СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Коксохимическое производство
Агломерационный цех
Заключение
Список литературы
Введение
ОАО «Уральская сталь» является крупным металлургическим предприятием России, расположенное в южных отрогах Уральских гор в городе Новотроицке Оренбургской области. Своим рождением комбинат обязан геологу-исследователю Иосифу Леонтьевичу Рудницкому.
29 августа 1929 года — именно он обнаружил залежи железной руды типа бурых железняков в трех километрах от деревни Малохалилово на левом берегу реки Губерля. Уникальность халиловских железных руд состояла в том, что они были богаты содержанием добавок – хрома, никеля, титана, марганца. Такое сочетание рудных элементов в природе встречается очень редко.
27 августа 1940 года подписано Постановление о строительстве Орско-Халиловского металлургического комбината.
5 марта 1955 года доменная печь №1 выдала первый чугун – этот день считается официальным днем рождением комбината.
ОАО «Уральская сталь» — это крупное предприятие с полным металлургическим циклом, которое включает все основные металлургические производства: доменное, сталеплавильное и прокатное. Предприятие имеет в своем составе коксохимическое и агломерационное производство для получения кокса и агломерата.
Предприятие производит высококачественный прокат, около ста марок углеродистой, легированной, и низколегированной стали, единственный в мире природно-легированный чугун, кокс и химическую продукцию. Имея высокие потребительские свойства, сталь с маркой ОАО «Уральская сталь» находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: при строительстве газопроводов и океанских кораблей, котлов и сосудов, работающих под давлением, для изготовления оборудования атомных электростанций, при сооружении мостов, валов электродвигателей и осей вагонов, сельскохозяйственных машин, автомобилей и бытовых приборов.
Рисунок 1 – Схема производства
КОКСОХИМИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
прокат кокс агломерат доменный
В состав коксохимического производства входят углеподготовительный цех, коксовые цеха № 1-4, цех улавливания, биохимическая установка.
Сырьём для коксохимического производства являются коксующиеся угли Кузнецкого и Карагандинского угольных бассейнов. Поступающий на комбинат уголь подаётся в углеподготовительный цех; в состав этого цеха входят гараж размораживания; угольный склад; углеподготовительное отделение, дозировочное отделение, отделение окончательного дробления. Поступивший в железнодорожных вагонах (полувагонах) уголь выгружается двумя роторными вагоноопрокидывателями и через питатели передаётся на склад или непосредственно в силосы.
В зимнее время смёрзшийся уголь размораживается перед выгрузкой в двух гаражах размораживания при температуре около 120°С.
На складе угля имеются три мостовых крана – перегружателя производительностью до 400 т/час каждый, две угольные траншеи, угольные бункера ёмкостью по 400 т и угольные ямы по 800 т.
Из этих силосов угли заданных марок дозируются специальными дозировочными установками на шихтовый конвейер. Составленная таким образом угольная шихта транспортируется в молотковые дробилки отделения окончательного дробления, где измельчается до содержания класса 0,3 мм не менее 80%.
После дробления угольная шихта подаётся в угольные башни коксовых батарей, откуда загрузочными машинами загружается в печи коксовых батарей.
Коксовая печь представляет собой камеру шириной 0,5м., высотой 5м. и длиной 15м. Полезный объём печей 20-30 м3, а разовая загрузка составляет 17-22 т. Коксовые печи объединены в коксовые батареи – по 61-65 печей.
1 – дымовая труба; 2 – рабочая площадка; 3 – камеры коксования; 4 – контрфорс; 5 – газоотводящий люк; 6 – загрузочный люк; 7 – свод камеры; 8 – перекрытие печей; 9 – уровень подогрева; 10 – вертикалы; 11 – подача газа; 12 – регенератор; 13 – подовый канал; 14, 16 – борова; 15 – плита; 17 – соединительный канал; 18 – отопительный простенок; 19 – под камеры; 20 – общий боров.
Рисунок 2 – Коксовая батарея
Стены печных камер футерованы огнеупорным динасовым кирпичом. В потолке камеры имеются люки для загрузки шихты. Спереди и сзади камеры закрыты дверцами, которые открываются специальными устройствами. Коксовые печи обогреваются доменными и коксовыми газами, сжигаемые в простенках между камерами-вертикалях. Тепло, выделяемое при сгорании газа, отдаётся кирпичной кладке стен и идет на нагрев угольной шихты. Для обеспечения процесса коксования температура внутри камер должна быть не ниже 1400°С. Высокий нагрев достигается благодаря применению подогретого воздуха. Нагрев производится в регенераторах, расположенных под коксовыми печами и представляющих устройства, в которых аккумулируется тепло отходящих газов.
При нагревании без доступа воздуха мелкие угольные частички переходят в пластическое состояние и размягчаются. Пластическая масса обволакивает твёрдые зёрна некоксующегося угля. При температуре свыше 450°С в сплошной склеивающейся массе начинается процесс разложения угля на составные части. При этом выделяются углеводородные соединения, аммиак, другие органические соединения.
Выделяющиеся органические вещества вспучивают размягчённую массу угля, образуя в ней многочисленные поры. По мере протекания процесса сухой перегонки кокса масса угля всё более обогащается углеродом, теряет пластичность и при температуре 600-650°С переходит в состояние полукокса. При 1000°С образуется кокс.
Образование коксового пирога продолжается 14-16 часов (период коксования). За это время угольная масса проходит постепенно все стадии коксования. Процесс идёт от наружной стенки камеры к её центру.
Для выгрузки готового кокса камеру отключают от газопровода, в который уходят газообразные продукты коксования. Открываются с обеих сторон дверцы. С передней стороны по рельсам подкатывается коксовыталкивающая машина. Горизонтальная штанга машины вводит в камеру башмак и, постепенно вдвигая его внутрь, выдавливает коксовый пирог из печи. При выталкивании пирог разламывается на две половины и рассыпается на более мелкие куски. Вагон с горячим коксом направляется в башню для тушения, где горячий кокс интенсивно охлаждается струями воды. Кроме такого тушения используется сухое тушение кокса азотом.
Охлаждённый кокс разгружается на рамку и транспортёром подаётся на коксосортировку, где разделяется на фракции: более 40 мм (доменный кокс), 25-40 мм (фракция), 10-25 мм (орешек), 0-10 мм (мелочь).
Весь крупный кокс (более 40 мм и 25-40 мм) поступает в доменный цех. Орешек и мелочь используются в аглоцехе.
Куски кокса имеют правильную форму и максимальный размер, не превышающий половины ширины камеры коксования. Содержание золы в коксе должно быть минимальным, желательно повышенное содержание серы в коксе. Минимальным должны быть и такие показатели качества кокса, как содержание фосфора, влаги.
Основными физико-химическими свойствами кокса являются:
реакционная способность взаимодействия с СО2 с образованием СО, которая необходима для восстановления оксидов Fе.
горючесть, т.е. скорость сгорания.
температура воспламенения (600-700°С).
Кусковатость – более 25 мм; содержание серы – не более 0,8%; летучих соединении – не более 6%; влаги – не более 6%; показатели прочности: содержание класса «+25 мм» – не мене 82%; класса «-25 мм» (замусоренность) – не более 4,5%. Кроме кокса в процессе коксования получают коксовый газ и ценные химические продукты: сульфат аммония, смолы, бензол, пиридиновые основания. Получение этих химпродуктов происходит в цехе улавливания. Сульфат аммония улавливается из коксового газа в сатураторах (улавливающим реагентом служит серная кислота). Каменноугольная смола получается за счёт конденсации паров смолы в газосборниках и первичных холодильниках. Бензол улавливается поглотительным соляровым маслом в скрубберах и отгоняется в бензольных колоннах. Пиридиновые основания выделяют из маточного раствора в нейтрализаторах.
В процессе производства кокса происходит загрязнение сточных вод фенолами, радонидами и цианидами.
Очищение этих вод от вредных примесей осуществляется в биохимической установке. Очищенная вода подаётся в оборотный цикл.
1-подача воздуха в подводные каналы; 2-подача газа; 3-отопительные каналы; 4-камеры коксования; 5-борова для продуктов сгорания; 6-отвод газообразных продуктов коксования.
Рисунок 3 – Разрез коксовой батареи
АГЛОМЕРАЦИОННЫЙ ЦЕХ
Агломерационный цех, построенный по типовому проекту в 1954г, в его состав входили 4 агломашины площадью спекания 75 м2 каждая, производительностью 2700 тыс. год, в процессе эксплуатации и технического перевооружения претерпел следующие изменения:
1) Увеличена площадь спекания агломашин на 9 м2, за счет увеличения ширины спекательных тележек с 2500 до 2800 мм, установлены эксгаустеры производительностью 7500 вместо 6500 нм3 / ч;
2) Построен участок обжига известняка с конвейерной машиной КМ – 14,5 и подачей горячей извести в технологический поток шихты;
3) Построен участок шихтоподачи в доменный цех с вагоноопрокидывателя, предусматривающий подачу на рудный двор или в бункера доменных печей как агломерата из аглоцеха, так и поступающего со стороны доменного сырья;
4) Построен гараж размораживания в составе 3 секций, рассчитанных на постановку 16 вагонов в каждую;
5) Организован напольный склад концентрата, оборудованный портальным краном и экскаватором;
6) Выполнена автоматическая весовая дозировка компонентов шихты для агломерата и шихты для обжига известняка;
7) Выполнение мероприятий по модернизации основного технологического оборудования, позволило увеличить производительность аглоцеха до 3200 тысячи тонн агломерата в год без реконструкции цеха.
Не смотря на это важнейшей задачей для аглофабрики комбината, является повышение качества агломерата с одновременным снижением его себестоимости и повышением производительности всего цеха.
Технология агломерации. Задачей агломерационного процесса является подготовка высококачественного сырья для доменного производства из концентратов обогащения руд, рудной мелочи, колошниковой пыли, окалины и других железосодержащих материалов путем спекания их с соответствующим количеством топлива и флюсов.
Открытый склад руды. Сырье поступающее на открытый склад руды в вагонах штабелируется козловым грейферным краном. Каждый компонент аглошихты укладывается в отдельный конусный штабель параллельно друг другу для более удобного забора и пополнения материала. По данным таблицы на рудном дворе будут расположены 8 штабелей таким образом, что крайним будет штабель с наименьшим объемом, а далее по возрастанию.
Забор материала осуществляется с помощью грейферного крана. Далее он поступает в шихтовое отделение.
Шихтовое отделение состоит из участка выгрузки сырья, включающего в себя три роторных вагоноопрокидывателя с конвейерным трактом и гаража размораживания, усреднительного склада, корпусов: дозировки, дробления известняка, измельчения топлива, обжига извести, первичного смешивания. Основной задачей шихтового отделения является подготовка агломерационной шихты к спеканию на агломерационной машине. В состав агломерационной шихты входят следующие компоненты: концентрат, агломерационная руда, известняк, колошниковая пыль, окалина, возврат, отсев от агломерата и окатышей, оборотный шлам аглоцеха, шлам участка обезвоживания и со шламонакопителей, и известь.
В зимний период времени железорудное сырьё, поступающее в агломерационный цех, перед выгрузкой ставится в гараж размораживания.
Гараж размораживания состоит из 3 секций, в каждую из которых помещается по 15 вагонов. Гараж предназначен для размораживания смёрзшейся руды, концентрата, окатышей, других грузов перевозимых в полувагонах.
Усреднительный склад предназначен для складирования и усреднения агломерационных руд, концентратов и отходов металлургических переделов (колошниковой пыли, шламов).
Корпус шихтовых материалов — корпус дозировки состоит из 36 бункеров с дисковыми питателями.
Бункера устанавливают в общей, цепи транспортного и технологического оборудования. Все бункера оборудованы питателями, предназначенными для регулирования потока груза при истечении его из бункера или воронки. При погрузке на конвейер питатели применяют для придания потоку материала требуемого значения направленной скорости.
Основное назначение дозировки в корпусе шихтовых материалов обеспечить получение агломерата заданного качества с постоянными физико-химическими свойствами. Распределение материалов по бункерам корпуса дозировки:
1) известняк – 8 бункеров; железорудные материалы – 12бункеров;
2) отсев агломерата и окатышей – 4 бункеров;
3) колошниковая пыль, шлам -2 бункера;
4) окалина -2 бункера;
5) коксовая мелочь -8 бункеров.
При автоматическом весовом дозировании шихтовых материалов обеспечивается заданный режим работы с требуемой точностью независимо от внешних и внутренних возмущающих воздействий на процесс.
Корпус дробления известняка. Со склада известняк подается на дробление. Корпус дробления известняка включает в себя 4 молотковых дробилок производительность каждой 250 тонн в час, 4 самобалансных грохота и конвейерный тракт.
Молотковые дробилки предназначены для дробления малоабразивных материалов с пределом прочности при сжатии 1250 кгс/см2. В дробилках этого типа исходный материал разрушается от ударного воздействия на него молотков и отбойных плит. Кроме того, материал раздавливается и крошится вращающимися молотками, когда находится на колосниковой решетке. После дробления известняк поступает на грохочение. Грохочением называется разделение частиц материала на трех ситах по крупности для получения фракций или классов повышенной однородности
Корпус обжига известняка. В состав корпуса обжига известняка входят: конвейерная обжиговая машина, газоочистка, конвейерный тракт.
Длина машины – 9,8 м, ширина – 2,38 м, высота – 2,35 м, полная высота машины – 4,35 м.
Известь вводят в агломерационную шихту для интенсификации процесса спекания и улучшения качества агломерата. Обжигу подвергается известняк крупностью 3 – 10 мм. Топливом для обжига известняка служит коксовая мелочь фракцией 0 – 5 мм.
Корпус измельчения топлива. Топливом для агломерации является коксовая мелочь из доменного цеха крупностью 0- 25 мм, коксовая мелочь из коксохимического цеха крупностью 0 – 10 мм и окалина. Корпус измельчения топлива состоит из 10 приёмных бункеров топлива с питателями объемом 63 м3, 5 четырёхвалковых дробилок и конвейерного тракта.
Четырехвалковая дробилка. Крупность коксика, поступающего в агломерационную шихту, должна находиться в пределах 0 – 3 мм. При максимальном выходе (90%) коксика такой крупности технологический процесс идет хорошо, топливо более равномерно распределяется среди остальных компонентов шихты, агломерат меньше пришлаковывается к колосникам спекательных тележек.
Смешивание, увлажнение и окомкование шихты. Назначение смешивания, увлажнения и окомкования шихты – получение однородной смеси всех шихтовых компонентов с высокой газопроницаемостью в процессе спекания.
Загрузка шихты на агломерационную машину. Важным условием, обеспечивающим нормальный ход спекания и охлаждения агломерата, является загрузка шихты на спекательные тележки, которые должны обеспечить ее минимальное уплотнение, сохранение гранул, полученных в смесителях.
Спекание шихты и готовность агломерата. Агломерационное отделение включает в себя главный корпус, корпус сортировки и охлаждение агломерата.
Главный корпус. В главный корпус входят 4 агломерационные машины 4 окомкователя, конвейерный тракт.
Подготовленная агломерационная шихта после первичного смешивания подаётся по конвейерному тракту на вторичные смесители (окомкователи) для окомкования что позволяет увеличить газопроницаемость шихты в процессе спекания на агломашинах.
После окомкователей агломерационная шихта загружается на спекательные тележки агломерационных машин.
Зажигание агломерационной шихты. Зажигание шихты производится горном, работающим на смеси природного и доменного газа. Температура зажигания составляет 1180 – 1250°С. Внешний нагрев шихты осуществляется в начальном периоде процесса спекания и от его правильной организации зависит расход топлива, прочность аглоспека и производительность агломашины.
Спекание подготовленной шихты является основным этапом в технологии получения высококачественного агломерата. Спекание шихты ведется на колосниковой решетке агломашины, при просасывании воздуха через слой шихты за счёт разряжения создаваемого эксгаустером.
Законченность процесса спекания по контрольно – измерительным приборам определяется по температуре (250 – 300)°С отходящих продуктов горения в последних вакуум-камерах.
Дробление и грохочение. Высококачественным агломератом для доменного передела следует считать агломерат равномерный по крупности, с минимальным содержанием классов (+ 40) и (0 – 5) мм, что достигается соответствующим дроблением и грохочением агломерата. Дробление “пирога” спеченного агломерата производится четырьмя дробилками.
Охлаждение и сортировка агломерата. Корпус сортировки и охлаждения агломерата состоит из четырех чашевых охладителей, четырех вибрационных грохотов и конвейерного тракта. Дробленый агломерат попадает на самобалансные грохоты с шелью 8 мм освобождения от мелочи – возврата, который поступает по пластинчатым конвейерам в бункера возврата корпуса первичного смешивания, а прошедший грохочение агломерат загружается в чашевый охладитель. Чашевый охладитель, применяемый для охлаждения агломерата воздухом, представляет собой кольцевой бункер диаметром 18 м, приводимый в действие двумя электродвигателями по 11 кВт, разделенный на ряд отсеков. Емкость охладителя 360 м3 или 400 т агломерата. Охлаждение агломерата происходит за счет принудительного просасывания холодного воздуха через слой агломерата.
Через днище охладителя агломерат разгружается на ленточный транспортер ножом-сбрасывателем. Время пребывания агломерата в охладителе около 2,5 часа (где горячий агломерат путём принудительного прососа холодного воздуха, создаваемого дымососами охлаждается до температуры 100 – 120°С). Охлаждённый агломерат подаётся в бункера готового агломерата и далее по разгрузочному лотку загружается в агловозы, которые доставляют агломерат в доменный цех.
1 – спекательная тележка – паллеты; 2 – загрузочная коробка; 3 – барабанный питатель; 4 – шихтовый бункер; 5 – зажигательный горн; 6 – зона сырой шихты; 7 – зона сушки и подогрева шихты; 8 – зона горения твёрдого топлива; 9 – зона готового агломерата; 10 – разгрузочный конец машины; 11- вакуум-камеры; 12 – ведущая звёздочка машины; 13 – сборочный газопровод.
Рисунок 4 — Схема процесса спекания на агломерационной машине.
ДОМЕННЫЙ ЦЕХ
Доменный цех имеет в своём составе:
4 доменные печи;
4 разливочные машины;
2 склада холодного чугуна;
шлакоперерабатывающая установка;
отделение обжига Новокиевской руды.
Доменный цех в качестве топлива использует кокс. Железорудным сырьём служит агломерат, окатыши Лебединского ГОКа, сырая Лебединская руда, Новокиевская руда (сырая и обожжённая), металлический скрап из копрового цеха. В качестве флюса используется известняк Аккермановского рудника.
Агломерат из аглоцеха поступает прямо в бункера доменных печей. Окатыши выгружаются из железнодорожных вагонов вогоноопрокидывателем №3 аглоцеха и транспортируются также в бункера доменных печей, однако, как и агломерат, могут быть выгруженными при их избытке на рудный двор доменного цеха. Остальные руды известняк и скрап подаются на разгрузочную эстакаду доменного цеха. Выгрузка их из железнодорожных вагонов осуществляется вручную. Выгружаются они преимущественно на рудный двор. Размещение материалов в штабели рудного двора и забор их в бункера доменных
2 склада холодного чугуна;
шлакоперерабатывающая установка;
отделение обжига Новокиевской руды.
Доменный цех в качестве топлива использует кокс. Железорудным сырьём служит агломерат, окатыши Лебединского ГОКа, сырая Лебединская руда, Новокиевская руда (сырая и обожжённая), металлический скрап из копрового цеха. В качестве флюса используется известняк Аккермановского рудника.
Агломерат из аглоцеха поступает прямо в бункера доменных печей. Окатыши выгружаются из железнодорожных вагонов вогоноопрокидывателем №3 аглоцеха и транспортируются также в бункера доменных печей, однако, как и агломерат, могут быть выгруженными при их избытке на рудный двор доменного цеха. Остальные руды известняк и скрап подаются на разгрузочную эстакаду доменного цеха. Выгрузка их из железнодорожных вагонов осуществляется вручную. Выгружаются они преимущественно на рудный двор. Размещение материалов в штабели рудного двора и забор их в бункера доменных печей осуществляется двумя грейферными кранами.
Из бункеров доменной печи каждый материал в определённом количестве подаётся в вагон весы. Вагон весы доставляют шихтовый материал к скиповой яме и выгружают его в скип. Скип поднимается по наклонному подъёмному устройству на самый верх доменной печи и высыпает материал в печную приёмную воронку. Из приемной воронки материал поступает в колошник доменной печи. Загружаемые в печь шихтовые материалы медленно движутся сверху вниз. Период плавки, составляет 4-6 часов, степень нагрева проплавляемых материалов зависит от того, как далеко они расположены от горна и какой газопроницаемостью обладают.
Загружаемая шихта в печи подвергается различным физико-химическим процессам. В зоне колошника она подсушивается, здесь же выделяются из кокса летучие вещества органического происхождения. В шахте доменной печи происходит восстановление оксидов железа окиси углерода и водорода Железо, восстановленное в доменной печи, поглощает углерод, образуя чугун. Капля чугуна скапливается на лещади печи. Одновременно с чугуном образуется шлак, который сосредотачивается поверх жидкой массы чугуна. По окончании периoда плавки:
из печи через шлаковые летни откачивается шлак;
через чугунные летни выпускается чугун.
Шлак отправляют на шлакопереребатывающую установку. Чугун отгружается в мартеновский цех, либо поступает на разливочные машины, где разливаются чушки. Охлаждённый чугун направляется на склады холодного чугуна, где производится складирование и отгрузка, которая осуществляется с помощью магнитных кранов.В доменных печах выплавляется в основном предельный коксовый чугун. Выплавляется также литейный коксовый и литейный хромоникелевый чугун. Эти чугуны отгружаются машиностроительным предприятиям. Гранулированный шлак поставляется местному цементному заводу, доменный газ используется в цехах комбината.
1-защитные сегменты колошника;2- большой конус; 3-приемная ворока;4- малый конус;5-распределитель шихты; 6-воронка большого конуса;7- наклонныймост;8-скип;9-воздушная фурма;10-чугунная летка;11- шлаковая летка;12 – колошник; 13- шахта; 14 – распар; 15 – заплечики; 16 – горн.
Рисунок 5 — Схема устройства доменной печи.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОАО »Уральская Сталь» – крупное металлургическое предприятие с полным циклом, имеет в своем составе следующие основные производства и цехи: коксохимическое производство, агломерационное производство, доменное производство, сталеплавильное производство, включающее электросталеплавильный цех и, листопрокатный цех 1, листопрокатный цех 2 в комплексе с термотравильным отделением .
Продукция комбината — это высококачественный листовой прокат (толстый лист, полоса) и сортовой прокат (квадратная заготовка, круглая, трубная, уголок), около ста марок углеродистой, легированной и низколегированной стали, единственный в мире хромоникелевый природно-легированный чугун, продукция коксохимического производства (сульфат аммония, каменноугольная смола, бензол), штампованные изделия и т.д.
Продукция ОАО «Уральская Сталь» неоднократно получала признание на международном уровне. Качество продукции и технология производства подтверждается сертификатами и международными призами: Золотой орел, Золотой Меркурий, Большой Золотой Жетон, Лидер промышленности – 98, Большое Золотое Клише и т.д. На комбинате разработана и реализуется Экологическая Программа, основными направлениями которой являются:
— Бессточная система водоснабжения (сбросов сточных вод в реку Урал не производится);
— Безотходная технология производства;
— Выполнение нормативов качества воздуха (выбросы пыли ниже установленных на 30%).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Королёв А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов.
Кривандин В. А., Марков Б.Л. Металлургические печи.
Крылов В. И., Юдин С.Т. Оборудование литейных цехов.
Кульбицкий В. Г., Камышев Г.Н. Краткая характеристика ОХМК.
Линчевский Б. В., Соболевский А.А., Кальменъев А.А. Металлургия чёрных металлов.
Мамыкин П. С. Печи и сушила огнеупорных заводов.
Туркалов П. И., Барков А.А., Заводиленко А.И. Юбилей на пороге века.
