4.Конвертерное производство стали

Конвертерный цех состоит из трех основных участков – выплавления, обработки и разливки стали, и шести вспомогательных цехов. До реконструкции цех выплавлял 3.5 млн. т. стали, а после реконструкции 4.2 млн. т. Были заменены три конвертера, и это позволило закрыть мартеновское производство стали, более экологически вредное, чем конвертер.

Кислородно-конвертерный цех способен выпускать почти все известные марки стали, приблизительно около 900, а также ванадиевый шлак.

4.1. История кислородно-конвертерного цеха

Кислородно-конвертерный цех №1 НТМК введен в эксплуатацию в 1963 году. Это был первый в СССР специально спроектированный и построенный кислородно-конвертерный цех с большегрузными в то время время 130-тонными конвертерами. Строительство цеха явилось одним из этапов реализации новой технологической схемы при решении проблемы обеспечения железорудным сырьем металлургии Среднего Урала, в частности НТМК, на основе вовлечения в производство качканарских ванадийсодержащих титано-магнетитовых руд. В связи с низким содержанием железа (16-17%) эффективность использования качканарских руд на всех стадиях их переработки - обогащение, окускование, выплавка чугуна, передел чугуна в сталь, базировалась на комплексном использовании продуктов передела и в первую очередь, ванадия. Разработка технологии передела чугуна в сталь с извлечением ванадия дуплекс-процессом в кислородных конвертерах Работа в ККЦ-1 уже в первый период вывело значительное число неудовлетворительных проектно-конструкторский решений, что устранялось в проектах последующих цехов СССР и определяло необходимость реконструкции конвертерного цеха №1 комбината.

Наиболее сложный и недостаточно отработанной с момента пуска цеха была и остаётся система газоотводящего тракта – котёл – утилизатор – газоочистка. В первом исполнении в системе газоотводящего тракта были установлены электрофильтры для обеспыливания дыма. Из-за низкой фиктивности они были демонтированы в первый год работы и агрегаты переведены полностью на мокрую газоочистку. Из-за низкой пропускной способности газоотводящего тракта во все периоды работы цеха продувка кислородом производится с относительно низкой интенсивностью.

Первоначальное размещение пультов управления рядом с конвертором, дымососов в главном здании не обеспечивало условий нормального и безопасного обслуживания агрегатов.

Неудовлетворительно были решены в проекте вопросы шлакоуборки под конвертером, подачи и загрузки металлолома в конвертер и ряд других.

Поэтому с 1963 по 2000 годы в ККЦ-1 выполнено поэтапно несколько реконструкций.

Этапы развития и реконструкции

1963 год – I очередь ККЦ-1. 2 конвертера объёмом 80 м³ садкой 130 тонн, 1 миксер – 1300 тонн. В первый год работы перевод цеха с электрофильтров на мокрую газоочистку.

1967 год – II очередь ККЦ №1. Установка 3-го конвертера, 2-го миксера 1300 тонн. Замена дымососов с выносом их в отдельно стоящее здание. Строительство отделения подготовки составов стрипперного отделения.

Мощность цеха по стали при работе дуплекс – процессом – 1,05 млн. тонн. Достигнуто производство 1,7 млн. тонн в год. Переработка ванадиевого чугуна на полупродукт и ванадиевый шлак – до 2,0 млн. тонн чугуна в год.

1978 – 79 гг. Строительство конвертера №4. Замена всех конвертеров на новые объёмом 135 м³, садкой 160 тонн. Соответственно реконструкция газоотводящего тракта (котёл, газоочистка). В связи с установкой новых агрегатов – усиление конструкций главного здания, замена кранового оборудования, заливочных чугуновозных ковшей, сталеразливочных ковшей, развитие (удлинение) разливочных пролётов, строительство 2-го пролёта подготовки состава. Мощность цеха по стали – 3,0 млн. тонн в год.

1990 – 1995 гг. Замена всех 4-х конвертеров, отработавших двойной нормативный срок, на новые;

Замена котлов – охладителей на котлы серии ОКГ-100-3Р, позволяющие увеличить интенсивность продувки плавки кислородом с 280 до 400 м³ в минуту.

Реконструкция газоочисток, замена дымососов на более производительные.

Однако остались невыполненными работы, связанные с энергообеспечением цеха (питательная вода для котлов – утилизаторов, грязный оборотный цикл и др.).

Мощность цеха по расчетам Уралгипромеза установлена 3,5 млн. тонн стали при переработке дуплекс – процессом 3,8 млн. тонн ванадиевого чугуна.

1993 – 2000 гг. Строительство отделения непрерывной разливки в составе 3-х машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Выбор типа МНЛЗ в 1990 – 91 годах был обусловлен передачей сортамента мартеновского цеха №2 в конверторный цех. Поэтому четырехручьевая МНЛЗ №1 запроектирована для разливки колёсобандажной стали в заготовки диаметром 430 мм. В ходе строительства эта МНЛЗ допроектирована для разливки рельсовой стали в заготовке сечением 300х360 мм. МНЛЗ №1 введена в эксплуатацию в 1995 году с проектной мощностью 7000 тыс. тонн стали в год. Проекты поставки оборудования МНЛЗ №1 выполнены австрийской фирмой Фест-Альпине Индустрианлагенбау (ФАИ) и Уралмаш заводом, МНЛЗ №2 комбинированного типа предназначена для отливки слябов сечением 240х1500 мм. под обеспечение действовавшего на комбинате толстолистового стана «3500» производительность 400 тыс. тонн листа в год. Кроме того, МНЛЗ №2 перестраивается в четырёхручьевой вариант с отливкой прямоугольных заготовок для обеспечения сортовых станов комбината. МНЛЗ №2 введена в эксплуатацию в 1996 году. К сожалению, в этом же году по решению дирекции комбината был остановлен толстолистовой стан. Поэтому отливка сляб на МНЛЗ №2 производится по экспортным заказам, по крайней мере, до ввода на комбинате нового толстолистового стана «5000». Мощность МНЛЗ №2 – 1,1 млн. тонн стали в год. Проект и поставки оборудования МНЛЗ-2 выполнены Уралмашем, АСУТП с участием ФАИ.

МНЛЗ №3 – комбинированного типа для отливки заготовок фигурного сечения с целью обеспечения проката крупных балок (с №60) на универсальном балочном стане. Кроме того, МНЛЗ №3 может перестраиваться на 2-х или 4-х ручьевой вариант для отливки заготовок прямоугольного сечения. Машина планируется вводом в 2000 году на мощность 700 – 900 тыс. тонн в год. В зависимости от сортамента заготовок.

Проект и поставка оборудования обеспечивается фирмой Фест-Альпине Индустрианлагенбау и Уралмаш заводом.

Одновременно с вводом МНЛЗ в отделение непрерывной разливки построены две установки доводки стали печь – ковш, вакууматор типа RH для дегазации, в основном, рельсовой и колёсобандажной стали. Эти установки спроектированы и поставлены фирмой ФАИ.

Выбор фирмы ФАИ для проекторования и поставок оборудования ОНРС обусловлен тем, что ФАИ и Уралмаш в 1990 году организовали совместную инжиниринговую фирму, а Уралмаш является поставщиком большей части оборудования для прокатных и других цехов комбината.

В конвертерном цехе №1 в процессе его 37 летней эксплуатации выполнено большое число исследований, разработок и внедрений новых технологий и агрегатов. Технология переработки ванадиевого чугуна дуплекс – процессом в кислородных конвертерах, разработанная и внедрённая на НТМК, является наиболее эффективной из известных в мире, и сфера её использования расширяется именно по опыту комбината.

В 1964 году в конвертерном цехе впервые в СССР разработана и внедрена трёхсопловая кислородная фурма, которая через месяц была внедрена во всех конвертерных цехах СССР.

В ККЦ №1 в своё время в числе первых цехов российской металлургии внедрены шиберные затворы в стальковшах вместо стопоров, продувка металла аргонам в ковшах во время выпуска, монолитная футировка ковшей. В последний период работы выполнен перевод стальковшей с шамотной на более стойкую футировку из основных и периклазоуглеродистых огнеупоров, внедрены горизонтальные стенды разогрева ковшей. В отделении непрерывной разливки освоены МЛЛЗ нового типа, агрегаты печь – ковш и вакууматор.

Максимальное производство стали в цехе составило 3,180 млн. тонн в 1988 году. К 2000 году конвертерный цех оснащен оборудованием для производства наиболее качественной стали.