Характеристика ЭСПЦ СП ЧерМК ОАО «Северсталь» как источника опасности

1.1. Структкра и краткая характеристика производственной деятельности ЭСПЦ СП ЧерМК ОАО «Северсталь»

Технологическая схема (Приложение А) электросталеплавильного цеха характеризуется тесной взаимосвязью основных функциональных звеньев, формирующих несколько производственных пролетов:

· доставки, подготовки и перегрузки шихтовых материалов;

· печей, в которой происходит расплавление шихты и выплавки стали;

· внепечной обработки;

· разливки стали;

· термической обработки заготовок и отгрузки [1].

Шихтовый пролет предназначен для приема и подготовки шихтовых материалов для последующей загрузки в электропечи. Металлошихта в пролет поступает в контейнерах емкостью 14 м³; ферросплавы в контейнерах и спецупаковке; сыпучие – в полувагонах и крытых вагонах. Для складирования шихтовых материалов в пролете имеются закрома, рассчитанные на создание определенного запаса. Металлошихта из контейнеров сразу засыпается в загрузочные бадьи. Для выполнения всех операций по разгрузке шихтовых материалов и загрузки их в бадьи пролет оборудован пятью электромостовыми кранами грузоподъемностью 30/15, снабженными траверсами для транспортировки контейнеров емкостью 14 м³ с магнитами и одним краном грузоподъемностью 15 + 15 снабженного грейфером и магнитом. Электроприводы работают на переменном токе напряжением 380В. Ширина пролета 28,5 м. В шихтовом пролете в

поперечном направлении проходят пути передаточных тележек, на которых расположены загрузочные бадьи с шихтой, предназначенной для загрузки электропечей, грузоподъемности тележек – 150 тонн. Для взвешивания бадей с шихтой имеются весы с пределом взвешивания до 180 тонн. В поперечном направлении выходят пути передаточной тележки грузоподъемностью 25 тонн, несущей на себе 2 контейнера емкостью 7,5 м³ каждый для сыпучих материалов. Контейнеры загружаются в соседнем печном пролете в бункере бункерной эстакады. Через шихтовый пролет проходят железнодорожные пути, по которым шихтовые материалы поставляют в цех [2].

Для производства стали используют мартеновские, конверторные, дуговые, индукционные, плазменные, шахтные печи.

Шахтная печь (рис.1)–этоэлектрическая печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги для плавки металлов и других материалов.

Для производства стали в электропечах используют стальной лом, шихтовую заготовку, легированные металлические отходы, губчатое железо, чугун, шлакообразующие, науглероживатели, легирующие добавки и раскислители.

Принципиальная схема производства стали приведена на рис.2.

Выплавка стали с полным окислением и применением шихты и легирующих элементов складывается из следующих стадий:

· заправка печи;

· загрузка шихты;

· плавление шихтовых материалов;

· окислительный период;

· рафинирование;

· выпуск плавки.

1– графитированный электрод диаметром; 2 – электрододержатель; 3 – свод; 4 – водоохлаждаемое сводовое кольцо; 5 – цилиндрический кожух; 6 – водоохлаждаемая вспомогательная дверка; 7 – электромеханический механизм поворота печи вокруг вертикальной оси; 8 – электромеханический механизм наклона печи; 9 – сливной носок; 10 – подвижный токоподвод из водоохлаждаемых гибких кабелей; 11 – шток для вертикального перемещения системы стойка – рукав – электродержатель – электрод; 12 – токоподвод из охлаждаемых медных труб [2].

Рисунок 1 – Шахтная печь

Заправка печи заключается в частичном обновлении и устранении дефектов футеровки подины и откосов. Заправка производится сразу после выпуска металла, пока в печи сохраняется высокая температура. Шихту составляют из стального лома, отходов низколегированных сталей и чугуна.

Загрузку шихты в печь производят сверху при помощи корзин с открывающимся дном сразу по окончании заправки.

Плавление шихтовых материалов. По окончании загрузки опускают электроды и включают ток. Постепенно электроды опускаются, проплавляя в шихте колодцы. По мере плавления шихты вокруг электродов уровень

жидкого металла повышается, одновременно происходит подъем электродов. Постепенно плавление охватывает шихту между электродами, а затем и расположенную у откосов.

Рисунок 2 – Принципиальная схема производства стали в ЭСПЦ [3].

При плавлении шихты протекает ряд физико-химических процессов. Почти полностью окисляются кремний, алюминий и титан, марганец окисляется на ~50%. Происходит также окисление углерода и фосфора. После расплавления всей шихты отбирают первую пробу металла для определения в нем содержания углерода, марганца, фосфора и по необходимости – хрома, никеля, меди, молибдена и вольфрама. После отбора пробы металла, не выключая эл.ток, наклоняют печь в сторону загрузочного окна и сливают из печи большую часть шлака.

Задачами окислительного периода являются:

· максимальное снижение содержания фосфора

· возможно большее удаление газов (водорода и азота) и оксидных неметаллических включений

· повышение температуры металла до требуемого уровня и выравнивание ее по объему ванны.

В этот период происходит дальнейшее окисление углерода, марганца, хрома и других легирующих элементов, обладающих высоким сродством с кислородом. После скачивания первичного шлака в печь присаживают известь и в случае необходимости для поддержания жидкоподвижности шлака – коксик. После образования жидкоподвижного шлака и нагрева металла до требуемой температуры в ванную периодически небольшими порциями известь. Это вызывает повышение содержания оксидов железа и кальция в шлаке, а следовательно, создает благоприятные условия для дальнейшего перехода фосфора из металла в шлак и протекания других окислительных реакций. Одновременно с удалением фосфора происходит дальнейшее окисление углерода. Этот процесс, сопровождающийся образованием пузырей монооксида углерода, вызывает кипение ванны, что способствует перемешиванию металла и шлака, ускорению нагрева и выравниванию температуры по всему объему металла. Кроме того, выделение пузырей монооксида углерода способствует удалению азота, водорода и оксидных включений из расплавленного металла.

В ходе окисления несколько раз отбирают пробы металла и проводят экспресс-анализ их на содержание углерода и фосфора. Окислительный период заканчивается по достижении нижнего предела заданного содержания углерода в готовом металле, а содержание фосфора должно быть 0,01 – 0,02% и менее. Завершается окислительный период сливанием шлака.

Задачами восстановительного периода являются:

· раскисление металла

· удаление серы

· окончательное корректирование химического состава и температуры металла перед выпуском его из печи.

Все эти задачи практически решаются одновременно, причем порядок проведения восстановительного периода определяются способом раскисления металла. Раскисление необходимо для устранения негативного влияния кислорода на свойства и качество стали. При раскислении добиваются максимально возможного снижения содержания кислорола и перевода его в неактивную, связанную в прочные оксиды формы, в значтельно меньшей степени влияющие на свойства металла. Процесс раскисления может осуществляться введением элементов-раскислителей либо непосредственно в металл (осаждающее раскисление), либо присадкой их на шлак (диффузионное раскисление). В последнее время применяют комбинированный способ раскисления, сочетая осаждающее раскисление с диффузионным, что обеспечивает значительное уменьшение продолжительности восстановительного периода без ущерба качеству металла.

Комбинированное осадочно-диффуззионное раскисление проводится следующим образом. После удаления окислительного шлака и в случае науглероживания металла непосредственно в ванну вводят раскислители: марганец, кремний и алюминий. Эти элементы вводят в виде простых или комплексных ферросплавов: ферромарганца, ферросилиция, сплава АМС и др. Добавка раскислителя в металл вызывает очень резкое снижение содержания кислорода. Дальнейшее уменьшене концентрации кислорода достигается диффузионным раскислением. С этой целью в печь вводят шлакообразующую смесь, состоящую из извести (35 – 60%), плавикового шпата (15%) и шамотного боя (10 – 25%). Количество шлакообразующих при

плавке в крупных печах ~3% от массы металла. После образования высокоосновного шлака приступают к диффузионному раскислению, которое проводится либо под белым, либо под карбидным шлаком.

В восстановительный период создаются благоприятные условия для протекания реакций удаления серы из металла. Содержание серы можно снизить до 0,020 – 0,025% и даже до 0,01% и менее.

Восстановительный период заканчивают легированием металла и окончательным раскислением, после чего выпускают металл в ковш, который поступает на внепечную обработку [2].

Широкое распространение для внепечной обработки стали получил разработанный в 1971 г. фирмой Daido Steel (Япония) процесс рафинирования в печи-ковше (процесс LF — Laddle Furnace).

Печь-ковш футерован огнеупорной кладкой. В днище устанавливаются одна-три пористые пробки для продувки металла инертным газом. Также возможно электромагнитное перемешивание металла. Ковш накрывается водоохлаждаемым сводом (крышкой с патрубками) для подачи присадок и контроля процесса с тремя отверстиями для графитовых электродов. Мощность трансформаторов установок печь-ковш по сравнению с шахтными печами невелика и составляет 100—160 кВА/т. Она ограничивается повышенным износом кладки ковша выше уровня металла ввиду малого (по сравнению с шахтной печью) диаметром ковша.

Основные требования к установке: контроль атмосферы над ванной, регулируемый нагрев металла без сильного износа футеровки и отрицательного влияния на состав металла (например, науглероживания), интенсивное перемешивание ванны без загрязнения металла атмосферой (вторичного окисления, азотирования), наведение высоокоосновного восстановительного шлака.

После выпуска металла в сталь-ковш и установки его под крышку печь-ковш, наводят шлак на основе алюминатов кальция, обладающий

Рисунок 3 – Установка печь-ковш

высокой десульфурирующей способностью и защищающий металл от вторичного окисления окружающей атмосферой.

Легирование можно производить в ковше-печи, используя шахтную печь лишь для расплавления лома. При выплавке высоколегированной стали в шахтной печи лишь расплавляют лом и ферросплавы (ферросплавы должны быть с малым угаром, типа никелевых), раскисляя шлак ферросилицием и/или коксиком. Затем металл и шлак сливают в стальковш и передают в печь-кофш, где завершают восстановление и десульфурацию. При этом усвоение легирующих элементов повышается (точнее уменьшается окисление ценных легирующих и перевод их в шлаковую фазу — так называемый «угар») [4].

Технологическая установка для вакуумирования стали состоит из вакуумной камеры, вакуумного насоса. Также могут быть устройства для подачи материалов в вакуумируемый металл, для вдувания нейтральных газов,кислорода. Виды вакууматоров различаются по способу обработки металла: вакуумирование в изложнице, вакуумирование в ковше, вакуумирование в струе, вакуумирование внепечное, вакуумирование

порционное, вакуумирование при выпуске. Основные способы вакуумирования стали: в ковше одновременно всего объема металла, в ковше порциями, при выпуске и разливке. Вакуумирование стали - обработка жидкой стали вакуумом с целью улучшения ее качества за счет уменьшения в ней содержания газов (водород, кислород) и неметаллических включений. Вакуум-кислородное обезуглероживание стали - обработка жидкой стали вакуумом с одновременной продувкой жидкого металла кислородом для снижения содержания углерода (менее 0,05%) [5].

В зависимости от размера слитка МНЛЗ делятся на слябовые, блюмовые и сортовая. Естественно, что размеры промежуточных ковшей, кристаллизаторов, а также состав огнеупоров при этом разные. При непрерывном методе разливки жидкая сталь заливается в кристаллизатор, под влиянием водоохлаждаемых стенок которого начинается первичное охлаждение. Выходящая из кристаллизатора заготовка с жидкой сердцевиной интенсивно охлаждается (вторичное охлаждение). После затвердевания по всему сечению заготовка разре­зается на мерные длины. Таким образом, непрерывная разливка позволяет получать непосредственно из жидкой стали полупродукт, готовый для дальнейшей прокатки в листопрокатных цехах комбината [5].

Термическая обработка металлов и сплавов представляет собой совокупность технологических операций, связанных с нагревом, выдержкой и охлаждением.

Цель термической обработки – изменение в нужном направлении механических, физико-химических и технологических свойств без изменения основных размеров и формы деталей или заготовок.

Термическая обработка включает три основные технологические операции: нагрев с определенной интенсивностью на различных этапах до заданной температуры, выдержку для прогрева изделия либо садки и обеспечения необходимой полноты протекания фазовых и структурных

превращений и определенный характер охлаждения [6].

1.2. Технологический процесс работы УНРС-1

Непрерывная разливка стали, процесс получения из жидкой стали слитков-заготовок (для прокатки, ковки или прессования), формируемых непрерывно по мере поступления жидкого металла с одной стороны изложницы-кристаллизатора и удаления частично затвердевшей заготовки с противоположной стороны.

Непрерывная разливка стали имеет следующие преимущества перед обычной разливкой: на 10—15% сокращается расход металла на 1 т годного проката вследствие уменьшения обрези головной и донной частей заготовки. Способ получения продукции непосредственно из жидкого металла (так называемая бесслитковая прокатка) был предложен в 1855 Г. Бессемером. Экспериментальные работы, проведённые в этой области в ряде стран, не дали положительных результатов. Более перспективным оказался способ получения из жидкого металла не готового изделия, а промежуточной заготовки с размерами, как правило, меньшими, чем при отливке в изложницу. В 30-х гг. 20 века начало развиваться непрерывное литьё через водоохлаждаемую изложницу-кристаллизатор заготовок из цветных металлов и сплавов, главным образом алюминиевых и медных. Стальные заготовки таким методом были впервые получены З. Юнгансом (Германия) в 1939г. В СССР работы по освоению непрерывной разливки стали были начаты в 1944г., а в 1955г. на Горьковском заводе «Красное Сормово» введена в эксплуатацию первая промышленная установка непрерывной разливки стали (УНРС) [7].

При непрерывной разливке стали жидкий металл поступает в сквозную изложницу-кристаллизатор. Стенки кристаллизатора

(изготовляемого обычно из меди) интенсивно охлаждаются водой, циркулирующей по имеющимся в них каналам. В начале процесса в кристаллизатор вводится временное дно — так называемая затравка. Металл затвердевает у стенок кристаллизатора и у затравки, и оболочка заготовки начинает извлекаться из кристаллизатора с заданной скоростью. Сверху в кристаллизатор непрерывно подаётся жидкий металл в таком количестве, чтобы его уровень был постоянным в процессе всей разливки. Для уменьшения усилий вытягивания кристаллизатору сообщается возвратно-поступательное движение по продольной оси, а на его стенки подаётся смазка. Поверхность жидкого металла предохраняется от окисления слоем синтетического шлака или защитной атмосферой из инертного газа. Выходящая из кристаллизатора заготовка с жидкой сердцевиной попадает в зону вторичного охлаждения, где на её поверхность подаётся из форсунок распылённая вода. После затвердевания по всему сечению заготовка разрезается на части требуемой длины

В УНРС вертикального типа (рис.4), формирование заготовки и резка осуществляется на вертикальном участке (Плакат 2).

При отливке заготовок относительно большой толщины участок её резки располагается на расстоянии 15—20 м от кристаллизатора, а общая высота установки может превышать 40 м. Для размещения такой установки требуется сооружение башен или колодцев. Стремление уменьшить высоту УНРС привело к созданию установок радиального и криволинейного типов. На радиальных УНРС кристаллизатор и направляющие устройства вторичного охлаждения расположены на дуге определённого радиуса (обычно радиус равен 30—40 толщинам отливаемой заготовки). В конце радиального участка заготовка проходит через правильно-тянущие ролики и выводится в горизонтальное положение, в котором производится резка на мерные длины. На УНРС криволинейного типа кристаллизатор и часть зоны вторичного охлаждения имеют постоянный радиус; затем радиус

увеличивается и происходит постепенное выпрямление заготовки.

Рисунок 4 – Принципиальная схема УНРС -1[8]

УНРС радиального и криволинейного типов, у которых неполностью затвердевшая заготовка выходит на горизонтальный участок, позволяют значительно повысить скорость разливки при крупных сечениях заготовки, так как участок резки может быть расположен на достаточно большом расстоянии от кристаллизатора (30—35 м). Общая высота таких установок, как правило, не превышает 12 м.

На УНРС отливаются заготовки квадратного сечения размером от 50x50 до 300x300 мм, плоские слябы толщиной от 50 до 300 мм и шириной от 300 до 2000 мм, круглые заготовки (сплошные и с внутренней полостью) диаметром от 100 до 550 мм, из которых получают трубы, сортовой и листовой прокат, поковки. Большая степень химической однородности по длине и поперечному сечению непрерывнолитых заготовок обеспечивает стабильные механические свойства и повышает надёжность работы

металлоизделий. Благодаря своим преимуществам непрерывная разливка стали принята в качестве основного способа разливки в металлургической отрасли. В цехах с шахтными печами, продолжительность плавки, в которых выдерживается достаточно точно, также может быть организована разливка так называемым методом «плавка на плавку» (одна установка непрерывно принимает металл от нескольких печей). Перспективны агрегаты, в которых непрерывная разливка стали совмещается с непрерывной прокаткой в едином потоке. При этом снижаются затраты энергии, повышаются качество слитка и выход годного, сокращается цикл производственных операций от выплавки стали до получения готового проката [9].

1.3. Техническая характеристика помещения насосов сточных вод УНРС-1

Насосные установки для перекачки загрязненных сточных вод состоят из насосного агрегата, всасывающей и напорной линий и приемного резервуара. Приемный резервуар служит для сбора сточных вод, поступающих в него самотеком от приемников и подлежащих перекачке.

Резервуар располагают за пределами здания на расстоянии 2-3 м от его наружной стены с целью сокращения длины всасывающего трубопровода от насоса, устанавливаемого в здании [10].

В помещении насосов используются самовсасывающие дренажные насосы для загрязненных вод 1Д 315-71а. Насосы двустороннего входа типа Д, 1Д и 2Д обладают достаточно высоким КПД и хорошей всасывающей способностью.

Насосы типа Д, 1Д и 2Д - центробежный, горизонтальные, одноступенчатые с двусторонним полуспиральным подводом жидкости к рабочему колесу и спиральным отводом.

Корпус насоса имеет разъем в горизонтальном плоскости. Всасывающий и напорный патрубки выполнены в нижней части корпуса, что позволяет проводить разборку насоса для замены деталей ротора без отсоединения трубопровода и демонтажа двигателя. Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем через упругую втулочно-пальцевую муфту. Опорами ротора служат радиальные или радиально-упорные подшипники. Рабочее колесо двустороннего входа, что позволяет в основном, уравновесить осевые силы.

Для предотвращения протечек по валу применяются двойные сальниковые уплотнения. Перекачиваемая жидкость: вода и жидкости аналогичные по химической активности, температурой до 85°С, вязкостью до 36сСт. Допускается содержание твердых включений не более 0,05% по массе, размером до 0,2мм и микротвердостью не более 6,5 гПа (650 кгс/мм2) (Плакат 3).

При проектировании насосных станций для перекачки загрязненных производственных, сточных вод, выделяющих взрывоопасные газы, необходимо соблюдать следующие требования:

· насосные станции должны размещаться в отдельно стоящих зданиях;

· приемный резервуар для сточных вод должен находиться на расстоянии не менее 5 м от здания насосной станции;

· электрооборудование насосных станций должно быть во взрывозащищенном исполнении в соответствии с категорией и группой взрывоопасной смеси;

· бытовые и вспомогательные помещения (мастерские электроподстанций, щитовые, диспетчерские) не должны размещаться над заглубленным машинным залом.

Насосы устанавливают, как правило, под залив перекачиваемых сточных вод. При необходимости расположения насосов выше уровня

сточных вод в резервуаре высота всасывания не должна превышать величины, допускаемой для насосов данного типа; при этом необходимо предусматривать надежно действующее устройство для залива насосов водой. Для перекачки сточной жидкости применяют центробежные канализационные горизонтальные и вертикальные насосы, в которых зазоры между лопатками увеличены для свободного прохождения твердых частиц, содержащихся в стоках. Эти насосы оборудованы крышками (на шарнирах и болтах) для осмотра и очистки колес, а также приспособлениями для очистки лопастей от грязи.

Дренажные насосы устанавливают, как правило, ниже уровня жидкости в приемном резервуаре под залив сточными водами. Приемные

клапаны обычно не устанавливают, так как они быстро засоряются.

При перекачке производственных сточных вод, содержащих крупные примеси, в приемном резервуаре устанавливают решетку (под углом 30-40° к вертикальной плоскости) с зазорами 20 - 50 мм.

Насосная установка должна быть оснащена системой сигнализации, действующей при переполнении резервуара.

Помещение насосной станции должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией. Сборные резервуары для указанных сточных вод размещают, как правило, за пределами зданий или в изолированных помещениях совместно с насосами.

Выход из насосной на лестничную клетку допускается в зданиях, к которым не предъявляются повышенные требования звукоизоляции.

Насосные агрегаты и трубопроводную арматуру следует размещать таким образом, чтобы обеспечивался свободный доступ к ним для монтажа, обслуживания и ремонта. Высота помещения насосной станции должна быть не менее 2,2 м от пола до выступающих частей перекрытия. Насосные установки рекомендуется проектировать с автоматическим управлением. Для каждого дренажного насоса следует предусматривать отдельную

всасывающую линию, прокладываемую с подъемом к насосу (уклон не менее 0,005). На всасывающем и напорном трубопроводах каждого насоса должны быть установлены задвижки. Не допускается установка всасывающих клапанов на всасывающих линиях насосов, перекачивающих хозяйственно-бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

На напорной линии, как правило, устанавливают обратный клапан, особенно в том случае, когда объем напорного трубопровода более 25% объема приемного резервуара насосной [10].

Дата добавления: 2014-11-01; просмотров: 1364; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!