«ПРОЕКТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АРМАТУРНОЙ СТАЛИ МАРКИ А500С С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛА В УСЛОВИЯХ ЭСПЦ СП ЧерМК ОАО «СЕВЕРС

Проект совершенствования технологии получения стали марки А500С с целью снижения неметаллических включений в условиях ЭСПЦ ОАО “Северсталь”. Марка стали А500С является углеродистой обычного качества, предназначена для армирования железобетонных конструкций. Арматура находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Поэтому к данной марке стали применяют повышенные требования по содержанию углерода, кремния, марганца.
В настоящее время жилищно-строительный комплекс начал развиваться не только в нашем городе, но и по всей стране и поэтому можно сделать вывод, что арматура будет пользоваться спросом долгие годы. Поэтому получение качественной стали является важнейшей задачей. В настоящее время из арматуры делают все больше различных изделий. Не одно сооружение не обходится ...

Содержание
Стр.
Введение
1
1.1 Общая часть
Обоснование выбора темы
1.2 Назначение и характеристика ЭСПЦ. Технологическая схема производства ЭСПЦ
1.3 Исходное сырье, источники поступления, характеристика готовой продукции, согласно ГОСТов и ТУ. Влияние химических элементов на свойства стали марки А500С
1.4 Конструкция и принцип действия шахтной печи фирмы «Фукс», установок внепечной обработки стали
1.5 Технология выплавки и внепечной обработки стали марки А500С
1.6 Система автоматизации и метрологическое обеспечение процесса выплавки стали. Контроль качества получаемой продукции
2
2.1 Специальная часть
Расчет материального баланса выплавки стали марки А500С
2.2 Расчет раскисления и легирования стали марки А500С
2.3 Совершенствование технологии производства стали марки А500С с целью улучшения качества металла
3
3.1 Организация производства и труда
Организация производства и труда в ЭСПЦ
3.2 Организация работ при проведении ремонтов оборудования в ЭСПЦ
4
4.1 Экономика производства
Калькуляция себестоимости стали марки А500С
4.2 Расчет экономического эффекта предлагаемого решения
5
5.1 Безопасность жизнедеятельности
Характеристика электросталеплавильного цеха с точки зрения вредности и опасности. Анализ опасных и вредных факторов в ЭСПЦ
5.2 Характеристика зданий и помещений ЭСПЦ по категориям пожаро-взрывоопасности
5.3 Правила безопасности при эксплуатации электроустановок ЭСПЦ
5.4 Анализ возможных аварийных ситуаций в цехе
5.5 Мероприятия по охране окружающей среды
Заключение
Литература

Введение


Электросталеплавильное производство имеет особое зна¬чение для технического прогресса. Оно обеспечивает воз¬можность производства высококачественных сталей и спла¬вов.
Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны с использованием для нагрева металла электрической энергии. Выделение тепла в шахтных печах происходит либо в нагреваемом металле, либо в непосредственной близи от его поверхности. Это позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур. Позволяет вводить в печь большое количество легирующих добавок, иметь в печи восстановительную атмосферу, что предполагает малый угар легирующих элементов; плавно и точно регулировать темпе ратуру металла, более полно, чем других печах раскислять металл, получая его с низким содержанием неметаллических включений; получать сталь с низким содержанием серы. Шахтная печь лучше других приспособлена для переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления. Металлические окатыши, заменяющие металлический лом, можно загружать в печь непрерывно при помощи автоматических дозирующих устройств.
Сегодняшним требованиям к качеству стали с более низким содержанием примесей, а также требованиям к более экономной выплавке стали отвечает установка печь-ковш, как дополнение к современной технологии выплавки стали.
Целью дипломной работы является проект совершенствования технологии получения стали марки А500С с целью улучшения качества металла в условиях ЭСПЦ ОАО “Северсталь”.

Известь 0,1225
Плавиковый шпат 0,0046
Доломит 0,0112
Боксит 0,1
Итого 1,0371
Поступает СаО из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0006
Магнезитовый кирпич 0,0267
Известь 2,975
Плавиковый шпат0,0006
Доломит 0,308
Боксит 0,01
Итого 3,3209
Поступает MgO из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0198
Магнезитовый кирпич 0,252
Магнезитовый порошок 0,3250
Известь 0,1225
Доломит 0,2016
Плавиковый шпат 0,1425
Итого 1,0634
Поступает Al2O3 из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0012
Магнезитовый кирпич 0,0044
Магнезитовый порошок 0,0083
Известь 0,0175
Плавиковый шпат 0,0003
Доломит 0,0112
Боксит 0,54
Итого 0,5829
Поступает Cr2O3 из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,00066
Итого 0,00066
Поступает Р2О5 из:
Металлошихта 0,0089
Известь 0,0035
Боксит 0,0008
Итого 0,0132
Поступает S из:
Металлошихта 0,00059
Известь 0,0045
Плавиковый шпат 0,0003
Боксит 0,001
Итого 0,0063
Поступает Fe2O3 из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,003
Магнезитовый кирпич 0,0056
Магнезитовый порошок 0,0105
Известь 0,0122
Плавиковый шпат 0,0012
Доломит 0,0016
Боксит 0,25
Итого 0,2841
Поступает MnO из:
Металлошихта 0,3093
Итого 0,3093
Таким образом, определен состав шлака без оксидов железа.
Масса шлака без оксидов железа, равная 6,3337 кг, составляет 87,77%, а общая масса шлака:
Lшл=6,3337/0,8777=7,2162 кг
Масса оксидов железа в шлаке равна 7,2162-6,3337=0,8825 кг, из которых
Fe2O3 составит 0,2841 кг и FeO составит 0,5984 кг.
Таким образом, состав шлака в периода расплавления будет:
Таблица 9 – Конечный состав шлака
SiO2
CaO
MgO
Al2O3
Cr2O3
S
MnO
P2O5
Fe2O3
FeO
Итого
Кг
1,03
3,32
1,06
0,58
0,0006
0,0063
0,30
0,01
0,28
0,59
7,17
%
14,36
46,30
14,78
8,08
0,0083
0,087
4,18
0,139
3,90
8,22
100
Основность шлака равна:
СаО/SiO2=46,30/14,36=2,66
Окислится железа:
До Fe2O3 0,2841 кг
До FeO 0,5984 кг
где 0,2841 – поступление Fe2O3 в шлак.
Поступило железа из металла в шлак:
0,2841*112/160+0,5984*56/72=0,1988+0,4654=0,6642 кг
Выход годного составит:
99,8-4,7675-0,6642-0,8=93,56 кг,
где 99,8 – масса металлической части шихты, кг; 4,7675 – угар примесей, кг;
0,6642 – потери железа на образование оксидов железа в шлаке, кг;
0,8 – количество железа уносимого шлаком, кг.
Расход кислорода на окисление железа (определяется как разность между массами оксида и исходного элемента) равен:
(0,5984-0,4654)+(0,2841-0,1988)=0,133+0,0853=0,2183 кг.
Расход кислорода на окисление всех примесей равен:
3,7865+0,2183=4,0048 кг
Принимая коэффициент усвоения кислорода равным 0,9, определим потребное количество кислорода на 100 кг шихты:
4,0048/0,9=4,4497 кг
Кислороду сопутствует азот в количестве:
4,4497*77/21=16,3155 кг
Определим химический состав отходящих газов, с учетом, что углерод окисляется до СО на 90%, до СО2 на 10%, а расход электродов на плавку составляет 0,2 кг/т. С образованием оксида углерода сгорает 0,2*0,9=0,18 кг и образуется СО:
0,18*28/12=0,42 кг СО.
С образованием СО2 сгорает 0,2*0,1=0,02 кг С и образуется :
0,02*44/12=0,073 кг СО2.
Для горения углерода электродов требуется кислорода:
(0,42-0,18)+(0,073-0,02)=0,293 кг
Кислороду сопутствует азот в количестве:
0,293*77/21=1,074 кг
Определим состав и количество выделяющихся газов, заполнив таблицу:
Таблица 10 – Состав и количество выделяющихся газов
Наименование
Кг
%
СО2
1,2865+0,073=1,3595
5,13
СО
1,9043+0,42=2,3243
9,08
О2
4,5161
17,64
N2
16,3155 +1,074=17,3895
67,95
Всего
25,5894
100,00
Составим материальный баланс периода расплавления:
Таблица 11 – Материальный баланс периода расплавления
Поступило
кг
Получено
кг
Чугун передельный
19,8
Металл
93,56
Лом
80
Потери металла со шлаком
0,8
Известь
3,5
Газ
25,5894
Футеровка
1,34
Шлак
7,2162
Электроды
0,2
Fe2O3
4,286
Воздух
25,5894
Всего
131,4516
Плавиковый шпат
0,15
Доломит
0,56
Всего
131,1394
Невязка
0,3122
Невязка составляет 0,3122 кг.
2.2 Расчет расхода ферросплавов для раскисления и легирования арматурной стали марки А500С
Таблица 12- Химический состав стали
Наименование
Массовая доля элемента, %
Состав стали
C
Mn
Si
S
Cr
Ni
Mo
P
Готовая сталь
0,220
0,837
0,142
0,011
0,300
0,300
0,009
0,010
Сталь перед раскислением
0,169
0,239
0,096
0,011
0,059
0,085
0,008
0,010
Необходимо ввести
0,051
0,598
0,046
-
0,241
0,215
0,001
-
Таблица 13- Химический состав раскислителей и легирующих
Наименование
Материала
Массовая доля элемента, %
Fe
C
Si
Mn
Cr
Mo
S
P
W
Ni
Ферромарганец
78%
10,68
5,00
6,00
78,00
-
-
0,02
0,30
-
-
Ферросилиций
65%
34,29
0,18
65,00
0,400
-
-
0,05
0,08
-
-
Расчет ведем на 100 кг металлической шихты.
1) Расход ферромарганца при угаре его составляет 20%
(2)
где -количество , которое необходимо ввести в сталь, (%);
- доля марганца в ферромарганце;
a – угар ферромарганца, равен 20%:
Определим элементы, вносимые ферромарганцем:
, (3)
где R- конкретный элемент, кг;
ХMn- формула (1), кг;
RFe-Mn- содержание конкретного элемента в ферромарганце
1.1 Ферромарганец вносит, кг:
C 0,9583*0,05=0,0479
Mn 0,9583*0,78=0,7474
Si 0,9583*0,06=0,0574
S 0,9583*0,0002=0,00019
P 0,9583*0,003=0,0028
Fe 0,9583*0,1068=0,1023­
Итого: 0,9579 кг
1.2 Выгорает элементов:
Mn 0,7474-0,598=0,1494 кг
Si 0,0574 кг
Итого: 0,2068 кг
1.3 Требуется кислорода:
кг
кг
1.4 При выгорании образуется оксиды:
0,1494+0,1707=0,3201 кг
0,0574+0,0656=0,123 кг
Итого: 0,4431 кг
2) Определяем расход ферросилиция используя формулу
Необходимо ввести в сталь 0,046 кг.
При угаре кремния в ковше 20% расход 65%-ного ферросилиция составит:
2.1 Ферросилиций вносит, кг:
C 0,0884*0,0018=0,000159
Mn 0,0884*0,004=0,000353
Si 0,0884*0,65=0,0574
S 0,0884*0,0005=0,000044
P 0,0884*0,0008=0,000070
Fe 0,0884*0,3429=0,03031
Итого: 0,0883 кг
2.2 Выгорает кремния:
Si 0,0574-0,046=0,0114 кг
2.3 Потребуется кислорода:
кг
2.4 Образуется оксидов:
0,0114+0,0130=0,0244 кг
3) Алюминия вносят 0,05 кг на 100 кг металлической шихты
3.1 Алюминия выгорает 0,05 кг
3.2 Потребуется кислорода:
AlAl2O3 0,05*48/54=0,044 кг
3.3 Образуется оксидов:
Al2O3 0,05+0,044=0,094 кг
4)Расход кислорода для окисления всех примесей (используем расход О2 всех вышеперечисленных пунктов):
5) Вес раскислителей и легирующих ( на 100 кг шихты) составит:
кг
6) Количество выгоревших примесей составит:
7) Переходит в сталь:
1,0962-0,2682=0,828 кг
8) Образуется оксидов:
0,4431+0,0244+0,094=0,5615 кг
Вес стали:
100+0,828=100,828 кг
Таблица 14– Материальный баланс процесса
Поступило, кг
Получено, кг
Сталь
100
Сталь
100,828
Ферромарганец
0,9579
Оксиды
0,5615
Ферросилиций
0,0883
Итого
101,3895
Кислород
0,2933
Алюминия
0,05
Итого
101,3895
Расхождение составляет 0 кг.
Расчет на 130 т.
FeMn=0,9579*1300=1245,27 кг
FeSi=0,0883*1300=114,79 кг
2.3 Совершенствование технологии производства стали марки А500С с целью улучшения качества металла
Получение качественной стали марки А500С имеет большое значение, так как данная марка стали используется в строительстве, то она требует высокой прочности и долговечности. Раньше до внедрения мероприятия на установке “Печь-ковш” получали сталь марки А500С без применения порошковой проволоки ферросиликокальций. Совершенствование технологии получения стали марки А500С заключается в том, что используем порошковую проволоку ферросиликокальций (FeSiCa) и “мягкую продувку” – продувка Ar в течение 5 минут без оголения металла при отключенной печи. Данные мероприятия позволяют снизить количество неметаллических включений, тем самым снижая количество брака. Также идет сокращение электроэнергии, тем самым сокращаются затраты и происходит снижение себестоимости стали.
При раскислении стали в ковше ферросиликокальцием, величина глобулярных включений резко уменьшается. Причиной образования дефектов является высокотвердые неметаллические включения типа глинозема (Al2O3) и алюмосиликатов, вытягивающихся в строчки вдоль направления прокатки. В литом металле они образуют скопления, которые при прокатке дробятся и вытягиваются, образуя строчки, длина которых может достигать десятков миллиметров.
Потому данные мероприятия при производстве стали марки А500С направлены на снижение как размера остроугольных включений, так и по снижению длины их строчек в прокатанном металле.
Использование порошковой проволоки способствует снижение содержания неметаллических включений (оксиды, сульфиды, глобули) и повышению ее качества.
3 Организация производства и труда
3.1 Организация производства и труда в ЭСПЦ
В системе металлургического предприятия электростале­плавильный цех, задачей которого является, производство стали заданного марочного сортамента и требуемого качест­ва, относят к основным цехам. Начальник крупного цеха имеет заместителей по производству, технологии и оборудо­ванию. Начальнику цеха непосредст­венно подчиняются начальники или заведующие отделениями подготовки шихты, выплавки стали, внепечной обработки и разливки, которым, в свою очередь, подчиняются сменные мастера.
Под организацией производства следует понимать систему научно обоснованных мер, направленных на создание наиболее рациональной структуры предприятия и его подразделений, на целесообразное сочетание и соединение во времени и пространстве трудовых и технологических процессов, а также средств производства с целью эффективного выполнения плановых заданий и достижения наилучших конечных результатов. Таким образом, в пределах предприятия организуется единый производственный процесс, представляющий собой систему взаимосвязанных, целенаправленных технологических и трудовых процессов.
Порядок осуществления трудово­го процесса предполагает: во-первых, установление цели дея­тельности; во-вторых, руководствуясь технологией производ­ства, установление перечня производственных операций и их последовательности; в-третьих, разделение всех видов ра­бот между работниками и установление между ними системы взаимодействия; в-чет­вертых, приспособление рабочих мест для удобства работы; в-пятых, организацию обслуживания рабочих мест всякого рода вспомогательными работами; в-шестых, разработку ра­циональных приемов и методов труда; в-седьмых, установле­ние норм труда и системы его оплаты. Для обеспечения со­ответствующей организации труда необходимы также созда­ние на предприятии безопасных и здоровых условий труда, планирование и учет труда, воспитание дисциплины труда, подбор и подготовка кадров. Решение перечисленных задач составляет содержание организации труда на предприятии, а ее элементами будут:
1) Подбор, подготовка, переподготовка и повышение квалификации работников.
2) Разделение труда, то есть расстановка работников по ра­бочим местам и закрепление за ними определенных обязан­ностей.
3) Кооперация труда, то есть установление системы произ­водственной взаимосвязи между работниками.
4) Организация рабочих мест.
5) Организация обслуживания рабочих мест.
6) Разработка рациональных приемов и методов труда.
7) Установление обоснованных норм труда.
8) Создание безопасных и здоровых условий труда.
9) Организация оплаты и материального стимулирова­ния труда.
10) Планирование и учет труда.
11) Воспитание дисциплины труда.
Руководителем работы цеха в данную смену являет­ся начальник смены, подчиняющийся начальнику цеха или его заместителям. Ведущую роль на производстве осуществляют сменные мастера, которые непосредственно руководят в сво­ей смене работой всех бригад, обслуживающих один или не­сколько металлургических агрегатов. В зависимости от характера производственных процессов и условий их выполнения применяют две формы организации труда — индивидуальную и бригадную.
3.2 Организация работ при проведении ремонтов оборудования в ЭСПЦ
Еженедельный уход: очистить от сажи роликовые направляющие дорожки опор электродов, консоли электродов, прежде всего изолированные области для предупреждения короткого замыкания, зажимные устройства электродов и контактные щёки (поверхность должна иметь металлический блеск).
Смазка: роликовые направляющие и автоматическая система смазки. Полное гидравлическое оборудование и высоковольтные линии.
Ежемесячный уход: система водоохлаждения, проверить трубы и шланги на наличие утечек и отложений. При необходимости промыть чистой водой.
Роликовые направляющие: проверить износ и зазоры между роликами и дорожками. На основе полностью водоохлаждаемой крышки очень важен точный ход опор электродов.
Болты и гайки: контактные щёки, наконечники кабелей, консоли электродов и т.д. проверить и при необходимости затянуть. Проверить систему на наличие утечек и зазоров, включая скорость перемещения и время срабатывания электрододержателей при движении вперёд и назад в ручном и автоматическом режиме. Во время каждой плавки необходима регулярная проверка линий водообеспечения, водостока и температур, а также контроль за утечками в оборудовании.
Чистка: отложения сажи на крышке, подъёмном механизме и внутри отводящего клапана должны удаляться сжатым воздухом. Дорожки и роликовые направляющие нужно прочищать .Все сварочные швы на крышке должны быть проверены. Небольшие повреждения могут быть отремонтированы персоналом заказчика.
4 Экономика производства
4.1 Калькуляция себестоимости стали марки А500С
Проект совершенствования заключается в использовании порошковой проволоки (FeSiCa), так как данная методика способствует снижению неметаллических включений, способствует снижению брака на производстве, а вследствие этого увеличивается экономический эффект. Так же с использованием порошковой проволоки за 5 минут до окончания плавки отключаем установку печь-ковш, и выставляем минимальную продувку без оголения металла. До внедрения данного мероприятия количество брака было 2,5%, по ходу плавки подавали ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций), подавали известь, плавиковый шпат для разжижения шлака, порошковую проволоку (FeSiCa) не применяли, и в конце плавки печь-ковш на 5 минут не отключали. После внедрения мероприятия так же по ходу плавки подают ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций), подают известь, плавиковый шпат для разжижения шлака, порошковую проволоку (FeSiCa) в конце плавки, выставляют минимальную продувку без оголения металла и количество брака снижается до 1%.
Таблица 15 - Калькуляция себестоимости стали марки А500С
Наименование
Калькуляция, на тонну
количество тн./тн.
цена, руб.
Сумма, руб./тн.
Чугун жидкий
5044,43
Чугун чушковый свой
4474,95
Ферромарганец
0,0087846
32081,00
281,81
Марганец металлический
50181,00
Проволока с серой
13671,00
Ферросилиций 65% дробленый
0,0004441
19350,00
8,59
Продолжение таблицы 15
Наименование
Калькуляция, на тонну
количество тн./тн.
цена, руб.
Сумма, руб./тн.
Силикомарганец
0,0026841
31213,00
83,77
Порошковая проволока с силикокальцием
43519,00
Ферросиликокальций
0,0002168
51578,00
11,18
Карбид кремния
0,0037000
12809,00
47,39
Лом копровый
1,0720000
4252,90
4559,11
Лом чугунный
0,0070000
3199,00
22,40
Обрезь ЛПЦ-2 габаритная
0,0030000
3908,00
11,72