Автоматизация агрегата доводки стали

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………….8

1 АВТОМАТИЗАЦИЯ АГРЕГАТА ДОВОДКИ СТАЛИ…………………………..9

1.1 Структура электросталеплавильного цеха………………………………...9

1.2 Обработка металла на агрегате доводки стали…………………………..10

1.2.1 Технология обработки металла на агрегате доводки стали…………  11

1.2.2 Химический нагрев металла…………………………………………….13

1.3 Автоматизация установки доводки стали………………………………..16

1.3.1 Схема автоматизации агрегата доводки стали…………………………16

1.3.2Комплекс технических средств………………………………………….19

1.3.3Принципиальная электрическая схема контроля и регулирования  
расхода аргона (азота) и кислорода на агрегате доводки стали……….……22

2 ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА В МЕТАЛЛЕ………………….24

2.1 Влияние водорода и азота на качество стали…………………………….24

2.2 Способы удаления водорода………………………………………………26

2.3 Анализатор водорода в жидком металле Multi-Lab Hydris System……..29

2.3.1 Включение  системы Hydris………………………………………………34

2.3.2 Методика проведения измерения………………………………………..35

2.3.3 Процессы, протекающие в системе Hydris при измерении……………37

2.3.4 Экран процессорного блока Hydris……………………………………...38

2.3.5 Расчет KJF-фактора……………………………………………………….42

2.3.6 Заключение по разделу …………………………………………………..43

3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ……………………………………47

3.1 Идентификация  опасных и вредных производственных  факторов…….47

3.2 Характеристика использующихся  веществ и материалов……………….48

3.3 Санитарно-технические  требования……………………………………….48

3.3.1 Требования  к микроклимату помещений……………………………….48

3.3.2 Требования к планировке  помещений……………………………..……50

3.3.3 Требования  к освещению помещений…………………………………..50

3.3.4  Требования безопасности при  устройстве и эксплуатации    

коммуникаций…………………………………………………………………..52

3.4 Разработка мер защиты  от опасных и вредных факторов……………….53

3.5 Безопасность  жизнедеятельности в чрезвычайных  ситуациях………….54

3.6 Расчет звукоизолирующего устройства…………………………………...55

4 АНАЛИЗ ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАЛЕТЕЙ ЭСПЦ И ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ………………..58

4.1 Краткая характеристика  электросталеплавильного цеха………………...58

4.2 Расчет производственной  программы цеха……………………………….59

4.3 Расчет сметы капитальных затрат……………………………...…….……61

4.4 Расчет себестоимости  продукции………………………………………….63

4.4.1 Изменение статьи  «амортизация основных средств»…………………..63

4.4.2 Изменение статьи «текущий  ремонт и содержание основных  средств»…………...64

4.4.3 Изменение статьи «прочие расходы……………………………………………….66

4.5. Метод чистой текущей стоимости………………………………………………...68

4.6. Метод внутренней нормы прибыли………………………………………69

5 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ……………………………………………...72

5.2 Воздействие загрязняющих с хозяйственно-бытовыми сточными водами на систему канализации………………………………………………………………72

5.2 Воздействие загрязняющих с хозяйственно-бытовыми сточными водами на систему канализации………………………………………………………………74

5.3 Утилизация отходов  производства и потребления………………………75

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………..80

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………….….81

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………………….83

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Современная техника предъявляет  все более высокие требования к качеству стали. В тех случаях, когда проведение операций обеспечивающих требуемое качество металла, непосредственно в самом агрегате связано с потерей его производительности, операции переносят в ковш. Проведение технологических операций вне плавильного агрегата называют внепечной обработкой.

Основную цель внепечной обработки  можно сформулировать как осуществление  ряда технологических операций быстрее  и эффективнее по сравнению с  решением аналогичных задач в обычных сталеплавильных агрегатах. В настоящее время методами внепечной металлургии обрабатывают сотни миллионов тонн стали массового назначения, установки для внепечной обработки имеются практически на всех заводах качественной металлургии [2].

В данной работе будет рассмотрен один из агрегатов внепечной обработки  стали электросталеплавильного  цеха агрегат доводки стали (АДС). АДС предназначен для доводки стали до заданной температуры и химическому составу, путем продувки стали в сталеразливочном ковше аргоном. На АДС будет установлен анализатор водорода жидкой стали Multi-Lab Hydris System, который будет измерять содержание водорода в стали, и при его содержании выше 1,5-2 см³/100 г удалять его путем продувки азотом, тем самым препятствовать образованию флокенов, дефектов в слитках или заготовках. Это мероприятие позволит, с экономической точки зрения, выпускать меньше брака и увеличит годовую производительность в выпуске качественной стали.

 

 

1 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ  СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТА  ДОВОДКИ СТАЛИ

 

1.1 Структура электросталеплавильного цеха

 

В настоящее время в  электросталеплавильном цехе проводиться  реконструкция. Устанавливаются новые электродуговые печи, и прекращают свою работу мартеновские печи.

На сегодняшний день цех включает в себя три мартеновские печи, находящиеся в нерабочем состоянии, две электродуговых печи, вместимостью.12,5 и 50 т, участок внепечной обработки стали, MHJI3. В свою очередь на участке внепечной обработки стали расположены агрегат «печь-ковш» (АПК) и агрегат доводки стали (АДС), вместимостью 125 т.

На этих агрегатах проходят все обязательные периоды производства стали: выплавка стали, ковшевая обработка (доводка), разливка в слитки или заготовки.

В электродуговых печах  выделение тепла происходит за счет экзотермических электрофизических процессов дугового разряда. Температура дуги превышает 3000 °С.

Ковшевая доводка стали представляет заключительную часть технологии плавки, целью которой является доведение до требуемых конечных значений двух главных параметров сталеплавильного процесса - химического состава готовой стали и ее температуры. Для этих целей и предназначен участок внепечной обработки стали, включающий и себя ЛПК и АДС. На ЛИК происходит доводки стали по температуре с помощью электронагрева (электрической дуги), на АДС с помощью химического нагрева (продувка кислородом).

По окончании процесса доводки сталеразливочные ковши  подаются на МНЛЗ для дальнейшей разливки в слитки или заготовки [4].

 

1.2 Обработка металла на агрегате доводки стали

 

На агрегате доводки  стали производится подготовка жидкой стали в сталеразливочном ковше для разливки на сортовой МНЛЗ.

На агрегате доводки  стали осуществляются следующие  технологические операции:

• продувка металла аргоном, подаваемым через верхнюю продувочную фурму, для усреднения химического состава металла и его температуры по объему сталеразливочного ковша;
• измерение температуры и отбор проб металла, а при необходимости 1 проб шлака;
• отправка проб металла и шлака на экспресс-анализ;
• коррекция химического состава стали и её микролегирование присадкой кусковых материалов;
• коррекция химического состава металла по алюминию путем ввода алюминиевой катанки или чушковым алюминием;
• микролегирование или получение металла с узкими пределами содержания элементов путем ввода порошковой проволоки с различными видами наполнителей;

- химический нагрев металла;

- охлаждение металла;

- засыпка поверхности расплава гранулированным шлаком.

Контроль над процессом  ковшевой обработки производится путем  измерения температуры и окисленности металла, отбора проб металла и шлака, измерения расхода и давления аргона для продувки, измерения массы добавок, присаживаемых в ковш.

 

1.2.1 Технология обработки металла на агрегате доводки стали

 

Сталеразливочный ковш устанавливается на сталевоз агрегата доводки стали. Сталевоз передвигается под крышку АДС. К продувочным устройствам ковша подсоединяются аргонные шланги. Подсоединение пробок стальковша к запорно-регулирующей арматуре производится с помощью быстроразъемных соединений с обратными клапанами, и должно быть надежным и исключать утечки аргона. На аргонопроводах должны быть установлены шаровые отсечные клапана с возможностью ручного регулирования расхода аргона.

С целью усреднения химического  состава и температуры металла  по объему сталеразливочного ковша производится усреднительная продувка аргоном в течение 3 мин. Продувка металла аргоном производится через продувочные пробки или через аварийную фурму.

После усреднительной продувки производится измерение температуры и отбор первой пробы металла. Проба отправляется пневмопочтой на экспресс-анализ.

Температура металла по приходу на агрегат доводки стали  может составлять от 1600 до 1650°С (в зависимости от марки стали).

По результатам экспресс-анализа  определяется необходимость коррекции  химического состава металла. Масса  корректирующих добавок соответствующих  ферросплавов определяется из расчёта  получения массовой доли вводимых элементов на 0,05 % выше нижнего предела в готовой стали, с учётом их усвоения.

Корректирующие добавки  присаживают отдельными порциями массой не более 500 кг с интервалом 0,5-2,0 мин. Алюминиевая катанка (проволока) диаметром от 9 до 16 мм (предпочтительно использование проволоки диаметром 15,5 мм; вводится трайб-аппаратом со скоростью 5-7 м/с.

После присадки последней  порции марганец - или кремнийсолержаших ферросплавов металл продувается аргоном не менее 5 мин, а после присадки хромосодержащих ферросплавов - не менее 6 мин. При суммарном расходе ферросплавов и кокса более 1,5 т на плавку или алюминия более 800 кг на плавку, время продувки после присадки последней порции ферросплавов, кокса и алюминия обычно составляет не менее 8 мин. Расход аргона поддерживается не менее 800 - 1000 л/мин. (при продувке через погружную фурму) или 300 – 1000 л/мин (при продувке через продувочные пробки (на каждую пробку)). Коррекция химического состава металла по содержанию меди и никеля производится присадкой лома никеля и меди или никель - и медьсодержащих материалов.

При необходимости металл охлаждается слябом, специально подвешенным  на цепях. После извлечения сляба  металл продувают не менее 2 мин.

Общая продолжительность  продувки аргоном должна быть не менее:

• для хромосодержащих сталей - 15 мин;
• для остальных легированных и низколегированных сталей - 13мин;
• для углеродистых и низкоуглеродистых сталей - 12 мин.

На плавках, у которых  температура металла после усреднительной продувки ниже требуемой для нормальной доводки, производится химический нагрев металла.

 

1.2.2 Химический нагрев металла

 

Химический нагрев осуществляется путем вдувания кислорода через  погружную фурму и взаимодействия его с растворенным в металле алюминием.

Установка химического  нагрева металла в ковше должна быть расположена на агрегате доводки  стали (АДС).

Конструкция установки  должна включать в себя следующие  механизмы, отдельные узлы и системы:

• система подачи кислорода;
• гибкие металлорукава из нержавеющей стали для соединения линии кислородопровода с погружной фурмой;
• погружная фурма (необходимо предусмотреть замену нижней отгорающей части фурмы);
• колонна с кареткой фурмы;
• запорная арматура;
• система КИП и автоматики.

По результату измерения  температуры металла, находящегося на АДС принимается решение о необходимости использования химического нагрева металла.

При принятии решения следует  учесть, что при введении алюминия в количестве 0,04 кг/т и последующей продувки металла кислородом с расходом 0,03 м³/т температура металла повышается на 1 °С. Ориентировочный расход алюминия и кислорода для химического нагрева металла приведен в таблице 1.1. Производится присадка расчетного количества алюминия в металл (наиболее предпочтителен ввод его в виде катанки). Фурма для химического нагрева устанавливается на уровне от 200 до 400 мм от поверхности расплава.

С целью исключения выплеска металла и для снижения пироэффекта, погружение фурмы производят при расходе кислорода с интенсивностью 500 - 1000 м³/ч. После погружения нижнего торца фурмы на 0,7 - 1,5 м ниже уровня металла, подачу кислорода увеличивают до 35000 - 50000 л/мин. Запрещается продувка кислородом при погружении фурмы менее 0,5 м ниже уровня металла. После ввода расчетного количества кислорода производится снижение его расхода до 500 - 1000 м³/ч, затем фурма извлекается из металла.