Отчет по практике на ОАО «ММК»

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический 
университет им. Г.И.Носова»

 

Кафедра материаловедение и термической обработки металлов

 

 

 

 

 

 

Отчёт по ознакомительной практике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:

Руководитель:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнитогорск 2011

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» входит в число крупнейших мировых производителей стали и занимает лидирующие позиции среди предприятий черной металлургии России.

Активы компании в России представляют собой крупный металлургический комплекс с полным производственным циклом, начиная с подготовки железорудного сырья и заканчивая глубокой переработкой черных металлов.

ММК производит широкий сортамент металлопродукции с преобладающей долей продукции с высокой добавленной стоимостью.

На ОАО «ММК» работают более 60 000 человек. На комбинате существуют следующие виды производства:

• горно-обогатительное и известково-доломитовое производство;
• коксохимическое производство;
• огнеупорное производство;
• доменное производство;
• электросталеплавильное производство;
• прокатное производство.

Производство на ММК начинается с рудообогатительной фабрики (переработка руды) и аглофабрики (получение агломерата путем мелкого окускования рудного материала, который необходим для выплавки чугуна). Далее идет коксохимическое производство, т.е. получение кокса, который необходим для получения чугуна. Кокс получают из коксующихся углей в специальных коксовых печах при температуре 12000C. В батареи насчитывается около 74 печей. Уголь загружается в печи углезагрузочной машиной и при такой температуре спекается в кокс. После этого коксовыталкиватели выталкивают кокс в тушильный вагон, который везет его в тушильную башню, где он будет охлаждаться посредством орошения водой. Далее кокс идет на выплавку чугуна в доменную печь. После выплавки чугун поступает в кислородно-конвертерный цех и электросталеплавильные печи. В кислородно-конвертерном цехе, который был введен в эксплуатацию в 1990 г. при директоре комбината И.Х.Рамазане, плавят сталь. В конвертер заливают чугун и савками сигарообразной формы загружается металлолом, затем интенсивно продувается кислородом. Процесс длится 35-40 минут. Чтобы полученную сталь довести до нужного качества, она проходит агрегаты внепечной обработки (агрегат вакуумирования стали и агрегат доводки стали), где сталь интенсивно продувается аргоном, для того, чтобы удалить вредные примеси, т.е. газовые пузыри и неметаллические включения. Процесс длится около 6 минут. Далее стальной ручей идет на машину непрерывного литья заготовок, где специальными ножницами они режутся на слитки, которые называются слябами. Далее эти слябы прокатываются на станах, которые состоят из нагревательных печей, где слябы нагреваются при температуре от 8500C на входе и 11500C на выходе (нагретый сляб имеет большую мягкость, пластичность и ковкость), черновых и чистовых клетей. Нагретый сляб прокатывается между валками до определенной толщины. После этого прокатанный лист подается на моталки, где сматывается в рулоны. Грузоперевозки по ММК осуществляются тепловозами и электровозами по железным дорогам, протяженностью 652 км. Готовая продукция представлена горячекатаным и холоднокатаным листом, сортовой продукцией (арматура, швеллер, балки), а в 2004 г. комбинат стал производить полимерную продукцию, т.е. стальную полосу, покрытую тонким слоем цинка, а потом тонким слоем полимера (покрытие служит для того, чтобы увеличить срок службы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Кислородно-конвертерный цех

В кислородно-конвертерном цехе, который был введен в эксплуатацию в 1990 г. при директоре комбината И.Х.Рамазане, плавят сталь. В конвертер заливают, чугун и савками сигарообразной формы загружается металлолом, затем интенсивно продувается кислородом. Процесс длится 35-40 минут. Чтобы полученную сталь довести до нужного качества, она проходит агрегаты внепечной обработки (агрегат вакуумирования стали и агрегат доводки стали), где сталь интенсивно продувается аргоном, для того, чтобы удалить вредные примеси, т.е. газовые пузыри и неметаллические включения. Процесс длится около 6 минут. Далее стальной ручей идет на машину непрерывного литья заготовок, где специальными ножницами они режутся на слитки, которые называются слябами. Далее эти слябы прокатываются на станах, которые состоят из нагревательных печей, где слябы нагреваются при температуре от 8500C на входе и 11500C на выходе (нагретый сляб имеет большую мягкость, пластичность и ковкость), черновых и чистовых клетей.

1.1 Технология плавки

     Шихтовку, т.е. определение  расхода на плавку чугуна и  лома, шлакообразующих, ферросплавов  и других материалов, в современных  цехах проводят с помощью ЭВМ  на основании вводимых в нее  данных о составе чугуна и  других шихтовых материалов, температуре чугуна, параметрах выплавляемой стали и некоторых других. При этом расход лома, являющегося охладителем плавки, определяют на основании расчета теплового баланса плавки, увеличивая или уменьшая расход так, чтобы обеспечивалась заданная температура металла в конце продувки, а расход извести — так, чтобы обеспечивалась требуемая основность шлака (2,7—3,6).

      Лом загружают  в конвертер совками объемом 20-110м3; их заполняют ломом в шихтовом  отделении цеха и доставляют  к конвертерам рельсовыми тележками. Загрузку ведут через отверстие горловины конвертера, опрокидывая совок с помощью полупортальной машины, либо мостового крана, либо напольной (перемещающейся по рабочей площадке цеха) машины. Жидкий чугун заливают в наклоненный конвертер через отверстие горловины с помощью мостового крана из заливочного ковша, который обычно вмещает всю порцию заливаемого чугуна (до 300 т и более). Заливочные ковши с чугуном доставляют к конвертерам из миксерного или переливного отделений. Для загрузки сыпучих шлакообразующих материалов конвертер оборудован индивидуальной автоматизированной системой. Из расположенных над конвертером расходных бункеров, где хранится запас материалов, их с помощью электро-вибрационных питателей и весовых дозаторов выдают в промежуточный бункер, а из него материалы по наклонной трубе ссыпаются в конвертер через горловину. При этом система обеспечивает загрузку сыпучих продуктов без остановки продувки по программе, которая разработана заранее или задается оператором из пульта управления конвертером. Периоды плавки в кислородном конвертере включает следующие периоды:

     1. Загрузка лома. Стальной лом в количестве до 25—27 % от массы металлической шихты загружают в наклоненный конвертер совками. Объем совков достигает 110 м3, его рассчитывают так, чтобы загрузка обеспечивалась одним - двумя совками, поскольку при большем числе возрастает длительность загрузки и плавки в целом. Загрузка длится 2-4 мин. Иногда с целью ускорения шлакообразования после загрузки лома или перед ней в конвертер вводят часть расходуемой на плавку извести.

     2. Заливка чугуна. Жидкий чугун при температуре 1300 до 1450°С заливают в наклоненный конвертер одним ковшом в течение 2—3 мин.

     3. Продувка. После заливки чугуна конвертер поворачивают в вертикальное рабочее положение, вводят сверху фурму и включают подачу кислорода, начиная продувку. Фурму вначале продувки для ускорения шлакообразования устанавливают в повышенном положении, а через 2-4 мин ее опускают до оптимального уровня. В течение первой трети длительности продувки в конвертер двумя - тремя порциями загружают известь. В течение продувки протекают следующие основные металлургические процессы:

• Окисление составляющих жидкого металла вдуваемым кислородом; окисляется избыточный углерод, а также весь кремний, около 70% марганца и немного (1-2%) железа. Газообразные продукты окисления углерода (СО и немного СО2) удаляются из конвертера через горловину (отходящие конвертерные газы), другие оксиды переходят в шлак;
• Шлакообразование. С первых секунд продувки начинает формироваться основной шлак из продуктов окисления составляющих металла (SiO2, MnO , FeO, Fe2O3) и растворяющейся в них извести (СаО), а также из оксидов, вносимых миксерным шлаком, ржавчиной стального лома и растворяющейся футеровкой. Основность шлака по ходу продувки возрастает по мере растворения извести, достигая 2,7-3,6;
• Дефосфорация и десульфурация. В образующийся основной шлак удаляется часть содержащихся в шихте вредных примесей - большая часть (до 90%) фосфора и немного (до 30%)серы;
• Нагрев металла до требуемой перед выпуском температуры (1600-1660 °С) за счет тепла, выделяющегося при протекании экзотермических реакций окисления составляющих жидкого металла;
• Расплавление стального лома за счет тепла экзотермических реакций окисления; обычно оно заканчивается в течение первых 2/3 длительности продувки;

     4. Отбор проб, замер температуры, ожидание анализа, корректировка. Продувку необходимо закончить в тот момент, когда углерод будет окислен до нужного в выплавляемой марке стали содержания; к этому времени металл должен быть нагрет до требуемой температуры, а фосфор и сера удалены до допустимых для данной марки стали пределов.

     Момент окончания  продувки, примерно соответствующий  требуемому содержанию углерода  в металле, определяют по количеству израсходованного кислорода, по длительности продувки, по показаниям ЭВМ. Окончив продувку, из конвертера выводят фурму, а конвертер поворачивают в горизонтальное положение. Через горловину конвертера отбирают пробу металла, посылая ее на анализ, и замеряют температуру термопарой погружения. Если по результатам анализа и замера температуры параметры металла соответствуют заданным, плавку выпускают. В случае несоответствия проводят корректирующие операции: при избыточном содержании углерода проводят кратковременную додувку для его окисления; при недостаточной температуре делают додувку при повышенном положении фурмы, что вызывает окисление железа с выделением тепла, нагревающего ванну; при излишне высокой температуре в конвертер вводят охладители - легковесный лом, руду, известняк, известь и т.п., делая выдержку после их ввода в течение 3-4 мин. По окончании корректировочных операций плавку выпускают.

     На отбор и анализ  проб затрачивается 2-3 мин; корректировочные  операции вызывают дополнительные простои конвертера и поэтому нежелательны.

     5. Выпуск. Металл выпускают в сталеразливочный ковш через летку без шлака. Такой выпуск исключает перемешивание металла со шлаком в ковше. Выпуск длится 3-7 мин.

     В процессе выпуска  в ковш из бункеров вводят ферросплавы для раскисления и легирования. При этом в старых цехах загружают все ферросплавы так, чтобы обеспечивалось раскисление и получение в стали требуемого содержания вводимых элементов. В конце выпуска в ковш попадает немного (1-2 %) шлака, который предохраняет металл от быстрого охлаждения. В новых цехах, где проводят внепечную обработку, в ковш вводят сплавы, содержащие слабоокисляющиеся элементы (Мn, Сr и иногда Si), после чего ковш транспортируют на установку внепечной обработки, где в процессе усредняющей продувки аргоном вводят элементы, обладающие высоким сродством к кислороду (Si, Al, Ti, Ca и др.), что уменьшает их угар. В этом случае в момент слива из конвертера последних порций металла делают "отсечку" шлака, препятствуя попаданию в ковш конвертерного шлака, содержащего фосфор, который может переходить в металл, и оксиды железа, которые будут окислять вводимые в металл, в процессе внепечной обработки, элементы. В ковше для защиты металла от охлаждения и окисления создают шлаковый покров, загружая, например, гранулированный доменный шлак, вермикулит, известь с плавиковым шпатом.

     6. Слив шлака в шлаковый ковш (чашу) ведут через горловину, наклоняя конвертер в противоположную от летки сторону (слив через летку недопустим, так как шлак будет растворять футеровку летки). Слив шлака длится 2-3 мин. Общая продолжительность плавки в 100-350т конвертерах составляет 40-50 мин. 

1.2 Раскисление и легирование

     Раскисление кислородно-конвертерной  стали производят осаждающим  методом в ковше во время выпуска. В конвертер раскислители не вводят во избежание их большого угара.

     Спокойные стали обычно  раскисляют марганцем, кремнием  и алюминием, на отдельных марках  стали дополнительно применяют  титан, кальций и другие сильные  раскислители. Кипящую сталь раскисляют одним марганцем. В старых цехах, не имеющих установок внепечной обработки, в ковш при выпуске вводят все раскислители, обычно начиная с более слабых (обладающих меньшим химическим сродством к кислороду), а затем вводят более сильные, что уменьшает их угар. Последовательность ввода в ковш широко применяемых сплавов - раскислителей следующая: вначале вводят ферромарганец или силикомарганец, затем ферросилиций и в последнюю очередь алюминий. Кипящую сталь раскисляют одним ферромарганцем. Подачу раскислителей начинают после наполнения ковша жидким металлом примерно на 1/4-1/3, а заканчивают, когда заполнен металлом на 2/3, что позволяет избежать попадания раскислителей в шлак и их повышенного угара. Количество марганца и кремния, вводимых в металл, рассчитывают так, чтобы обеспечивалось не только раскисление, но и получение требуемого в данной марке стали содержания этих элементов. Определяя расход раскислителей , учитывают, что при раскислении спокойной стали и введении раскислителей в ковш их угар составляет: марганца10-25%, кремния 15-25%. При раскислении кипящей стали угар марганца равен 20-35%. Расход алюминия на раскисление в зависимости от содержания углерода в выплавляемой стали составляет 0,15-1,20 кг на 1т стали, увеличиваясь при снижении содержания углерода; большая часть вводимого алюминия (60-90%)угорает. Попадающий в ковш в конце выпуска металла конвертерный шлак на многих заводах загущают присадками извести или доломита, чтобы уменьшить окисление вводимых в ковш добавок оксидами железа шлака и восстановление из шлака фосфора.

     В современных конвертерных  цехах, оборудованных установками  доводки жидкой стали в ковше, при выпуске металла в ковш  вводят лишь часть раскислителей  – преимущественно слабоокисляющиеся, т.е. имеющие не очень высокое сродство к кислороду(ферромарганец, силикомарганец и реже ферро­силиций). Чтобы исключить попадание в ковш содержащего фосфор и оксиды железа конвертерного шлака, в конце выпуска делают его отсечку, а в ковш загружают материалы (гранулированный доменный шлак, вермикулит, смесь извести и плавикового шпата и др.) для создания шлакового покрова, предохраняющего поверхность металла от окисления и охлаждения. Затем ковш транспортируют на установку доводки стали, где в процессе перемешивающей продувки аргоном в металл вводят ферросилиций, алюминий и при необходимости другие сильные раскислители; по результатам анализа отбираемых при внепечной обработке проб проводят корректировку содержания кремния и марганца в металле, что обеспечивает гарантированное получение заданного состава стали. Для лучшего усвоения алюминия желателен его ввод в объем металла с помощью погружаемой штанги или в виде проволоки, подаваемой в ковш сверху с большой скоростью с помощью трайб-аппарата. Отсечку шлака с целью предотвращения его попадания в сталеразливочный ковш при выпуске металла делают несколькими способами. Простейший из них - быстрый подъем конвертера в момент окончания слива металла - не является достаточно эффективным. Еще один способ -отсечка с помощью стальных шаров в огнеупорной оболочке: в конце выпуска шар вводят в конвертер, где он плавает на границе шлак - металл и вместе с последними порциями металла попадает в канал летки, перекрывая его. Более эффективны способы с принудительным закрытием летки: скользящим шиберным затвором, закрепленным на кожухе летки и перемещаемым гидроприводом; пневматическим устройством, представляющим собой чугунное сопло, закрепленное с помощью кронштейна на корпусе конвертера. В нужный момент сопло, через которое идет воздух под давлением, поворотом кронштейна вводят в канал летки снизу, при этом запорный эффект создается сжатым воздухом.