необходимо использовать более богатое железорудное сырье с низким содержанием кремния и вредных примесей (серы, фосфора и др.)

Железорудный концентрат, поступающий с ЛГОК на ОЭМК по пульпопроводу, содержит 70,1 % Feобщ и состоит из 65,52 % Fe3O4; 4,58 % Fe2O3; 27,03 % кислорода и 2,87 % пустой породы (SiО2). Для процессов прямого получения железа тонкоизмельченный концентрат при поступлении в цех окомкования (ЦО) окомковывается в 10-25-мм окатыши и подвергается затем окислительному обжигу в обжиговых печах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛГОК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шлак потребителям

 

 

 

Известь

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Схема технологических взаимосвязей между основными цехами ОЭМК

 

В качестве основного топлива на ОЭМК применяют природный газ, представляющий смесь углеводородов метанового ряда с примесью оксида углерода и водорода (горючие компоненты), а также азота, сероводорода, кислорода и инертных газов. Оксиды азота и углерода (СО) ухудшают теплотехнические характеристики природного газа, так как снижают теплоту сгорания из-за уменьшения горючей массы. Высшая (Qв) и низшая (Qн) теплоты сгорания связаны соотношением [3]:

                                    ,          (1.1)

где Н - содержание водорода в газе,

W – содержание влаги.

Возможность получения высокой температуры горения характеризуется наряду с теплотой сгорания жаропроизводительностью топлива, 0С:

                                                                    (1.2)

где [ ], низшая теплота сгорания, кДж/м3,

 - объем  продуктов полного сгорания топлива без избытка воздуха ( );

- средняя  объемная теплоемкость дыма в  интервале температур от 0 до tmax, кДж/(м3 0С).

Горение природного газа - физико-химический процесс окисления в нем 98-99 % метана:

                                                   (1.3)

При нагревании метана без доступа воздуха происходит его крекинг (термическое разложение) с выделением сажи (углерода):

                                            (1.4)

Необходимое количество сухого воздуха для сжигания газа:

    (1.5)

В процессах прямого получения железа используют руды и окатыши с высоким (> 66 %) содержанием железа. При выплавке стали в электропечах основность шлака поддерживают в пределах 1,5-2,0, вводя для офлюсования пустой породы ( ) известь ( ). В окатышах ОЭМК содержание до 3% SiО2 является достаточно высоким, и при выплавке стали в дуговых печах требуются определенные расходы электроэнергии и извести.

Фосфор, как и кремнезем, при металлизации не удаляется, поэтому желательно его минимальное содержание в железорудных материалах; в окатышах ОЭМК содержимся 0,01% Р. Из железорудных материалов при восстановлении удаляется 40-30% S в виде соединений H2S и COS, что в некоторых случаях, когда для конверсии используется колошниковый газ, может привести к отравлению катализатором. В этом случае технологический газ для очистки от серы перед подачей в реформер приходится пропускать через губчатое железо, используя его как охлаждающий газ. Все эти условия должны обеспечиваться после подачи железорудного сырья в виде пульпы в цех окомкования.

Из цеха окомкования окатыши поступают в цех металлизации, где и повышают степень содержания железа в окатышах. После цеха металлизации окатыши поступают в ЭСПЦ, как основное сырье для плавки. В ЭСПЦ сталь плавиться в ДСП-150 (Дуговая Сталеплавильная Печь), которая по завершению поступает на МНЛЗ (Машина Непрерывного литья заготовок). Разливка ведется в 4 ручья. В сортопрокатный цех литые заготовки поступают с МНЛЗ по плавкам. После взвешивания все заготовки поступают через один из рольгангов к загрузочно-погрузочным устройствам или непосредственно к печам нагрева и гомогенизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Устройство цеха и конструкция печей

 

Сортопрокатный цех ОЭМК производит сортовой прокат сечением круг диаметром 80-180мм, и квадрат 70х70\110х110мм. Из легированных сталей в количестве 1.240.000 т/год.

В составе цеха 9 крупных участков: 

  участок 1- склад для непрерывно-литых заготовок;

  Склад  литой заготовки (СЛЗ) предназначен: для приемки непрерывно-литой  стали заготовки из ЭСПЦ-2, складирования  и накопления ее в монтажные  партии прокатки, посадки в печи  нагрева в СПЦ-1, а также для  отгрузки товарной литой заготовки  потребителям.

  СЛЗ  размещается в трех пролетном  корпусе между СПЦ-1 и ЭСПЦ-2. Ширина  каждого пролета 33 метра, длина 144 метра. Пролеты расположены перпендикулярно транспортным рольгангам ЭСПЦ-2. Для перемещения литой заготовки на СЛЗ установлены две транспортные линии. Каждая состоит из рольганга, являющегося продолжением рольганга ЭСПЦ-2 и трех погрузочно-разгрузочных решеток (шлепперов). Рольганги ЭСПЦ – 2 – оснащены весами, позволяющими взвешивать передаваемый металл массой до 10 т. с точностью ±10 кг.