Схема металлургического комбината полного цикла
Содержание:
Авторы репортажа — Дмитрий Чистопрудов, Николай Рыков
Горная цепь Урала, пересекающая Россию с севера на юг на протяжении более 2000 километров, считается природной границей между двумя частями света — Европой и Азией. Но более всего Урал славится изобилием своих недр. Здесь присутствуют почти все важнейшие полезные ископаемые: нефть, газ, уголь, драгоценные металлы и камни. Однако главное богатство Урала — многочисленные месторождения высококачественных железных руд.
Мы благополучно вернулись из нашего автомобильного путешествия по Южному Уралу. Оно получилось нестандартным и совершенно не туристическим. Вместо того, чтобы любоваться красотой гор, перевалов и застывших озер, мы решили пойти по пути черной и цветной металлургии. Благодаря друзьям и просто хорошим людям, нам удалось посетить крупнейшие металлургические предприятия страны. Сегодня рассказ о производстве знаменитой челябинской стали.
1. Челябинский металлургический комбинат — крупнейшее в России предприятие полного металлургического цикла по выпуску высококачественных сталей. Это одно из немногих предприятий страны, которому дано право присваивать продукции собственный индекс — ЧС (Челябинская Сталь). Cегодня выпускается более 130 таких марок стали.
2. Когда-то железо получали на кострах в глиняных горшках или ямах без каких-либо специальных приспособлений. После долгого процесса обработки железа древние люди могли сделать себе наконечники для стрел или украшения для женщин. В современном мире потребности людей мало ушли от тех времён — им так же необходим металл. Но сегодня, после почти четырёхтысячелетней истории развития технологии производства металла, вместо костров на металлургических заводах используются доменные печи — агрегаты, самые крупные из которых могут выдавать до 12 тысяч тонн расплавленного чугуна в сутки.
3. Доменная печь — совершенное металлургическое устройство, которое работает безостановочно. Лишь иногда, один раз в 10—20 лет, когда многие элементы её конструкции износились от многолетней эксплуатации, печь останавливают для проведения капитального ремонта. Основное назначение домны — получение первого жидкого металла из железной руды.
4. Почти весь объём печи, высота которой может достигать нескольких десятков этажей, занимает шихта — составленная в определённых пропорциях смесь. Она состоит из обогащённой руды, кокса в качестве топлива и флюса — вещества, которое во время плавки образует шлак, помогая отделить пустую породу и золу от металла. Это исходное сырьё через сложную конструкцию засыпного аппарата непрерывно загружается в доменную печь сверху и в процессе нагревания постепенно опускается вниз. Навстречу твёрдым материалам снизу под большим давлением подаётся обогащённый кислородом воздух, нагретый до температуры 1100—1400 градусов Цельсия.
5. В таком режиме руда проходит весь путь сверху вниз за 4—6 часов и, дойдя до нижней части печи — горна, находится уже в жидком состоянии в виде расплавленных чугуна и шлака. В горне скапливается до тысячи и более тонн расплава, который постоянно заполняет эту часть печи и образует так называемый «мёртвый слой», высота которого составляет 0,6—1,7 метра. Когда в домне собирается достаточное количество чугуна и шлака, их выпускают через специальные огнеупорные отверстия — лётки, которые с этой целью каждый раз пробиваются бурильной машиной под управлением горнового.
6. Выпуск чугуна происходит в среднем каждые 40 минут. Получив выход из домны, расплавленный металл сильной струёй бьёт из отверстия, попадает в оборудованную систему желобов и, протекая через весь литейный цех, разливается в чугуновозы.
7. Горновой доменной печи — это первый, кто начинает работать с только что полученным расплавом. Он ведёт технологический процесс, наблюдая за ходом плавки визуально или по показаниям приборов, и своевременно выпускает чугун и шлак из доменной печи. Во многом от его мастерства и опыта зависят успехи или неудачи всей бригады доменного цеха.
8. С каждой плавки берется проба. Охлаждённый чугунный слиток отправляется в экспресс-лабораторию, где производится анализ его химического состава. На основе этих данных технологи доменного цеха могут скорректировать состав шихты, загружаемой в доменную печь, либо изменить технологические параметры доменной плавки. Также данные анализа учитываются при дальнейшей переработке чугуна в конвертерном цехе.
10. Кислородно-конвертерных цех. Сущность процесса переработки чугуна в сталь заключается в уменьшении содержания в чугуне ненужных примесей путём их окисления кислородом. Удаление этих элементов придаёт стали прочность и пластичность, а также делает её более податливой при обработке.
Чугуновозы поступают сюда по железнодорожным путям, которые проведены прямо в цех.
11. Основными материалами, загружаемыми в конвертер, являются металлический лом и чугун. Соотношение этих компонентов называется шихтой и измеряется примерно как один к четырём. Чугун поступает из доменного цеха в специальных ковшах-чугуновозах вместимостью от 150 до 600 тонн.
12. В качестве металлического лома обычно используются обрезки прокатных цехов и продукция Вторчермета. Металл засыпают в агрегат через специальную систему бункеров и весов-дозаторов, расположенных над конвертером. Сам конвертер представляет собой цилиндрический сосуд с суживающейся горловиной и сферическим днищем. Он закреплён в прочном несущем кольце, конструкция которого позволяет ему вращаться относительно поперечной оси на 360 градусов в любую сторону.
14. Чтобы перелить чугун, ковш с жидким металлом при помощи мостового крана поднимают к горловине наклонённого конвертера. Затем механизмы крана наклоняют чугуновозный ковш — и расплав переливается.
15. Когда основные материалы загружены, начинается продувка кислородом.
17. Слава
gelio внимательно следит за процессом продувки.
18. В некоторые периоды продувки слой вспененного шлака в 30—50 раз превышает толщину шлака в спокойном состоянии, а его уровень достигает 6 метров от поверхности спокойной ванны. При этом вспененный жидкий металл подходит к горловине конвертера и отдельные всплески выбрасываются через неё. Иногда сама эмульсия переливается через горловину, что происходит в случаях спонтанного увеличения объёма газа. Естественно, такие выбросы и всплески представляют серьёзную опасность для людей, поэтому находиться рядом с конвертером во время продувки запрещено.
19. Защитная стена с амбразурами, сквозь которые в котел можно запустить термодатчик. Через отверстия идет такой жар, что одежда сталевара начинает дымиться через считанные секунды.
21. Кипящая сталь.
25. Челябинский металлургический комбинат занимает 5-е место среди предприятий черной металлургии России по объему производства металлопроката и является крупнейшим производителем нержавеющей стали в стране.
26. Комбинат занимает площадь более 22 квадратных километров и является градообразующим предприятием, обеспечивающим рабочими местами более 17 тысяч человек.
27. За семь десятилетий комбинат выпустил 175 миллионов тонн кокса, 120 миллионов тонн агломерата, 200 миллионов тонн чугуна, 270 миллионов тонн стали и отгрузил 225 миллионов тонн металлопродукции.
28. Разливка стали — завершающая стадия сталеплавильного процесса, во время которой сталь из жидкого состояния переходит в твёрдое и приобретает определённые форму, размер и массу. До недавнего времени единственным способом, применяемым на заводах, была разливка в изложницы. В этом случае выплавленная в конвертере сталь разливается в специальные формы разных размеров и оставляется для постепенного остывания. Затем готовые слитки извлекают из изложниц, обрезают излишки и направляют на дальнейшую обработку. Однако такой способ очень трудоёмок, требует большого количества изложниц и их периодической замены, а также расходует значительный объём огнеупорных материалов.
29. Более экономичным способом разливки стали, позволяющим получать стальную заготовку квадратного или прямоугольного сечения непосредственно из жидкого металла, является способ непрерывной разливки стали. Принцип непрерывности машины заключается в том, что до конца разливки стали из одного ковша следующий подаётся заблаговременно. Смена ковшей производится без остановки процесса литья за счёт использования части металла в промежуточной ёмкости. Металлурги такой метод называют «плавка на плавку».
30. Жидкий металл распределяется на шесть потоков. За каждым «ручьем» присматривает сталевар.
33. Нужно постоянно следить, чтобы не забивалась горловина кристаллизаторов, в которых сталь остывает и твердеет.
35. Бесконечные металлические слитки плавно вытекают из кристаллизатора и разрезаются газовой кислородной горелкой на мерные длины.
42. Готовые стальные слябы, требующие постепенного остывания, направляются в отдельный цех, где при помощи мостового крана в определённом порядке штабелируются на покрытом песком полу.
43. Это уже другой цех комбината — универсальный рельсобалочный стан, на котором производятся рельсы длиной до 100 метров с применением новейших технологий прокатки, закалки, правки, отделки и контроля качества. Именно такие рельсы используются при строительстве высокоскоростных железнодорожных путей.
44. По закону подлости в день нашего приезда, стан находился на перевалке. Я уже не раз бывал в других рельсобалочных станах, но такого масштабного производства еще не видел.
46. Для строительства нового стана изготовлено 15 500 тонн металлоконструкций — это равняется двум Эйфелевым башням. Площадь рельсобалочного производства составляет более 180 000 квадратных метров. На этой площади легко поместятся 26 полей олимпийского стадиона в Лужниках.
48. На устройство фундамента затрачено 144 500 кубических метров бетона. По объему это 35 больших плавательных бассейнов.
49. Длина рельсовой заготовки составляет всего 8,1 метров, вес – около тонны. Рельс или балка получается путем раската стальной заготовки, которую предварительно разогревают в нагревательной печи. Время производства одного 100-метрового рельса составляет чуть более 2 минут.
50. Нам удалось посмотреть лишь малую часть комбината. Чтобы оценить весь масштаб предприятия, нужно приезжать на пару недель с палатками.
51. Спасибо пресс-службе ЧМК за организацию съемки, а Славе
gelio за компанию.
Общая характеристика металлургического комплекса
Что такое горно-металлургические комплексы? Это совокупность предприятий, которые занимаются добычей, обогащением, выплавкой металла, производством проката и переработкой вторичного сырья. Следующие отрасли входят в состав металлургического комплекса:
- Чёрная металлургия, которая занимается выплавкой стали, чугуна и ферросплавов;
- Цветная металлургия, которая занимается производством лёгких (титан, магний, алюминий) и тяжелых металлов (свинец, медь, олово, никель).
Рис. 1 Металлургический завод
Принципы размещения предприятий
Предприятия горно-металлургического комплекса не размещаются хаотично. Они зависят от следующих факторов размещения металлургии:
- Сырьевой (физико-химические особенности руд);
- Топливный (какой вид энергии необходимо использовать для получения металла);
- Потребительский(география размещения сырья, основных источников энергии и наличие транспортных путей).
Рис. 2 Топливный фактор размещения металлургии
Основные металлургические базы
Все вышеперечисленные факторы привели к неравномерному размещению металлургических предприятий. На отдельных территориях сформировались целые металлургические базы. В России выделяют три:
- Центральная база – это достаточно молодой центр, фундаментом которого служат железные руды района Курской магнитной аномалии, Кольского полуострова и Карелии. Главными центрами производства являются города Липецк, Старый Оскол и Череповец;
- Уральская база – это один из самых крупных центров металлургии в России, основными центрами которого являются Магнитогорск, Новотроицк, Челябинск, Нижний Тагил и Красноуральск;
- Сибирская база – это центр, который находится ещё в стадии развития. Основной источник – кузнецкий уголь и железная руда Приангарья и Горной Шории. Главный центр – город Новокузнецк.
Сравнительную характеристику и схему работы металлургических баз России можно представить в следующей таблице:
Центральная
Сибирская
Уральская
Курская магнитная аномалия,
Привозной (Донецкий и Кузнецкий каменноугольный бассейн)
Местный (Кузнецкий каменноугольный бассейн)
Предприятия полного цикла (производят чугун, сталь, прокат)
Предприятия полного цикла и предельной металлургии (производят только сталь и прокат)
Предприятия полного цикла (производят чугун, сталь, прокат)
Цветная металлургия
Исходя из назначения и химических и физических особенностей и свойств цветные металлы делятся на:
- Тяжелые (медь, свинец, олово, цинк, никель);
- Лёгкие (алюминий, титан, магний);
- Драгоценные (золото, серебро, платина);
- Редкие (цирконий, индий, вольфрам, молибден и др.)
Цветная металлургия – это комплекс предприятий, которая занимается добычей, обогащением и металлургическим переделом руд цветных, благородных и редких металлов.
В этой цепочке различают алюминиевую, медную, свинцово-цинковую, вольфрамо-молибденовую и титаново-магнивую промышленности. Кроме того, сюда же входят и предприятия по производству благородных и редких металлов.
Центры цветной металлургии в России
Центрами алюминиевой промышленности являются Братск, Красноярск, Саянск и Новокузнецк. Расположенные в этих городах крупные алюминиевые заводы развиваются на основе собственного сырья из Урала, Северо-Западного региона и Сибири, а так же привозного. Данное производство достаточно энергоемкое, поэтому предприятия размещены недалеко от ГЭС и ТЭС.
Главным центром медной промышленности нашей страны является Урал. Предприятия используют местное сырье из Гайского, Красноуральского, Ревдинского и Сибайского месторождений.
Свинцово-цинковая промышленность станы зависит от добычи полиметаллических руд, поэтому и расположена рядом с местами их добычи – Приморье, Северный Кавказ, Кузбасс и Забайкалье.
Рис. 3 Добыча золота на Чукотке
Проблемы и перспективы
Проблемы есть в любой отрасли. Металлургический комплекс не является исключением. Среди главных проблем чёрной и цветной металлургии можно выделить следующие:
- высокая энергозатратность;
- низкая ёмкость внутреннего рынка;
- высокий уровень износа основных производственных фондов;
- недостаток некоторых видов сырья;
- разрушение процесса воспроизводства запасов сырья и руды;
- технологическая отсталость и недостаточное внедрение новых технологий;
- дефицит профессиональных кадров.
Но все эти вопросы можно решить. На глобальном рынке металлургической продукции Россия продолжает быть крупным игроком. На долю российской металлургии в мировом производстве приходится более 5% стали, 11% алюминия, 21% никеля, более 27 % титана. Главным показателем конкурентоспособности российской металлургии на внешнем рынке является то, что страна сохраняет и даже расширяет свои экспортные возможности.
Что мы узнали?
Сегодня мы узнали, что понимается под термином «металлургический комплекс». Данная отрасль делится на чёрную и цветную металлургии. Размещение предприятий по добыче, обогащению руды, выплавке металлов и производству проката имеет свои особенности и зависит от трёх факторов: сырьевого, топливного и потребительского. В Российской Федерации действуют и развиваются три металлургические базы: Центральная, Уральская и Сибирская.
Основные теоретические положения
Производственный процесс современного металлургического предприятия состоит из следующих основных стадий: подготовки сырья, выплавки чугуна, производства стали и получения готовой продукции в виде проката, а также полуфабрикатов (чушкового чугуна, заготовок и др.) Все перечисленные этапы производства чёрных металлов называют переделами. Металлургическое предприятие, имеющее доменное, сталеплавильное и прокатное производства, называется заводом с полным металлургическим циклом (рисунок 2.1).
 |
Рисунок 2.1 – Технологическая схема (простая) металлургического завода с полным циклом
На рисунке 2.1 представлена технологическая схема по выпуску одного вида продукции, однако металлургические предприятия специализируются на выпуске двух и более видов продукции, поэтому технологические схемы могу имет более расширенный вид.
Рисунок 2.2 – Технологическая схема (сложная) металлургического завода с полным циклом
ЗАДАНИЕна практическую работу №2
С помощью технологической схемы производства прокатной продукции (рисунок 2.1) и исходных данных по вариантам (приложение А) составить технологическую схему металлургического завода простую и сложную. Результат представить в виде рисунка 2.1 с обозначением соответствующих цехов (таблица 1.2) и основного материального потока.
Пример выполнения работы.Исходные данные: наименование выпускаемой продукции: жесть белая, годовой объем производства – 1200,0 тыс. тонн. Способ выплавки стали: электросталеплавильный в дуговых печах; способ разливки стали – непрерывный, в машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Технологическая схема завода представлена на рисунке 1.1.
 |
Рисунок 1.3 – Технологическая схема металлургического завода (простая)
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3
Расчёт материальных потоков прокатного производства
Основные теоретические положения
Расчет основных материальных потоков, выбор типа и определение числа производственных агрегатов производится по всем трем металлургическим переделам, начиная с прокатных цехов, принимая за исходный показатель плановый объем производства готового проката за расчетный период.
При планировании производства и выполнении расчетов за расчетный период принимается календарный год.
Прокатное производство.
Определение планового объема входящего материального потока (Ппп):
– для цеха, выпускающего готовый прокат
, тыс.т. (3.1)
– для цеха, выпускающего полуфабрикаты (прокатная заготовка, блюмсы, слябы)
, тыс.т. (3.2)
где 
– расходный технологический коэффициент прокатного стана (приложение 2);
– плановый объем выпуска готовой продукции, тыс.т.
Выбор типа прокатного стана производится по его назначению, технологическим параметрам и паспортной производительности. Потребное число прокатных станов определяется по формуле:
, ед. (3.3)
где 
– коэффициент, учитывающий время остановки стана на переналадку оснастки. Принимать =0,8;
– паспортная производительность i-го стана, тыс.т. (приложение 6)
Фактический объем производства промежуточной продукции рассчитывается по выражению:
, тыс.т. (3.4)
Резерв производственной мощности прокатных станов определяется по формуле:
, тыс.т. (3.5)
ЗАДАНИЕна практическую работу №3
Рассчитать для каждого прокатного цеха, состоящего в технологической схеме (практическая работа №2), плановый объём входящего материального потока, фактический объём производства материального потока, а также резерв мощности стана. Составить схему основных материальных потоков прокатного производства.
Пример выполнения работы.
Цех белой жести
— плановая производительность цеха:
— количество прокатных станов:
Принимаем 3 стана с годовой производительностью 750,0 тыс.т.
тыс.т.
— резерв производительности прокатных станов:
Р = 2250,0-1297,2 = 952,8 тыс.т.
Цех горячего проката широкой полосы
— плановая производительность цеха:
— количество прокатных станов:
Принимаем 1 стан с годовой производительностью 4500,0 тыс.т.
тыс.т.
— резерв производительности прокатных станов:
Р = 4500,0-1349,09 = 3150,91 тыс.т.
 |
Рисунок 3.1 – Схема основных материальных потоков прокатного производства
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-13; Нарушение авторского права страницы
Отправить ответ