Проектирование кислородно-конвертерного цеха

1. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА СТРОИТЕЛЬСТВА

КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ЦЕХА №2 ОАО «ММК»

 

1. Общая характеристика комбината

 

1. Сырьевая база предприятия

Снабжение железорудным сырьем ОАО «ММК» в настоящее время сориентировано на привозные руды и руды местных месторождений. Потребность ММК в железорудном сырье составляет около 14 млн.т/год. Сырьевой базой ММК на ближайшее время остается рудник Малый Куйбас (общий объем добываемого сырья равен 1,5 млн.т сырой руды в год), рудник горы Магнитной, Качканарское и Лисаковское месторождения. Мощность горно-обогатительного комбината близ Лисаковского месторождения составляет около 35 млн. т/год исходной руды с содержанием железа 47,5 %.

Другим немаловажным источником получения местного сырья являются отвальные шлаки, которых насчитывается около 150 млн. т. В шлаках ММК содержится до 30 % железа.

Снабжение известняком ММК осуществляется с Агаповского месторождения (промышленные запасы известняка около 100 млн.т). В год добывается около 420 тыс. т сырого известняка. В зависимости от содержания основных компонентов различают три сорта известняков, состав которых приведен в табл. 1.1.

 

Таблица 1.1

Состав известняка

Компоненты	Содержание, %
	1 сорт	2 сорт	3 сорт
CaO+MgO (не менее)	53,5	53,0	53,0
в т.ч. MgO (не более)	3,5	7,0	16,0
Al2O3 (не более)	3,0	3,0	3,0
RO2 (не более)	2,0	2,5	2,5

Снабжение ММК доломитом осуществляется с Лисьегорского месторождения, промышленные запасы доломита которого составляют около 31 млн.т. Огнеупорная глина доставляется с Южно-Уральского рудника (промышленные запасы глины около 435 млн. т). Подготовка флюсовых материалов производится на базе Агаповского месторождения известняка.

В составе горно-обогатительного производства ММК эксплуатируются:

• дробильно-сортировочная фабрика № 2;
• дробильно-обогатительная фабрика № 5;
• агломерационные фабрики №№ 2, 3, 4 с общей площадью спекания 898,5 м2.

В состав известняково-доломитового производства входят:

• горный цех, объединяющий известняковый и доломитовый карьеры;
• дробильно-сортировочная фабрика;
• известняково-обжиговая фабрика № 1 с двумя вращающимися печами и дробильным отделением;
• известняково-обжиговая фабрика № 2 с печью КС-1200, производящая известь для кислородно-конвертерного цеха;
• известняково-обжиговая фабрика № 3, в состав которой входят дробильно-сортировочная фабрика и шахтные печи по обжигу известняка и доломита.

Коксохимическое производство ММК имеет в своем составе:

• углеподготовительный цех;
• три коксовых цеха (семь коксовых батарей);
• цех улавливания химпродуктов № 1 и 2;
• смолоперерабатывающий цех (введен в эксплуатацию в 1980 г. и имеет общее производство 315 тыс. т/год);
• химустановку (биохимочистку).

Огнеупорное производство ММК включает:

• шамотный цех № 1 (введен в 1935 г.), морально и физически устаревший;
• шамотный цех № 2 (введен в 1965 г.) с шамотно-обогатительной установкой, состоящий из двух вращающихся печей и участков вспомогательного назначения;
• участок переработки огнеупорного лома (введен в 1987 г.), где на установке по переработке огнеупорного лома ежегодно перерабатывается 110…120 тыс. т огнеупоров, из которых 60…70 тыс. т отбирается для дальнейшего использования [6].

 

2. Топливно-энергетические ресурсы

В настоящее время на ММК основным источником получения газообразного топлива являются доменные печи и коксовые батареи. Снабжение природным газом осуществляется от областного газопровода.

Основным потребителем кислорода на ММК являются доменный, кислородно-конвертерный, и мартеновский цеха. Снабжение кислородом осуществляется от кислородных станций № 4 и 5.

Подача аргона и азота осуществляется от кислородной стации № 5. Для подачи кислорода, азота и аргона в ККЦ № 2 ММК необходимо будет строительство новых трасс трубопроводов.

Обеспечение сжатым воздухом кислородно-конвертерного цеха № 2 планируется от Восточной компрессорной. Однако, в связи с тем, что ряд потребителей конвертерного цеха предъявляет жесткие требования к качеству воздуха (точка росы не выше –400С) необходимо будет пристроить к компрессорной установку осушки воздуха производительностью 1500 м3/мин.

Питание электрических нагрузок Магнитогорского промузла, в настоящее время, осуществляется от Магнитогорских тепловых станций, от ПС 500/220 кВ «Магнитогорская-1» и «Магнитогорская-2» («Смеловская»), а также по двум ВЛ-220 кВ от Троицкой ГРЭС. Электроснабжение всех промышленных предприятий города и жилого фонда осуществляется через подстанции и электрические сети ММК, поэтому развитие схемы электроснабжения ММК тесно связаны с развитием Магнитогорского промузла в целом [7].

Источником производственного водоснабжения ММК является река Урал. Подача воды осуществляется из заводского пруда насосными станциями. Существующее водопотребление ММК в 1995 г. составляет 344950 м3/ч, в том числе безвозвратные потери – 12307 м3/ч (3,42 м3/с). Общий годовой расход воды составил 2996244 тыс.м3 [6].

Покрытие безвозвратных потерь воды промрайона в маловодный год 95 % обеспеченности может быть осуществлен за счет водоотдачи существующих Верхне-Уральского и Магнитогорского водохранилищ, а также использования повторно доочищенных сточных вод хозяйственно-бытовой канализации очистных сооружений правого и левого берега г. Магнитогорска.

Береговые насосные станции № 9, 9а, 1, 1а, 17, 16, 16а, 12 полностью обеспечат подачу свежей воды на покрытие безвозвратных потерь систем оборотного водоснабжения цехов ММК и цехов, работающих на прямоточной системе.

 

3. Основные металлургические переделы

К основным металлургическим переделам комбината относятся доменное, сталеплавильное и прокатное производства.

В доменном цехе из 10 печей, в настоящее время, в работе находится 7 доменных печей (№ 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10) суммарным объемом 10810 м3. Производство передельного чугуна на ММК в 2001г. составило около 8000 тыс. т [7].

В состав сталеплавильного производства ОАО «ММК» входят мартеновский и кислородно-конвертерный цеха. В мартеновском цехе выплавка стали осуществляется в мартеновских печах № 26, 27, 28 и на двухванных сталеплавильных агрегатах (№ 29 и 32). В мартеновском цехе выплавляются спокойная, кипящая, полуспокойая, низколегированная, легированная, автоматная и высококачественная марки стали. За 2001 г. производство стали в мартеновском цехе ММК составило 2427829 т.

Кислородно-конвертерный цех № 1 ОАО «ММК» включает в себя: три конвертера вместимостью по 370 т, две установки доводки стали, одну установку комбинированного вакуумирования стали и одну установку типа «печь-ковш». Цех также имеет четыре слябовые машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Получаемая заготовка имеет сечение 250 х (750…2350) мм. Всего в ККЦ № 1 за 1999 г. было произведено 6616056 т слябовых заготовок из стали следующего сортамента: углеродистой обыкновенного качества – 15,65 %; углеродистой качественной конструкционной – 39,52 %; автокузовной – 36,36 %; низколегированной – 3,84 % и легированной – 4,63 % [22]. Производство стали в ККЦ в 2001г. составило около 7,9 млн. т.

Сортопрокатное производство ММК в настоящее время представлено обжимно-заготовочным цехом (ОЦ № 2 – блюминг) и сортовым цехом, объединившим проволочно-штрипсовый и сортопрокатный цеха. В состав сортового цеха входят:

• проволочный стан 250-2 (введен в 1938 г.);
• мелкосортный стан 250-1 (введен в 1935 г.);
• среднесортный стан 300-1 (введен в 1935 г.);
• крупносортный стан 500 (введен в 1934 г.);
• штрипсовый стан 300-2 (введен в 1935 г.).

Все сортовые станы ММК морально и физически устарели.

В составе листопрокатного производства ММК в настоящее время имеются:

• стан 2500 горячей прокатки (введен в 1960 г.), поставляющий прокат для стана 2500 холодной прокатки, цеха гнутых профилей, цеха ленты и цеха жести;
• стан 2000 горячей прокатки (введен в 1994 г.);
• цех жести (ЛПЦ-3);
• цех покрытий (ЛПЦ-6);
• цех углеродистой ленты (ЛПЦ-8);
• цех гнутых профилей (ЛПЦ-8).

 

4. Утилизация отходов и экономическая обстановка

С учетом требований технологии и опыта эксплуатации отечественных и зарубежных цехов в планируемом ККЦ предусмотрены наиболее передовые технические решения по улавливанию и очистке технологических газов и неорганизованных выбросов.

Полное укрытие конвертера с индивидуальным отводом газов от укрытия на центральную газоочистную станцию с рукавными фильтрами, позволяет эффективно улавливать неорганизованные выбросы от конвертера, образующиеся при завалке металлолома, заливке чугуна, выпуске металла и сливе шлака. Применение рукавных фильтров обеспечивает нормальные условия труда в конвертерном отделении [1].

Улавливание и очистка неорганизованных выбросов до санитарных норм в двухступенчатых газоочистках предусмотрено также при выполнении следующих технологических операций:

• при переливе чугуна из миксерных ковшей;
• при скачивании шлака из заливочных ковшей;
• при перегрузке сыпучих материалов и ферросплавов по тракту;
• при внепечной обработке металла на агрегатах доводки;
• при порезке заготовок на машинах газовой резки.

Для обеспечения цеха водой заданных параметров по качеству и создания бессточной системы водоснабжения сооружено четыре оборотных цикла: «грязные» циклы газоочисток и МНЛЗ, циклы установки вакуумирования и оборудования цеха.

Технические решения по безотходности технологии включает:

• утилизация шламов от газоочисток конвертера и МНЛЗ;
• использование пара, вырабатываемого в котлах-охладителях на нужды цеха;
• переработку конвертерных шлаков с извлечением из них металла и получением фракционированного щебня и гранулированного шлака;
• использование конвертерного газа в качестве топлива;
• использование отсеиваемой мелочи извести для приготовления шлакообразующих смесей, а также в агломерационном производстве;
• переработку огнеупорного боя для вторичного использования в огнеупорном производстве и для нужд восстановления изношенной футеровки агрегатов.

В настоящее время на ММК имеется отвальный шлак в количестве 150 млн. т и шлак текущего производства – доменный, мартеновский и конвертерный. Для переработки шлака действуют следующие установки:

1. По переработке доменных шлаков  текущего производства:

• гидрожелобная грануляционная установка треста «Магнитострой» мощностью 1500 тыс. т/год граншлака;
• бассейновая грануляционная установка треста «Магнитострой» мощностью 270 тыс. т/год легкого граншлака;
• шлакопемзовая струйная установка треста «Магнитострой» мощностью 150 тыс м3/год шлаковой пемзы;
• барабанная грануляционная установка цементного завода мощностью 1000 тыс. т/год граншлака;
• три траншеи для приема скардовин длиной по 160 м.

2. По переработке отвальных доменных  шлаков, где переработка осуществляется  на дробильно-сортировочных комплексах (ДСК) мощностью 1,2 млн. т/год.

3. По переработке шлаков текущего мартеновского производства:

• шлаковые дворы № 1 и 2;
• эстакада разгрузки шлаков;
• две передвижные установки SKJ (Финляндия).

4. По переработке шлаков конвертерного  производства:

• участок первичной переработки;
• установки СП «Трейдметинвест» мощностью 2,4 млн. т/год.

Магнитогорский металлургический комбинат является крупнейшим производителем проката для различных предприятий Южно-Уральского региона. В их числе находится немало ведущих предприятий метизной промышленности, таких как: Магнитогорский калибровочный завод, Магнитогорский метизно-металлургический завод, Белорецкий металлургический комбинат, УралАЗ и др. Производство сортового проката на ММК в настоящее время находится на уровне 2,0 млн. т/год. Однако, ожидаемый в течение ближайших лет подъем отечественной экономики, сопровождаемый модернизацией существующих и строительством новых промышленных предприятий, несомненно приведет к резкому повышению спроса на сортовой прокат. Поэтому необходимо планировать развитие сортопрокатного производства ММК, с тем чтобы иметь возможность удовлетворять повышенный спрос на сортовой прокат [7].

В настоящее время металл на ММК для сортового проката выплавляется в мартеновском цехе № 1 с разливкой стали в изложницы. Такое производство устарело морально и физически. Поэтому мартеновский цех в ближайшем будущем будет выводиться из эксплуатации. Следовательно, комбинату необходимо срочно решать проблему выплавки стали для сортопрокатного производства.