5.1.6. Современный электросталеплавильный цех по производству трубной непрерывнолитой заготовки

Одним из масштабных инвестиционных проектов ЗАО «Группа ЧТПЗ» является строительство в г. Первоуральске Свердловской области на базе ОАО «Первоуральский новотрубный завод» (ОАО «ПНТЗ») современного электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) мощностью 950 тыс. тонн трубной непрерывнолитой заготовки в год. Запуск в эксплуатацию ЭСПЦ осуществлен в 2011 году.

Сортовые заготовки диаметрами до 220 мм потребляются ОАО «ПНТЗ»). Блюмовые заготовки диаметрами 460 и 550 мм поставляются в ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» (ОАО «ЧТПЗ»).

Электросталеплавильный комплекс в г. Первоуральск среди мини металлургических заводов в СНГ является уникальным в плане размещения основного оборудования и расположения рабочих пролетов. Разработкой базовой концепции планировки ЭСПЦ занимались специалисты ЗАО «Группа ЧТПЗ» и специалисты рабочей группы фирмы «SMS-Siemag».

Технологическая схема производства непрерывнолитых заготовок в ЭСПЦ представлена на рисунке 5.35.

Состав оборудования ЭСПЦ. В состав комплекса входят следующие основные металлургические агрегаты: сверхмощная электродуговая печь (рис. 5.36) емкостью 120 тонн с эркерным выпуском, установка ковш-печь (рис. 5.37), двухкамерный танковый вакууматор стали (рис. 5.38) и две разливочные машины (сортовая и блюмовая). Для обеспечения производства круглых непрерывнолитых заготовок в состав электросталеплавильного комплекса входят: скрапной двор емкостью до 27 тыс. тонн металлолома, известково-обжиговое отделение производительностью до 300 тонн обожженной извести в сутки и участок замедленного охлаждения непрерывнолитых заготовок. Технические характеристики дуговой сталеплавильной печи (ДСП) приведены в табл. 5.7.

Две современные МНЛЗ фирмы SMS-Siemag позволяют производить разливку круглых заготовок различных профилей (от ø 150 до ø 600 мм) и широкого трубного марочного сортамента ОАО «ПНТЗ» и «ЧТПЗ». Сортовая МНЛЗ (5-ти ручьевая) (рис. 5.39) производит разливку заготовок по технологии FASTCAST (высокоскоростная разливка) рядового марочного сортамента на круг 150 мм с максимальной скоростью до 3,5 м/мин.

На блюмовой МНЛЗ (3-х ручьевая) (рис. 5.40) производится разливка заготовок больших диаметров от 220 до 600 мм. Блюмовая МНЛЗ является примером современного мирового подхода к созданию новых универсальных криволинейных МНЛЗ, обеспечивающих разливку круглой заготовки диаметром от 460 до 600 мм. Технические характеристики МНЛЗ №1 и МНЛЗ №2 приведены в табл. 5.8 и 5.9.

Рис. 5.35. Технологический процесс производства НЛЗ в ЭСПЦ ОАО ”ПНТЗ”

Рис. 5.36. Электродуговая сталеплавильная печь с эркерным выпуском

Таблица 5.7

Технические характеристики ДСП

Параметр	Значение
Номинальная емкость печи, м^3	142
Емкость печи, т	140
Номинальная масса плавки при выпуске, т	120
Болото, т	20
Мощность трансформатора, МВ·А	120
Тип выпуска плавки	эркерный
Диаметр выпускного отверстия, мм	180
Количество рабочих ступеней трансформатора	21
Первичное напряжение, кВ	35
Максимальное вторичное напряжение, В	1250
Номинальная сила вторичного тока, кА	70
Диаметр распада электродов, мм	1300
Внутренний диаметр подины, мм	7100
Внутренний диаметр кожуха, мм	7300
Диаметр электрода, мм	610
Длина электрода, мм	2400
Количество водоохлаждаемых горелок (природный газ - кислород)	Настенных – 3 шт; Эркерная – 1 шт; Дверная горелка – 1 шт
Количество инжекционных фурм для вдувания порошкообразного кокса	Настенных – 3 шт
Мощность кислородной горелки на выходе, МВт	6,0
Расход кислорода на одну горелку для горения, Нм^3/ч	1200
Расход кислорода на одну горелку для вспенивания шлака (макс.), Нм^3/ч	2600
Расход природного газа на одну горелку, Нм^3/ч	600
Расход кислорода на дверную горелку, Нм^3/ч	1000
Расход сжатого воздуха, Нм^3/ч	2250
Давление сжатого воздуха, МПа	0,6

Рис. 5.37. Ковш-печь – Современный агрегат Рис. 5.38. Камерный вакууматор

для получения стали заданного качества

Отделение подготовки металлолома сблокировано с электропечным отделением. В электропечном отделении размещены две позиции выдачи скраповозов из отделения подготовки металлолома. В электропечном пролете расположен участок по футеровке сменной подины печи.

Отделение внепечной обработки располагается в электропечном пролете. В состав отделения внепечной обработки входят агрегат комплексной обработки стали и агрегат вакуумной дегазации стали. В печном пролете также расположены разливочные площадки двух МНЛЗ с подъемно-поворотными стендами. С помощью трех кранов фирмы Konecrane (Финляндия) основного пролета производят все основные операции по обеспечению передачи стальковшей и промковшей для всех агрегатов (ДСП, УКП, вакууматор и две МНЛЗ). Для исключения остановки технологической передачи жидкого металла в случае ремонта сортовой МНЛЗ будет использоваться передаточная тележка.

Пролет участка ремонта футеровки сталеразливочных и промежуточных ковшей выделен в отдельное помещение и располагается параллельно электропечному пролету. Грузопотоки стальковшей и промковшей осуществляется по двум не зависимым транспортировочным тележкам, позволяющим разделить грузопотоки стальковшей и промковшей.

Участок машин газовой резки и участок передаточных рольгангов сортовой и блюмовой МНЛЗ находится в пролете, расположенном перпендикулярно электропечному и пролету отгрузки литой заготовки. Это позволило уменьшить высоту от основного пролета до пролета отгрузки в два раза, что в свою очередь тоже повлияло на экономию металлоконструкций цеха. В пролете отгрузки литой заготовки размещены шагающие холодильники МНЛЗ и средства замедленного охлаждения НЛЗ.

Рис. 5.38. Внепечная обработка стали на УКП и камерном вакууматоре

В комплекс включена самая современная система автоматизации, состоящая из трех уровней автоматики, которая позволяет производить постоянную оптимизацию управления технологическим процессом. Вся информация по ЭСПЦ доступна соответствующему технологическому персоналу в любое время и в любом месте с целью своевременного предупреждения возможных нарушений технологического процесса.

Такое размещение основных агрегатов позволило уменьшить затраты на строительство здания более чем на 15 %.

Технологическая схема производства стали в ЭСПЦ включает в себя три этапа:

Этап №1 – Выплавка полупродукта в дуговой сталеплавильной печи (ДСП). В процессе выплавки полупродукта в ДСП производится расплавление металлошихты, удаление фосфора и окисление углерода (до нижнего предела марочного состава);

Этап №2 – Внепечная обработка стали на на агрегате печь-ковш (АКП) и установке вакуумной обработки стали (УВО. В процессе внепечной обработки производится доводка металла по химическому составу, удаление серы, удаление неметаллических включений, а также модифицирование металла. Ферросплавы и шлакообразующие материалы в ковш отдаются по специальной системе подачи сыпучих материалов, а порошковая и алюминиевая проволока подается в ковш через трайб-аппараты. В процессе внепечной обработки также постоянно производится непрерывная продувка металла в сталь-ковше аргоном для усреднения расплава по химическому составу стали и температуры.

В процессе вакуумирования стали производится дегазация – удаление из стали газов (водород, азот и кислород). Возможно также производить доводку стали по химическому составу (АКП) и её дальнейшее вакуумирование (УВОС);

Этап №3 – Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ №1 или МНЛЗ №2). Технологический процесс непрерывной разливки стали почти всегда выполняется автоматически (за исключением начальной фазы – запуск машины). Режим разливки стали на МНЛЗ серийный «плавка на плавку». Серийность обеспечивается контактным графиком выпуска полупродукта из ДСП, внепечной обработки стали на АКП и УВОС и наличием двухпозиционного подъемно-поворотного стенда (ППС) на МНЛЗ №1 и 2 для установки сталеразливочных ковшей с металлом перед началом разливки плавки.

Рис. 5.39. Сортовая МНЛЗ №1 в ЭСПЦ ОАО «ПНТЗ»

Рис. 5.40. Сортовая МНЛЗ №2 в ЭСПЦ ОАО «ПНТЗ»

После окончания внепечной обработки металла на АКП или на УВОС сталеразливочный ковш устанавливается на свободную позицию ППС. На ковш устанавливается гидроцилиндр шиберного затвора, ковш накрывается теплоизоляционной крышкой, после чего ППС перемещает ковш в позицию разливки.

Жидкая сталь из сталеразливочного ковша разливается, равномерно распределяясь по литьевым ручьям посредством распределительной системы, именуемой «промежуточный ковш» – промковш; каждый ручей функционально независим от остальных ручьев. Перед первой плавкой в серии из позиции разогрева в позицию разливки специальной тележкой перемещается промежуточный ковш, футеровка которого должна быть разогрета более 1100ºС.

Таблица 5.8