Проектные решения для электропечей и их работы
Для новых ЭСПЦ применяют мощные ДСП 100–150 т. Применение печей средней и малой вместимости (<100 т) допустимо при реконструкции существующих цехов, а для новых цехов – в порядке исключения, в случае особых местных специфических условий.
Типовой ряд ДСП (по массе жидкой стали): 6, 12, 25, 50, 100, 150 и 200 т.
В новых цехах применяют сверхмощные ДСП с удельной мощностью трансформаторов 600–800 КВ×А/т. Эти печи должны иметь водоохлаждаемые своды и цилиндрические стенки из водоохлаждаемых панелей, гидравлические приводы основных механизмов и должны быть оборудованы эркерным (эксцентричным, боковым) или сифонным сталевыпускным отверстием и топливокислородными горелками.
Печи 6–25 т предназначены для работы по технологии двушлакового процесса (с восстановительным периодом длительностью около 1 ч), должны сооружаться с огнеупорной футеровкой, цилиндроконическими стенками и обычным сталевыпускным отверстием при возможности с водоохлаждаемыми сводами.
Число печей n = Пц/Пп, где Пц и Пп – годовая производительность цеха и одной электродуговой печи. Годовая производительность одной печи (т слитков в год)
Пп = Т24аn/100t,
где Т – вместимость печи (по массе жидкой стали), т; t – продолжительность плавки, ч; а – выход годных слитков по отношению к массе жидкой стали, %: n – число рабочих суток в году (годовой фонд рабочего времени), сут; 24 – число часов в сутках, ч/сут.
Выход годных слитков при сифонной разливке в изложницы составляет %; 75-80при непрерывной разливке 95–96%.
Число рабочих суток (годовой фонд рабочего времени) печей различной вместимости следующее:
Вместимость, печи, т……………..6 12 25 50 100 150
Число рабочих суток, сут/год.......350 3415 3,39 320 313 302.
Число рабочих суток печи в году - разность между календарным временем (365 сут) и временем простоя печи на ремонтах. Для 50–150 т водоохлаждаемых печей один раз в год капитальный ремонт длительностью 6–8 сут, холодные ремонты через каждые 20–22 сут. по 12 ч и через каждые 10–11 сут профилактические ремонты по 6 ч.
Длительности плавок в печах различной вместимости :
Вместимость печи, т…………………….6 12 25 50 100 150
Мощность трансформатора, MB×А........4,8 9,6 15 50 80 100
Длительность плавки, мин……………155 155 180 85 90 100
В том числе:
плавление………………………………105 105 120 45 50 55
окисление и нагрев металла……………10 10 20 20 20 20
рафинировка…………………………….55 55 50 - - -
Плавки в печах 50–150 т состоит из следующих периодов:
– завалка и подвалка шихты двумя корзинами 10–15 мин;
– плавление с применением газокислородных горелок; шесть плавок проводится на «болоте», т.е. без заправки, а каждая седьмая плавка сливается полностью, после чего проводят заправку (торкретирование).
Годовая производительность печей вместимостью 50, 100 и 150 т должна составлять: 270, 500 и 650 тыс. т/год. В связи с высокой производительностью в проектируемых цехах установливают не более двух-трех печей. Для внепечной обработки в ЭСПЦ рационально устанавливать агрегаты типа «печь–ковш».
Общая характеристика электросталеплавильных цехов
Основные грузопотоки ЭСПЦ: доставка и загрузка стального лома, иногда металлизованных окатышей; доставка и загрузка в печь шлакообразующих материалов и ферросплавов; транспортирование ковшей с жидкой сталью к месту разливки и установкам внепечной обработки; разливка и уборка слитков или литых заготовок; уборка шлака и грузопотоки, связанные с обеспечением ремонта печей и оборудования.
В ЭСПЦ выплавка и разливка стали производится в главном здании цеха, в нем же часто организовано хранение запаса лома и его загрузка в корзины и обычно хранение оперативного запаса сыпучих материалов и металлизованных окатышей, внепечная обработка стали, подготовка ковшей, а в ряде цехов с разливкой стали в изложницы, предусмотрены участки обдирки и термообработки слитков. Также в состав цеха часто входит ШО сыпучих материалов иногда отделение магнитных материалов; при разливке стали в изложницы– отделения их подготовки и раздевания слитков; вспомогательные отделения для обеспечения цеха электроэнергией, водой, кислородом и другими ресурсами, газоочисткой, ремонтных работ; иногда шлаковое отделение.
В новых ЭСПЦ с высокомощными высокопроизводительными печами устанавливают 1–3 печи.
Описание некоторых ЭСПЦ
Цех А
Имеет планировку и следующую организацию основных работ: разливка стали в изложницы, подача в цех всех материалов через шихтовой пролет, расположение печей на границе печного и разливочного пролетов.
Цех состоит из трех пролетов: шихтового А–Б, печного Б–В и разливочного В–Г. В некоторых цехах, выплавляющих высоколегированные стали, дополнительно имеются пролеты термической обработки или обдирки слитков.
Печной пролет перекрыт рабочей площадкой 25, между колоннами ряда В размещены электропечи 15 на двух железобетонных опорах 29. На рабочей площадке – печные подстанции 14. Расположение печей обеспечивает выпуск стали в разливочный пролет и возможность замены свода, обслуживания и ремонта печей кранами печного пролета. Рабочая площадка печного пролета выступает в шихтовой пролет, образуя балкон 24, на котором имеются стеллажи 11 для мульд, площадки для установки переносных контейнеров с сыпучими материалами и газовые печи 10 для прокаливания ферросплавов.
В торце печного пролета на нулевой отметке участок наборки сводов 7. Печной пролет оборудован мостовыми завалочными краны 27 и крановыми завалочными машинами 26.
Рисунок 8.1 - План и поперечный разрез электросталеплавильного цеха А
В шихтовом пролете мостовые краны 22, с грейферами, электромагнитами, мульдовыми захватами.
Разливочный пролет оборудован разливочными кранами 30, в нем имеются разливочные площадки 19 и разливочные пути 20, шлаковый путь 21, ямы 18 для ремонта ковшей, участки 17 наборки и сушки стопоров, стенды для сталеразливочных и шлаковых ковшей.
Стальной лом и чушковый чугун привозят в шихтовой пролет в вагонах на путь 1 и разгружают магнитным краном 22 в ямные бункера 2, затем загружают в корзины 23, находящиеся на самоходных тележках на стендах 6, с платформенными весами. После заполнения корзины тележка транспортирует ее по поперечному ширококолейному пути 9 в печной пролет, где корзину краном 27 поднимают через проем 16 в рабочей площадке и доставляют к печи для загрузки. Корзину опускают краном в рабочее пространство печи и размыкают створки днища. Пустую корзину возвращают в шихтовый пролет.
Сыпучие материалы привозят на путь 4 и разгружают из вагонов в ямные бункера 3, где хранится их запас. Далее их грейферным краном загружают в переносные бункера с секторными затворами; бункера поднимают краном шихтового пролета и устанавливают на балкон 24. Открывая затвор, высыпают порцию материалов в мульду которую подают под бункер крановой завалочной машины 26. Далее машина загружает материалы из мульды в печь через рабочее окно или высыпает материалы на рабочую площадку у печи. Часть материалов из ямных бункеров загружают в мульды, которые подают на стеллажи 11 балкона. Некоторые материалы доставляют в пролет также в снабженных снизу затворами контейнерах, которые сразу ставят на балкон 24.
Ферросплавы привозят в саморазгружающихся контейнерах и иногда на платформах россыпью и разгружают в закрома 12 с оградительными стенками или в подвесные стационарные бункера 8, с затворами выдачи. Часть ферросплавов из саморазгружающихся контейнеров выгружают в мульды, установленные на стеллажах 13 пола шихтового пролета. Из закромов 12 и подвесных бункеров 8 ферросплавы загружают в мульды, которые устанавливают на стеллажи 13. Затем их краном поднимают и устанавливают на стеллажи 11 балкона, откуда их потом забирают завалочной машиной 26 и устанавливают в печь 10. После прокаливания ферросплавы машиной 26 загружают в электропечь.
В шихтовом пролете установлена сушильная барабанная печь 5, дробилка для измельчения ферросплавов, бегуны для помола кокса, весы. В торце пролета иногда расположен склад электродов.
Сталь выпускают в ковш, транспортируемый краном 30, к разливочным площадкам. Шлак из печи во время плавки сливают в шлаковню на самоходной тележки 28, установленной под рабочим окном печи. После ее заполнения тележка по. поперечным путям под печью выезжает в разливочный пролет, где ковши со шлаком с помощью разливочных кранов 30 переставляют на шлаковозы, вывозящие их из цеха по пути 21.
Недостатки: доставка всех материалов через шихтовый пролет; заполнение корзин ломом с помощью электромагнитов в шихтовом пролете; несовершенный способ загрузки в печь сыпучих и ферросплавов (крановой мульдозавалочной машиной); разливка стали в изложницы, разливочный пролет плохо приспособлен для установок внепечной обработки; отсутствие газоочистки.
Цех В
ЭСПЦ с четырьмя печами вместимостью 100 т и годовой производительностью 1,0–1,2 млн. т жидкой стали: подачи сыпучих материалов через специализированный пролет; разливка стали на УНРС, выпуск стали в ковш, удерживаемый крюками сталеразливочного крана.
Рисунок 8.2 - План и поперечный разрез электросталеплавильного цеха В
Пролеты: шихтовый А–Б, сыпучих материалов (бункерный) Б–В, печной В–Г, распределительный Г–Д и примыкающую к нему группу пролетов ОНРС.
В печном пролете на границе с распределительным расположены печи 10 с печными подстанциями 11, два завалочных крана III (180 + 63/20 т), в торцах – участки 18 набора сводов. Печной и бункерный пролеты перекрыты рабочей площадкой. Шихтовый пролет оборудован кранами грузоподъемностью 30/15+ 15 т, распределительный 180 + 63/20 т, пролет сыпучих 20/5 т. УНРС расположены в линию на границе распределительного пролета.
Организация основных работ. Большую часть стального лома привозят в шихтовый пролет на платформах на путь 3 в контейнерах, а часть россыпью. Россыпной лом разгружают краном I в ямные бункера 1, а контейнеры 32 либо устанавливают на площадку 2, либо выгружают из них лом в корзину 31 краном I с помощью самокантующей траверсы. При необходимости лом добавляют из ямных бункеров 1 электромагнитом. Затем корзину с ломом на передаточной тележке 15 с весами доставляют по поперечному пути 4 в печной пролет. Здесь корзину поднимают краном III и загружают из нее лом в печь сверху. При движении корзины по пути 4 в нее вводят шлакообразующие материалы из бункеров 9.
Сыпучие материалы доставляют автотранспортом в торец пролета Б–В в саморазгружающихся контейнерах 12 и загружают из них материалы в бункера 5 мостовым краном II. Шлакообразующие материалы из бункеров 5 выдаются с помощью вибропитателей 6 в электровесовую тележку 7, которая по рельсовому пути доставляет материалы к ленточным загрузочным машинам 13 по поперечному рельсовому пути 17 перемещается к печи и загружает материал в печь через рабочее окно.
Ферросплавы из бункеров 5 взвешивающими устройствами выдаются в мульды, удерживаемые безрельсовой завалочной машиной 14, которая вначале устанавливает мульды в печь 8, а после прокаливания транспортирует мульду к электропечи и загружает ферросплавы в печь через рабочее окно. Холодные ферросплавы могут загружаться в печь машиной 13. Заправочные материалы выдаются из бункеров 5 в бункер заправочной машины.
Распределительный пролет Г–Д служит для передачи ковшей с жидкой сталью от печей на УНРС, уборки шлака из цеха, внепечной обработки стали, подготовки и ремонта ковшей. Сталь из печи выпускают в ковш, удерживаемый краном IV. Затем ковш этим краном доставляют на участок вакуумирования или к установкам 19 продувки аргоном и после внепечной обработки на поворотный стенд УНРС 29. Для вакуумирования ковш краном IV ставят на сталевоз 25, который перемещает ковш на вакууматор 24, После вакуумирования сталевоз возвращает ковш в зону действия разливочного крана, которого доставляет ковш на УНРС.
Каждая печь оборудована бункерным устройством 21 для ввода ферросплавов в ковш. Шлаковни 33 из-под печи выдают по поперечным путям в распределительный пролет, где их краном IV устанавливают на шлаковоз 27, вывозящий шлак из пролета по продольному пути 23. В пролете имеются стенды 26 и 22 для установки соответственно сталеразливочных и шлаковых ковшей. Ковши с шиберными затворами ремонтируют на поворотных стендах 30. Участок 20 для подготовки и монтажа шиберных затворов, стенды 28 для сушки ковшей, установки 16 для футеровки ковшей; участок 34 подготовки промежуточных ковшей расположен в левой части пролета УНРС. Планировку и организацию работ в этом цехе можно считать промежуточной между цехами старой постройки (цех А) и современными цехами.
Цех Г
На рис. 8.3 план главного здания ЭСПЦ ОХМК. Его особенности: доставка корзин с ломом из рядом расположенного скрапоразделочного цеха, уборка шлака через специальный пролет перестановки шлаковых ковшей, установка печей в шумодымоизолирующем кожухе, доставка сыпучих материалов через бункерный пролет, разливка стали одновременно в изложницы и на УНРС.
Главное здание цеха имеет пролеты: шлаковый А-Б, бункерный Б–В, печной Б–Г, разливочный Г–Д и далее пролеты УНРС.
В печном пролете установлены три 100-т печи 8 (в шумодымоизолирующих кожухах 3) с печными подстанциями 5. Корзины с ломом доставляют в печной пролет на самоходных скраповозах 7 грузоподъемностью 150 т по поперечным ширококолейным путям 9 скрапоразделочного цеха. Корзины грейферного типа доставляют к печам и загружают лом кранами 11 (180+63/20 т). В торце печного пролета расположен участок 12 ремонта сводов и стен печи.
Сыпучие материалы и дробленые ферросплавы конвейером доставляют в бункерный пролет Б–В и разгружают в расходные бункера. В печь сыпучие материалы из этих бункеров загружают по наклонной течке через свод. Для загрузки ферросплавов в ковш у желоба печи имеются специальные установки.
Рисунок 8.4 - План электросталеплавильного цеха Г
Шлак из печи сливают в шлаковни самоходных шлаковозов, которые по поперечным путям 4 доставляют ковши в пролет А–Б, где их кранами 6 (100/20 т) переставляют на несамоходные шлаковозы, стоящие на продольных путях 10, по которым шлак вывозят из цеха.
Сталь выпускают в ковши на сталевозах, которые по ширококолейным путям 2 доставляют их в разливочный пролет к установкам 16 для продувки металла в ковше аргоном. После внепечной обработки, ковш поднимают краном 17 и подают на поворотный стенд 1 УНРС или же разливают сталь в изложницы на разливочных площадках 13 и пути 14. Если это необходимо, то перед разливкой ковш крана 17 доставляют на вакууматор. Ремонт ковшей организован на участке 15, для передачи ковшей из разливочного пролета служит поперечный путь 18.
Цех Д
Цех имеет более рациональную систему доставки сыпучих материалов и ферросплавов: две ДСП- 100- с водоохлаждаемыми сводами и стенками и две сортовые УНРС. Печи и места слива металла и шлака размещены в шумодымоизолирующих камерах. Бункерный пролет расположен между печным и распределительным пролетами; выпуск стали в ковш, установленный на сталевозе; расположение установок внепечной обработки стали над путями доставки ковшей со сталью к УНРС; доставка корзин с ломом из рядом расположенного отделения подготовки лома, уборка шлака автошлаковозами.
Цех имеет следующие пролеты: печной А–Б, бункерный Б–В, распределительный В–Г и далее группу пролетов ОНРС. В печном пролете А–Б с рабочей площадкой 19 на уровне 8 м расположены печи 4 в шумодымоизолирующих камерах 9, печные подстанции 5, два мостовых завалочных крана 10 (180+63/20 т), устройства 3 для свинчивания электродов, подвесные бункера 6 для заправочных материалов. В печном пролете имеются безрельсовые мульдозавалочные машины 8, в торцах пролета предусмотрены участки 1 для ремонта сводов и стенок печей.
Для того, чтобы печи можно было разместить в шумодымоизолирующей камере, их располагают в печном пролете и приближают к бункерному пролету Б–В, чтобы из него материалы в печь можно было подавать по наклонным течкам 28. Габариты шумодымоизолирующей камеры обеспечивают наклон печи, подъем и отворот свода, размещение сталевоза 18 со сталеразливочным ковшом и тележки 17со шлаковым ковшом. В камере закрываемые раздвижными шторами проемы в передней стенке на уровне рабочей площадки против рабочего окна, в задней стенке на уровне пола цеха для выезда сталевоза и шлаковоза и вверху – для загрузочной корзины.
Рисунок 8.5 - План и поперечный разрез электросталеплавильного цеха Д
Бункерный пролет доставки сыпучих материалов размещен между печным и распределительным, чтобы обеспечить подачу из него материалов не только в печь, но и в ковш 18 и к установке 13 доводки состава и температуры металла. Расходные бункера 23 расположены на большой высоте ( + 37 м), что позволяет подавать материалы из них преимущественно за счет гравитационных сил по наклонным течкам.
Установки 13 доводки в ковше состава и температуры металла расположены над путями 14 сталевозов, что позволяет подавать ковши со сталью на внепечную обработку без участия кранов. Установки непрерывной разливки стали – шестиручьевые криволинейные, на них отливают сортовые заготовки; рабочая площадка 15 УНРС расположена на высоте 7,5 м.
Грейферные корзины со стальным ломом доставляют в печной пролет из близко расположенного отделения подготовки лома автоскраповозами или рельсовыми скраповозными тележками, которые останавливаются под проемами 2 и рабочей площадке. Через этот проем корзину 7 поднимают крапом 10, транспортируют к печи и загружают лом, предварительно отвернув свод и раздвинув верхние шторы защитной камеры 9.
Сыпучие материалы и ферросплавы доставляют со склада конвейерами 22 в расходные бункера 23, откуда их с помощью электровибрационных питателей 24 выдают в весы-дозатор 25, а из них на продольный конвейер 26. Последний доставляет материалы от расположенных вдоль цеха расходных бункеров 23 в распределительную воронку 27, направляющую материалы в одну из наклонных течек 28 для загрузки через свод в печь 4, либо в ковш 18, либо для доставки на установку 13 доводки стали в ковше.
Заправочные материалы доставляют в печной пролет в контейнерах, загружая в подвесные бункера расположенной на рабочей площадке установки 6, которая по мере необходимости выдает материалы в бункер заправочной машины или в мульды.
После выпуска стали в ковш сталевоз 18 выезжает из камеры 9 и останавливается под установкой 13 для доводки, где могут выполняться следующие операции: отбор проб, замер температуры, продувка аргоном с введением раскислителя, корректирующие добавки ферросплавов, добавка стальной обрези для корректировки температуры, вдувание порошкообразных материалов для десульфурации и кокса для науглероживания. Затем сталевоз выезжает в зону действия крана 11, которым ковш доставляют на поворотный стенд 16 УНРС. Шлаковоз 17 выезжает из камеры 9 в распределительный пролет, откуда шлаковые ковши вывозят автошлаковозами. Подготовку и ремонт сталеразливочных ковшей производят в торцах распределительного пролета, подготовку и ремонт промковшей – на участке 12 пролета УНРС.
Газы из камеры 9 отводят по трубопроводам 20 к газоочистке, расположенной рядом с главным зданием. Имеется самостоятельный тракт для отвода к газоочистке печных газов через отверстие в своде. Под крышей цеха над печью расположен зонт 21 для улавливания газов, выделяющихся при загрузке лома корзинами; эти газы также отводятся в газоочистку (подобная система отвода и очистки газов, примененная в ЭСПЦ Молдавского металлургического завода).