Качество используемых материалов (металлический лом)

Стальной лом наряду с чугуном является важнейшей составляющей шихтовых материалов сталеплавильного производства.

Стальной лом – это отходы черных металлов, специальным образом приготовленные для переплава в сталеплавильных агрегатах (конвертерах, электродуговых и мартеновских печах).

К лому, используемому в конвертерном процессе, как и при прочих сталеплавильных процессах, предъявляется требование о недопустимости высокого содержания фосфора, серы, примесей цветных металлов и ржавчины.

Количество меди и никеля, которые не окисляются в условиях конвертерной плавки, не должно превышать их допустимого содержания в выплавляемой стали (обычно менее 0,2 %). Ограничивают максимальный размер кусков лома, поскольку слишком большие куски могут не успевать раствориться в металле за время продувки, а во время загрузки могут повредить футеровку конвертера. Отсутствие засоренности другими веществами (маслом, землей, мусором), влажность, взрыво- и пожароопасность – также являются обязательными требованиями.

По источникам поступления стальной лом классифицируется на следующие виды:

оборотный лом – это скрап и обрезь сталеплавильных и прокатных цехов. Это самый ценный вид лома, поскольку он имеет высокую плотность, не содержит загрязнений (земли, ржавчины и др.), химический состав его известен;

новый лом – это отходы машиностроительных и автомобильных предприятий;

старый (амортизационный) лом – это машины (в том числе и автомобили), оборудование, инструменты и другие орудия труда, потерявшие потребительскую стоимость вследствие физического износа или морального устаревания;

собираемый ломоизготовителями обезличенный лом – это металлические отходы неизвестного происхождения (бытовой лом, лом из шлаковых отвалов, городских свалок). Это самый низкосортный лом. Он имеет низкую плотность, часто загрязнен; ржавчиной, землей, смешан с цветными металлами (Cu, Ni, Pb, Zn и др.).

Привозной или покупной амортизационный лом, являющийся частями изношенных машин и оборудования, как правило, имеет нерациональную физическую форму и неопределенный химический состав. Из-за этой неопределенности химического состава привозной лом не рекомендуется применять при выплавке ответственных марок стали, так как в готовый металл могут попасть нежелательные неокисляющиеся примеси – олово, медь и т. д. В этом случае необходимо пользоваться собственным оборотным ломом.

В копровый цех металлолом поступает в железнодорожных вагонах и саморазгружающихся автомобильных прицепах, где в дальнейшем подвергается следующим видам подготовки:

Сортировка по химическому составу и физическому состоянию в зависимости от планируемой к выплавке марки стали.

Лом и отходы легированных сталей и сплавов поставляют по ГОСТ 2787-75 (на черные вторичные металлы), согласно которому металл подразделяют на категории А (углеродистые нелегированные сплавы) и Б (легированные, выделены 67 групп в зависимости от содержания легирующих элементов). Например, к металлу группы Б1 относят лом и отходы конструкционных и инструментальных сталей, легированных хромом и другими элементами, кроме никеля, молибдена и вольфрама. К металлу группы Б34 относят лом и отходы быстрорежущих хромвольфрамванадиевых сталей и др. По содержанию углерода металлическую шихту разделяют на стальной лом и отходы (до 2 % С) и чугунный лом и отходы (более 2 % С).

Лом и отходы высоколегированных сталей и сплавов поставляют предприятию и хранят в копровых цехах и на шихтовых участках раздельно (по маркам).

Придание стальному лому требуемых форм, размеров, плотности. По габаритам лом разделяют на мелкий, средний, крупный и стружку. Мелкие обсечки и обрезки передельных и металлообрабатывающих цехов, бракованные небольшие детали длиной не более 100 мм относит к мелкому лому. Средний лом имеет массу кусков до 50 кг и длину до 500 мм. Крупный лом включает бракованные слитки, недоливки, изношенные детали, прессованные пакеты, и другие вторичные отходы с длиной кусков до 2000 мм. Среди вторичных металлоотходов значительная доля приходится на стружку. Углеродистая и легированная стружка должна быть обезжирена и сбрикетирована. На стадии подготовки лома используют специальное оборудование – гидравлические ножницы, шреддинг – установки, газокислородную резку, пакетир – прессы и др.

Входной контроль металлолома осуществляется контролерами ОТК совместно с приемщиками лома цеха подготовки лома (копрового), дозиметристами лаборатории радиационного контроля на основании договоров на поставку металлолома, соответствующего нормативной документации (НД), классу, категории и виду, указанных в накладной. Во время приемки определяется фактическое качество (класс, категория и вид), засоренность металлолома в соответствии с ГОСТ 2787-75 и радиационная безопасность в соответствии СанПиН 2.6.1.993-00. Поставляемый металлолом может иметь в своем составе неметаллические примеси, такие как:

– камни, песок, земля, глина, гравий, кирпич, бетонные конструкции, доски, пакеты с битумом, мусор;

– снег, лед, (в зимнее время);

– зашлакованый скрап;

– редукторы, баллоны, теплообменники, огнетушители, гидроцилиндры, радиоактивные отходы.

На металлолом, несоответствующий требованиям НД составляется «Акт на металлолом несоответствующего качества». Ниже приведены причины, на основании которых составляются акты:

– металлолом не соответствует аттестации поставщика;

– поставка лома, смешанного с военным;

– поставка баллонов с нарушениями требований ГОСТ 2787-75;

– поставка взрывоопасных редукторов;

– поставка гидроцилиндров;

– поставка металлолома с повышенной засоренностью;

– отсутствие удостоверений о радиационной безопасности и взрывоопасности;

– поставка негабаритного лома, затрудняющего выгрузку.

Для взыскания затрат, связанных с поставкой взрывоопасного лома, переаттестацией партии металлолома его соответственным хранением, поставщикам предъявляются штрафные санкции.

На рисунке 30 приведены результаты входного контроля металлолома, поступившего на металлургический комбинат в течение года, с плановым объемом поставок 1,2 млн.т.

номер несоответствия

1 – переаттестовано; 2 – засоренный металлолом; 3 – негабаритный металлолом; 4 – металлолом, подвергаемый пакетированию; 5 – неотделимый сор в металлоломе; 6 – отделимый сор в металлоломе

Рисунок 30– Результаты входного контроля

Автоматизация

Функциональная схема контроля и регулирования технологических парамеров кислородного конвертера с использованием контроллеров

Конвертерный процесс протекает очень быстро, что является его основным преимуществом с точки зрения достижения высокой производительности агрегата, но и создает значительные трудности, усложняющие управление плавкой. При ведении технологического процесса плавки необходимо измерять, контролировать и поддерживать на заданном уровне технологические параметры процесса, а также управлять устройствами, при помощи которых выполняются технологические операции.

Данные о химическом составе и температуре чугуна, массе лома и чугуна поступают в главный пост управления конвертером. Основной технологической операцией плавки является продувка ванны кислородом. На основании данных о количестве, составе шихты, температуры жидкого чугуна, заданной марки стали, а также руководствуясь технологическими указаниями, машинист дистрибутора с помощью вычислительной техники определяет количество кислорода на плавку.

В кислородном конвертере в процессе плавки автоматически контроли-руются и регулируются следующие величины:

1) положение корпуса конвертера и положение кислородной фурмы;

2) расход кислорода на продувку, расход охлаждающей воды к фурмам и расход азота на отсечку шлака;

3) давление кислорода на продувку, давление охлаждающей воды к фур-мам и давление азота на отсечку шлака;

4) температуры чугуна, стали, отходящих конвертерных газов и охлаждающей воды после фурм;

5) состав отходящих конвертерных газов и анализ кислорода.

Контроль положения корпуса конвертера. Положение корпуса конвертера контролируется системой сельсин-датчик/сельсин-приемник. Информация о поло-жении конвертера поступает от сельсин-приёмника (GE), установленного на приводе поворота конвертера, в контроллер. Показание положения корпуса конвертера (GI) отображается на щите управления конвертером.

Контроль положения фурмы. Информация об установке фурмы и глубине ее погружения поступает от двух сельсин-датчиков (чувствительных элементов (GE)), установленных на каретке фурменной машины и на механизме подъема – опускания фурмы (лебёдке), в контроллер. Показание положения фурмы (GIR) отображается и регистрируется на щите управления конвертером. Программа положения фурмы задается оператором и является ступенчатой функцией времени или количества израсходованного с начала продувки кислорода.

Контроль и регулирование расхода кислорода на продувку. Расход кисло-рода на продувку определяется по перепаду давления в трубопроводе на диафрагме (сужающем устройстве). Поскольку к точности измерения расхода кислорода предъявляются повышенные требования, обязательно вводится коррекция по температуре и давлению.

От дифференциального манометра установленного во внещитовых приборах, сигнал передаётся в измерительный прибор, где осуществляется коррекция по температуре и давлению кислорода. Далее сигнал поступает в контроллер. Преобразователи (ТY) и (PY) обеспечивают введение поправок в эквиваленты расхода. Прибор (FIRА) обеспечивает индикацию и регистрацию расхода кислорода на щите управления конвертером. Регулирование осуществляется с помощью контроллера, в котором вырабатывается заданное значение кислорода. На основании величины поступившего регулирующего сигнала исполнительный механизм воздействует на регулирующий орган (величину открытия задвижки). Показание расхода отображается и регистрируется на щите управления конвертером. Суммарное значение расхода кислорода (FQIR) формируется в контроллере SIMATIC-135U и выводится технологу на монитор. В контроллере производится сравнение фактического суммарного значения расхода кислорода с заданным суммарным значением. Когда суммарное значение расхода кислорода становится равным заданному суммарному значению кислорода, от контроллера поступает сигнал регулирующему органу на отключение подачи кислорода.

Контроль и регулирование расхода воды на охлаждение фурмы.

Расход воды на охлаждение фурмы определяется по перепаду давления в трубопроводе на диафрагме (сужающем устройстве). От дифференциального манометра установленного во внещитовых приборах, сигнал передаётся в измерительный прибор. Далее сигнал поступает в контроллер.

С помощью ручного переключателя (НS) выбирается рабочая фурма. При уменьшении расхода воды на щите управления конвертером загораются сигналь-ные лампы. Регулирование осуществляется с помощью контроллера, в котором вырабатывается заданное значение расхода воды. На основании величины поступившего сигнала исполнительный механизм воздействует на регулирующий орган (величину открытия задвижки).

Контроль и регулирование расхода азота на отсечку шлака. В сталевыпу-скном отверстии кислородного конвертера установлен электромагнитный индуктор (ВЕ), который, являясь чувствительным элементом, фиксирует изменение магнитного поля при появлении шлака в отверстии при сливе металла. Аналоговый сигнал с индуктора поступает в контроллер. Задатчик в контроллере вырабатывает заданное значение поступающего сигнала электромагнитного поля, и при превышении заданного значения посылает сигнал исполнительному механизму, который, в свою очередь, воздействует на регулирующий орган на трубопроводе азота (величину открытия задвижки). Величина расхода азота выводится технологу на монитор.

Контроль давления кислорода перед фурмой. Давление кислорода перед фурмой замеряется в течение всего времени продувки дифманометром, установ-ленным во внещитовых приборах. С помощью ручного переключателя (НS) выбирается рабочая фурма. Сигнал от датчика передаётся в контроллер. Показание давления перед фурмой (РIR) отображается и регистрируется на щите управления конвертером.

Контроль давления воды на охлаждение фурмы. Контроль осуществляется передачей сигналов от дифманометров, установленных во внещитовых приборах, в контроллер. С помощью ручного переключателя (НS) выбирается рабочая фурма. Прибор (РIRА) обеспечивает индикацию и регистрацию давления воды на щите конвертера. При падении давления воды на щите управления конвертером загораются сигнальные лампы.

Контроль давления азота на отсечку шлака. Контроль осуществляется передачей сигнала от дифманометра, установленного во внещитовых приборах, в контроллер. Прибор (РIRА) обеспечивает индикацию и регистрацию давления азота на щите конвертера. При падении давления азота на щите управления конвертером загораются сигнальная лампа.

Контроль температуры стали. Замер температуры стали осуществляется термопарами погружения (платино - и платинородиевыми). Сигнал (3) от датчика температуры поступает в контроллер и измерительный прибор (электронный потенциометр), который обеспечивает индикацию и регистрацию температуры на щите конвертера. В случае отсутствия замера на табло возле агрегата загорается сигнальная лампа.

Контроль температуры чугуна. Замер температуры чугуна также осуществляется термопарами погружения (платино - и платинородиевыми). Сигнал (2) от датчика температуры поступает в контроллер и измерительный прибор (электронный потенциометр), который обеспечивает показание и регистрацию температуры на щите конвертера.

Контроль температуры отходящей от фурмы воды. Контроль осуществля-ется измерением температуры воды термометрами сопротивления, установленными на трубопроводах отвода охлаждающей воды от фурм. С помощью ручного переключателя (НS) выбирается рабочая фурма. Непрерывный сигнал с чувствительного элемента поступает в контроллер и измерительный прибор, который обеспечивает индикацию и регистрацию температуры на щите конвертера. В случае повышения температуры выше допустимых пределов (50ºС) загорается сигнальная лампа на щите управления конвертером.

Контроль состава и температуры отходящих газов. Информация о составе и температуре отходящих газов поступает в контроллер от автоматических газоанализаторов и датчика температуры (5) из котла-утилизатора. Приборы (QIR) и (ТIR) обеспечивают показания и регистрацию состава и температуры отходящих газов на щите конвертера.

Контроль анализа кислорода. Анализ кислорода поступает в контроллер от автоматических газоанализаторов (4). Приборы (QIR) обеспечивают показания и регистрацию анализа кислорода на щите управления конвертером.

Управление отключающими задвижками на водо- и кислородопроводах осуществляет контроллер «SIMATIC», который посылает сигналы на рабочие механизмы отключающих задвижек, которые, в свою очередь, воздействуют на закрытие задвижек подачи воды, кислорода.