Реконструкция сталеплавильного производства ОХМК с целью производства трубных марок сталей повышенной прочности

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
КДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
натему: «Реконструкция сталеплавильного производства ОХМК с цельюпроизводства трубных марок сталей повышенной прочности»

Введение
Детальные маркетинговыеисследования на рынке металлопродукции убедительно показывают, что одним изперспективных направлений завоевания значительной рыночной ниши для целого рядароссийских предприятий является производство высококачественной трубнойзаготовки, что в свою очередь потребует разработки и внедрения высокихтехнологий её производства. Это в первую очередь относится к комплекснойвнепечной обработке стали, где закладываются основные эксплуатационныехарактеристики готового металла.
В настоящей работепоставлена задача на основе глубоких физико-химических исследований,использования последних достижений металлургической науки разработатьтехнологию комплексного воздействия на металлический расплав в агрегатах типаАКОС и промковше МНЛЗ с целью получения в трубной стали сверхнизких содержанийвредных примесей ([0]  20 ppm; [N]  50 ppm; [H.B]
Данная задача будетрешаться за счёт использования нетрадиционных рафинирующих шлаковых смесей свысокой сорбционной ёмкостью и регулируемым уровнем окисленности, воздействиявакуума и микролегирования высокоактивными элементами. Для точногорегулирования и контроля окисленности рафинирующих фаз намечено использоватьметоды их электрохимического раскисления, а также применения датчиковактивометров специально разработанной конструкции.
Технология эффективногораскисления и микролегирования стали будет разработана на основе детальногоэкспериментального изучения и компьютерного моделирования процессовобразования, трансформации и удаления неметаллических фаз при расслоенииметаллических расплавов за счёт введения раскислетелей и легирующих элементов.
Возможность успешного выполненияпроекта базируется на достаточно плодотворных наработках кафедры ЭМСИФ МИСИС вуказанных научных и технологических направлениях, сделанных в последние 10–15лет и широко представленных в многочисленных публикациях в отечественных изарубежных периодических изданиях, а также трудах международных конференций.
Базовым предприятием дляосвоения и внедрения новой технологии комплексной внепечной обработки иразливки трубной стали может стать ОАО «НОСТА», где производствоконкурентоспособной высококачественной трубной стали определено как наиболееприоритетное направление перспективного развития электросталеплавильногопроизводства комбината.


1. Обоснование проекта
1.1 Описание предприятия
 
1.1.1 Анализсуществующего положения ОАО «НОСТА» и ЭСПЦ
Акционерное общество «НОСТА» (ОХМК), образованное на базеОрско-Халиловского металлургического комбината, является крупнымметаллургическим предприятием с полным металлургическим циклом. 5 марта 1955года доменная печь №1 выдала первый чугун, и этот день стал датой рождениякомбината.
АО «НОСТА» (ОХМК)работает на базе уникального месторождения природнолегированной железной руды.В руде этого месторождения, кроме железа, содержатся такие ценные элементы, какникель, хром и кобальт. В этом же районе были найдены промышленные запасыизвестняка, никеля и огнеупорной глины.
Сегодня АО «НОСТА» (ОХМК)– это высококачественный прокат, это около ста марок углеродистой, легированнойи низколегированной стали, это единственный в мире хромоникелевыйприроднолегированный чугун, кокс и химическая продукция.
Для принятияобоснованного решения по реконструкции ЭСПЦ необходим полный детальный анализсложившегося положения на ОХМК и в ЭСПЦ в частности.
На сегодняшний деньОрско-Халиловский металлургический комбинат, являющийся крупнымметаллургическим предприятием, имеет в своем составе следующие основные цеха ипроизводства: аглофабрику, коксохимическое производство, доменный цех (4 печи)(ДЦ), мартеновский цех (2 двухванных агрегата и 6 мартеновских печей) (МЦ),электросталеплавильный цех (ЭСПЦ), листопрокатные цеха 1 (стан 2800) (ЛПЦ-1) и2 (стан 800) (ЛПЦ-2), сортопрокатный цех (стан 950/800) (СПЦ).
Цифры представленные в табл.1 полностью отражают возможные мощности цехов и сложившуюся на сегодняшний деньситуацию на ОХМК.
 
Таблица 1. Производствоосновных цехов ОХМК на 01.01.99 г., тыс. т Цеха ДЦ МЦ ЭСПЦ ОБЦ ЛПЦ-1 ЛПЦ-2 СПЦ проектная мощность 4160 2446 700 3800 1400 760 1500 фактическое производство 2199,3 2200 500 1793,8
965,8
137,5
63,8
1,0
1170,4
361,5
Хотя на сегодняшний деньобъем производства не является основной характеристикой производства, эти цифрыхорошо отражают возможности ОАО «НОСТА» при условии выпуска продукциивысокого качества и конкурентоспособной на внутреннем и внешнем рынке.
За 1997 год сортаментпродукции прокатных цехов имел следующее
распределение, тыс. т.:
1) ЛПЦ-1 производствосоставило:
– штрипсы – 293,992;
– толстый лист – 400,630;
2) ЛПЦ-2 производствополосы велось из углеродистых и низколегированных сталей;
3) СПЦ: сортаментпродукции имел следующее распределение:
– трубная заготовка –234,430;
– осевая заготовка –55,085;
– крупный сорт – 37,974;
– балка – 5,216;
– конструкционныйсорт – 69,606;
– заготовка дляпереката – 884,511.
По сталеплавильномупроизводству сложившееся положение можно оценить по цифрам отражающим наряду собъемом производства расходные коэффициенты металлошихты, угар железа итехнологию разливки, эти данные приведены в табл. 2.
Таблица 2. Характеристикапроизводства стали на 1997 г. Разливка, % Цех Объем производства, тыс. т Расход металлошихты, кг/т Угар, кг/т слитки УНРС
Мартеновский:
– двухванные агрегаты 1310,074 1248,8 209,6 100 – ЭСПЦ 552,7 1153,5 100,5 43,7 56,3
Из представленных данныхвидно, что основная масса стали, выплавляемой на ОХМК, разливается в слитки,что приводит к высоким расходным коэффициентам на последующем прокатномпеределе, и большим потерям металла с литниками и недоливками. В результатеиспользования устаревшей технологии разливки, в слитки, имеются высокиерасходные коэффициенты (РК) на станах и высокие сквозные расходные коэффициенты(СРК) по всему прокатному переделу:
– в ОБЦ РК=1200–1290кг/т;
– в ЛПЦ-1 при 100 прокате из слитков РК=1290–1230 иСКР = =1510–1535 кг/т;
– в ЛПЦ-2 приперекате катаной заготовки со стана 950/800
РК=1050–1075 и СРК=1226кг/т; при прокате из слитка
РК=1080–1100 и СРК=1250кг/т;
– в СПЦ при прокатеиз слитков РК=1060, из литой заготовки
РК=1057 и СРК=1223 кг/т.
Кроме того, отсутствие всталеплавильных цехах современных технологий внепечной обработки и разливкистали, приводит к недостаточному качеству конечной продукции, что сказываетсяна ее конкурентоспособности, как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Всвязи с этим основными направлениями развития производства на комбинате и вЭСПЦ, в частности, должно быть внедрение и освоение новых технологий, дающихвозможность производить высококачественную и конкурентоспособную продукцию.
1.1.2 Экономическоеположение ОАО «НОСТА» (ОХМК)
ОАО «НОСТА» (ОХМК)является одним из крупнейших металлургических мероприятий России. В рейтингекрупнейших компаний России за 1995 год по объёму реализации продукции ОАО «НОСТА»(ОХМК) занимает 23 место. В рейтинге крупнейших компаний России за 1995 год порыночной стоимости (капитализации) на 1 июля 1996 года ОАО «НОСТА» (ОХМК)занимает 69 место. В связи с неразвитостью рынка ценных бумаг, продажа акцийОАО «НОСТА» (ОХМК) ограничивалось, оно попало в список 20 наиболеенедооцененных инвесторами крупнейших акционерных обществ России.
ОАО «НОСТА» (ОХМК)зарегистрировано в 1992 году с уставным капиталом 27244692 тыс. рублей.
По балансу на 01. 01. 97год стоимость чистых активов ОАО «НОСТА» (ОХМК) составляет 6272 млрд.рублей.
Продукция комбинатаориентированна в основном на внутренний рынок. Предприятие производит в большихобъёмах товарный литейный чугун, трубную заготовку и штрипсы для трубныхзаводов, толстолистовой прокат для судо- и мостостроения, а также сосудов,работающих под давлением, фасонные и специальные профили для машиностроения имногочисленную другую продукцию.
В настоящее время из-заотсутствия платёжеспособного спроса на рынке России, комбинат находится втяжёлом финансовом положении. При расчётах предприятия с потребителямиотсутствует поток «живых» денег и преобладает натуральный обмен.
Для решения указанныхпроблем комбинат вынужден значительную часть своей продукции на мировом рынке.В 1996 году доля экспорта составила 33%; в 1997 году 57%, произведя при этом2,5 млн. т стали.
В течении многих лет ОАО «НОСТА»(ОХМК) является крупнейшим производителем металла для бесшовных труб и труббольшого диаметра.
Поставки металла длябесшовных труб ведутся с 1969 года. Максимально достигнутый объём поставок 826тыс. тонн в год. В 1995 году продано 230 тыс. тонн, в 1996 году – 220 тыс.тонн. Возможности по производству в 1997 году – около 800 тыс. тонн.
Поставки металла дляэлектросварных труб большого диаметра ведутся с 1960 года. Максимальный объёмпоставок 1045 тыс. тонн в год. В 1995 году продано 294 тыс. тонн, в 1996 году –265,5 тыс. тонн. На 1997 год возможности по производству – около 500 тыс. тонн.
Если сравнивать комбинатс другими предприятиями отрасли, то видно, что перед многими из них ОАО «НОСТА»(ОХМК) имеет определённые конкурентные преимущества. К ним относятсяследующие:
* более20% продукции комбината не имеет аналогов в России. Уникальным являетсяпроизводство природнолегированного хромоникелевого чугуна, штрипсов для труб в «северном»исполнении и некоторых других видов металлопродукции.
* техническоеоснащение, сортамент выпускаемой продукции, а также географическоеместоположение комбината позволяет рассматривать вариант созданияметаллургического комплекса, который позволил бы обеспечить до 30% потребностиРАО «Газпром» в трубах большого диаметра в «северном» исполнении категорий К-60и более взамен поставляемых по импорту, а также обеспечить производство такихтруб на других заводах листом толщиной свыше 15 мм.
Создание трубногопроизводства на комбинате позволит обеспечивать качественно новыми трубами инефтяников.
* 7.12. 96 г. подписано распоряжение Председателя Правительства РоссийскойФедерации №1808 – р о привлечении кредитных ресурсов ФРГ в сумме 216 млн.немецких марок, в том числе на оплату аванса в сумме до 33 млн. немецких марокиз кредита КФВ на приобретение металлургического оборудования для осуществленияпрограммы реконструкции производства ОАО «НОСТА» (ОХМК).
Основные экономическиепоказатели ОАО «НОСТА» (ОХМК) представлены в табл. 3.
Таблица 3. Основныеэкономические показатели ОАО «НОСТА» (ОХМК) 1995 1996 1997 Реализация товарной продукции, млрд. руб. 3021 3123 3572 Балансовая прибыль, млрд. руб. 131 -223 119
 
Основными причинамиухудшения финансового состояния являются:
 Реализация основнойпродукции и обеспечение поставок железно-рудного сырья, угля, железнодорожныхперевозок и т.п. через многочисленные цепи коммерческих структур с потерейприбыли;
 Высокий уровеньпроцентных ставок по взятым банковским кредитам, в связи с недостаткомоборотных средств;
 Высокий уровеньреализации металлопродукции по убыточным экспортным контрактам;
 Содержание убыточнойнепроизводственной сферы (комбинат является градообразующим предприятием).
Программа оздоровленияфинансового состояния ОАО «НОСТА» (ОХМК) с организацией производстваметаллопроката и труб в «северном» исполнении позволят увеличить:
* объёмреализации продукции с 3163 млрд. руб. (1996 г.) до 6415 млрд. руб.
(2001 г.), чистуюприбыль с – 232 млрд. руб. до + 1160 млрд. руб.
Названная программаразработана при участии «Ленгипромез» и немецкой консалтинговой фирмы «Roland Berger and Partner Gmbn». Проект также получилположительную экономическую оценку одного из основных потребителей продукциикомбината – РАО «Газпром».
Таким образом, возникшиена комбинате трудности носят временный характер и ОАО «НОСТА» (ОХМК)несомненно является инвестиционно привлекательным для стратегическихинвесторов.
 
1.1.3 Система управлениякачеством
На комбинате действуетсистема управления качеством продукции, разработанная в соответствии смеждународными стандартами серии JSO 9000. Контроль технологии и качества продукциипроизводят на всех переделах производства. Технологические параметрыпроизводственных процессов, результаты контроля и испытаний фиксируют всоответствующих документах, предусмотренных на каждом переделе.
Действующая системауправления качеством продукции гарантирует потребителю получение продукции всоответствии с его требованиями.
 
1.1.4 Внешнеэкономическиесвязи
АО «НОСТА» (ОХМК)поставляет на экспорт такие виды продукции, как прокат (толстолистовой исортовой), чугун, продукцию коксохимического производства (сульфат аммония,каменноугольная смола, бензол) (табл. 4).
Продукцию в основномпоставляют на условии ФОБ, в порт Чёрного моря Новороссийск; на побережьеТихого океана: Находка, Восточный, Ванино, Владивосток; поставки такжеосуществляются через порт Санкт-Петербурга, порт Вентспилс Балтийского моря,порт Рига и др.
 
Таблица 4. Экспортныепоставки
Продукция
Страны Прокат Япония, Филиппины, Гонконг, Малайзия, Тайвань, Сингапур, КНР, Иран, Турция, Германия, США.
Бензол
Минерал. удобрения
Каменноугольная смола
Германия
Турция, Греция.
США
1.1.5 Состав, работа иоборудование ЭСПЦ
На сегодняшний день, вцехе стоят две дуговых электроплавильных печи емкостью 100 т, типа ДСП-100И6 странсформаторами мощностью 75 МВА.
Техническаяхарактеристика электропечей приведена в табл. 5.
Таблица 5. Техническаяхарактеристика электропечейНаименование параметров ДСП-100И6 Номинальная емкость печи, т 100 Максимальная емкость, т 115 Мощность печного трансформатора, МВА 75 Диаметр кожуха на уровне откосов, мм 7070 Напряжение высокой стороны трансформатора, кВ 35 Максимальная сила тока, кА 60 Диаметр графитированных электродов, мм 610 Диаметр распада электродов, мм 1700
Расход охлаждающей воды, м3/ч 500 Масса металлоконструкций печи, т 510
Завод изготовитель печейП.О. «Сибэлектротерм».
В цехе размещены одначетырехручьевая МНЛЗ для получения заготовки сечением (250х250) + (300х450) мм.
Основные данные по МНЛЗприведены в табл. 6.
Таблица 6. ХарактеристикаМНЛЗНаименование Количество Емкость ковша, т 130
Сечение заготовки, мм*мм
250*250–300*450 Длина заготовки, м 3,6–6 Количество ручьев, шт 4 Радиус изгиба заготовки, м 12 Максимальная емкость промковшей, т 27 Рабочая скорость разливки, м/мин 0,7 Высота рабочей площадки, м 13,15 Вес основного оборудования машины, т 1857 Вес сменного оборудования, т 415 Время разливки, мин 53–66
В рамках модернизации ирасширения производства меткомбината «НОСТА» планирует использование новойМНЛЗ. Эта МНЛЗ представляет из себя одноручьевую слябовую установку с годовойпроизводительностью 800000 тонн.
Предполагаемаяконструкция слябовой МНЛЗ – вертикальная с изгибом слитка и прямымкристаллизатором, имеющая шесть точек изгиба и четыре течки выпрямления. Засчет этого возможно оптимальное снижение деформации, возникающей при изгибе ивыпрямлении непрерывнолитой заготовки.
Радиус разливкисоставляет 10.5 м, а оптимальное расположение роликов по схеме,разработанной специально для меткомбината «НОСТА», обеспечивает незначительныепоказатели деформации.
Основные характеристикислябовой МНЛЗ:
n средний вес плавки 120т;
n пропускная способность промковша 118 т;
n емкость промковша 25т;
n коэффициент загрузки МНЛЗ 0.864;
n число ручьев 1;
n подготовительное время 55 мин;
n производство на МНЛЗ в год 323 дней;
n настыль в стальковше 2т;
n головная обрезь 500 мм;
n хвостовая обрезь 500 мм;
n настыль в промковше 6 т;
n скорость машины составляет 0,25- 2 м/мин;
n скорость ввода затравки 4,0 м/мин;
n подготовительное время -55 мин;
n ширина сляба -1200 мм;
n толщина сляба -190;
n Длина первичного и вторичного сляба 3,9–5,2 м,1,3–2,6 м, соответственно.
Установки стабилизации идоводки металла (УСДМ) устанавливаются за первой электропечью. На установкахУСДМ выполняется следующий комплекс технологических операций:
– продувка стали вковше аргоном с целью выравнивания температуры и химического состава жидкойстали;
– ввода в жидкийметалл алюминия, порошкообразных реагентов и кусковых ферросплавов.
За каждой электропечьюсооружается свой газоотводящий тракт в составе: котла утилизатора,газоотводящих трубопроводов, установки газоочистки и дымососной установки.
Газы, образующиеся врабочем пространстве печи через специальное отверстие в своде направляются посистеме газопроводов в котел-утилизатор. После охлаждения в котле-утилизаторегазы поступают на установку газоочистки, а затем с помощью дымососавыбрасываются в трубу.
В состав каждой газоочисткиэлектропечей 1 и 2 входят рукавный фильтр ФРО-20300–130–10, два дымососа ДН24х2–0,62 с электродвигателем ДА 302–17–44/3 мощностью 530 кВт. Объем дымовыхгазов поступающих на каждую газоочистку составляет
600 тыс. м3/час.
Очищенная газо-воздушнаясмесь выбрасывается в атмосферу через общую, для газоочисток организованных инеорганизованных выбросов от печей 1 и 2, дымовую трубу высотой 120 м,диаметром устья 9,6 м.
Для улавливаниянеорганизованных выбросов отходящих от электропечей 1 и 2 предусматриваетсяустановка подкрышных зонтов над печами размерами в плане 15х27 м. От этихзонтов запыленный воздух направляется на газоочистку.
Очистка запыленноговоздуха предусматривается в электрофильтрах. На каждой газоочистке печей 1 и 2устанавливается два электрофильтра типа ЭГА-2–48–12–8–3–330–5, два дымососа ДН-26–2–0,62с электродвигателями 302–17–69–8/10У1 мощностью 100/500 кВт. Объем газовпоступающих на каждую газоочистку составляет 1000 тыс. м3/час.Организованные и неорганизованные выбросы от печей будут проходить очистку отпыли в электрофильтрах.
В состав газоочисткивходят:
– два электрофильтраЭГА-2–78–12–8–3–33–5;
– четыре дымососа ДН 26х2–0,62 с электродвигателямиА302–17 – 69–8/10У1 мощностью по 1000/500 кВт.
Объем дымовых газов,поступающих на газоочистку составляет 1600 тыс. м.3/час.
Газо-воздушная смесь оторганизованных и неорганизованных выбросов после очистки выбрасывается ватмосферу через общую дымовую трубу высотой 120 м и диаметром устья 9,6 м.Остаточная запыленность газов не более 100 мг/м3.
Для улавливаниянеорганизованных выбросов от печей также предусмотрена установка подкрышногозонта.
В состав газоочисткивходят два дымососа ДН-221 с электродвигателем
ДА 30–12–55–8/10 м-У1мощностью 160/180 кВт. Объем газов, поступающих на газоочистку составляет 200 тыс.м.3/час.
Уловленная вэлектрофильтрах пыль системой транспортеров подается в сборный бункер.
В составэлектросталеплавильного цеха входят следующие производственные отделения:
– главное здание;
– термоотделочноеотделение;
– отделениепервичной переработки шлака;
– шихтовый пролет.
Для обслуживанияэлектросталеплавильного цеха созданы следующие вспомогательные цехи, отделенияи сооружения: скрапоразделочное отделение, сблокированное с шихтовым пролетом;совмещенный склад ферросплавов и сыпучих с отделением приготовления порошков исмесей; отделение пакетировки скрапа 2; административно-бытовой корпус;столовая; эскпресс-лаборатория; лаборатория контроля макроструктуры; заряднаястанция; цех ремонта металлургического оборудования; трансформаторно-масляноехозяйство; объекты энергетического хозяйства; объекты масляного хозяйства цеха;участок утилизации пыли; ремонтно-механическая мастерская; электроремонтнаямастерская; участок шиберных затворов; хранилище жидкого стекла.
Описание производственныхотделений, вспомогательных цехов и сооружений приводится ниже.
Главное здание принято всоставе пяти пролетов: шлакоуборки, загрузочного, печного, разливочного, МНЛЗ ипередаточного; с главным зданием блокируется здание термоотделочного отделения.Термоотделочное отделение располагается в пролетах: термообработки, складалитой заготовки и пролете зачистки заготовки.
Главное здание и зданиетермоотделочного отделения выполнены в металле.
Принятая схема шлакоуборкичерез специальный пролет обеспечивает разделение грузопотоков стали и шлака,что имеет существенное значение, при намеченном использовании в шихтеэлектропечей окатышей, повышающих выход шлака в 1,8–2 раза сравнительно сработой печей на скрапе.
Пролет шлакоуборки имеетширину 18 м и длину 336 м.
В пролете размещаютсястенды для шлаковых ковшей емкостью 16 м3 и укладываютсятупиковые железнодорожные пути для транспортировки шлаковых ковшей в отделениепервичной переработки шлака.
На балконе с отметкой 8,0 м,выступающем в пролет, располагаются печи для нагрева ферросплавов,промежуточные бункера для ферросплавов, бункера для крупнокусковыхферросплавов, платформенные весы 3,2 т.с.
Под рабочей площадкойразмещаются вспомогательные помещения (сантехнические, электротехнические,насосные, конторки).
Пролет обслуживаетсядвумя литейными кранами грузоподъемностью 100+20 т.с. Для ремонта кранов впролете предусмотрены кран-балки грузоподъемностью по 5 т.с.
Принятая в проекте схемаподачи сыпучих в электропечи представляет собой единую автоматизированную линиюс непрерывным транспортом от отделения сыпучих материалов, до загрузки этихматериалов в печь, что потребовало изменения расположения оборудования посравнению с ранее выполненными проектами ЭСПЦ отечественных заводов. В отличиеот действующего ЭСПЦ ЧерМЗ, расходные бункера размещаются в отдельномзагрузочном пролете и предусмотрена подача сыпучих материалов из этих бункеровпо системе транспортеров и течек непосредственно в рабочее пространствоэлектропечи.
В загрузочном пролетеразмещаются бункера для сыпучих материалов, окатышей, ферросплавов изаправочных материалов.
Пролет имеет рабочиеплощадки с отметками +8,0 м. и 16,85 м.; 21,525; 26,85; 30,25.
Ширина пролета – 12 м.
Основная рабочая площадка(на отметке 8 м) предназначена для обслуживания дуговых электропечей и дляперемещения по ней мульдозавалочной машины с ферросплавами и некоторыми видамишлакообразующих материалов, для которых необходимо осуществить перед вводом впечь нагрев или прокаливание. Кроме указанных машин, по этой площадкеперемещаются самоходные машины для скачивания шлака, заправки печей и дветележки грузоподъемностью 10 т для передачи заправочных машин из пролеташлакоуборки в печной пролет.
По торцам пролетапредусмотрены грузопассажирские лифты.
Пролет обслуживаетсякран-балками грузоподъемностью 3,2 т.с. и 10 т.с.
В печном пролетеустановлены две электропечи емкостью 100 т с трансформаторами мощностью 75 МВА.
Печи оборудованыустройствами для ввода сыпучих материалов через свод и установками дляулавливания и очистки газов.
У печей размещены печныеподстанции, установки по вводу ферросплавов в сталеразливочный ковш и другоевспомогательное оборудование и сооружения.
В торце пролета состороны печи №1 предусмотрены ремонтные места сводов печей, установка для сушкисводов, место ремонта футеровки съемного кожуха печи, а также бункер длявыбивки сводов.
В другом торце пролетаразмещен второй бункер для выбивки сводов.
Для движения сталевозовпо оси каждой печи уложены тупиковые железнодорожные пути широкой колеи.
С целью герметизации отдыма и шума печной пролет изолирован от других пролетов стенами.
Агрегат комплекснойобработки стали (АКОС) размещен в печном пролете за
печью №2. Сооружение АКОСв печном пролете обеспечивает возможность использования для него загрузочногопролета для размещения в нем бункеров для хранения сыпучих и ферросплавов,которые подаются по конвейерам в ковш при внепечной обработке.
Пролет оборудован тремялитейными кранами грузоподъемностью 180+63/20 т с со скоростью главного подъема8 м/мин.
Для ремонта крановпредусмотрены кран-балки грузоподъемностью 10 тс.
Над сталевозными путяминапротив первой электропечи размещается установка стабилизации и доводкиметалла в ковше (УСДМ).
В осях колонн 11–21сооружены, над которыми на рабочей площадке установлены поворотные стенды дляпередачи ковшей со сталью на МНЛЗ и аварийные емкости.
Для уборки скрапа,образующегося при разливке стали, предусмотрен вывод в пролет двухширококолейных путей для тележки подачи бадей. В пролет выведен такжеширококолейный путь для сталевоза АКОС.
В пролете предусмотреныучастки и оборудование для текущего обслуживания сталеразливочных ковшей,стенды для установки шиберных затворов.
Пролет имеет ширину 30 ми оборудован тремя литейными кранами грузоподъемностью 180+63/20 тс и двумяконсольными кранами грузоподъемность 5 тс, с вылетом стрелы 6 м.
Для ремонта кранов впролете предусмотрены кран-балки грузоподъемностью 10 тс.
В пролете размещаются двеМНЛЗ, а также основное оборудование по ремонту промежуточных ковшей, установкидля сушки промковшей и стопоров, растворные узлы, установки по выдавливанию «козлов»,поворотные стенды для ломки футеровки и машина наливной футеровки промковшей.
Пролет оборудованпередаточной тележкой для транспортировки порожних сталеразливочных ковшей изпролета МНЛЗ в разливочный, а также других грузов.
Здесь размещаютсявстроенные технологические помещения МНЛЗ.
Пролет имеет ширину 30 ми оборудован двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 100+20 тс и двумя мостовымикранами грузоподъемностью 30/5 тс.
Для обслуживания ремонтовМНЛЗ над участками вторичного охлаждения, правильной машины, газорезки итранспортно-уборочной линии предусмотрена установка кранов грузоподъемностью 10тс. Эти краны перемещаются поперек пролета и имеют выход в передаточный пролет.
Для ремонтатехнологических кранов предусмотрены кран-балки грузоподъемностью 2 тс и 3 тс.
Организация загрузкикорзин скрапом и передача загруженных корзин к электропечам является одним изфакторов определяющим производительность электропечей.
Негабаритный илегковесный стальной лом намечается подавать только в скрапоразделочный пролет,а габаритный тяжеловесный скрап, как привозной, так и скрап прокатных цехов воба пролета: скрапоразделочный и шихтовый.
Существующая подготовкалома позволяет обеспечить завалку электропечи двумя корзинами, которые поусловиям обеспечения высокой производительности электропечей должны подаватьсяк электропечам одновременно к началу завалки.
В связи с этим, загрузкаобоих корзин должна осуществляться практически одновременно.
В одном пролете выполнитьзагрузку обоих корзин можно лишь при условии одновременной работы двух кранов изагрузки скрапа с помощью контейнеров емкостью 14 м3 сдошихтовкой и корректировкой веса скрапом из закромов, с помощью магнитаподвешенного на малом крюке специального мостового крана грузоподъемностью30/15 тс.
Контейнера со скрапом изскрапоразделочного пролета передаются в шихтовый пролет на самоходных рельсовыхтележках грузоподъемностью 150 тс.
С целью уменьшениядополнительных операций по передаче контейнеров из скрапоразделочного пролета вшихтовый, а также крановых операций по перестановке контейнеров в шихтовомпролете с задалживанием кранов на этих операциях, предусмотрен выводширококолейных путей для самоходных тележек грузоподъемностью 150 тс вскрапоразделочный пролет.
По условиям загрузкидостаточно иметь один путь для подачи корзин на каждую электропечь, но,учитывая возможные аварии с весами и самоходными тележками, предлагаетсярезервный путь для передачи корзин со скрапом к электропечам, соединяющийскрапоразделочный и разливочный пролет. Тележка, установленная на этом пути,может быть использована также для передачи скрапа, образующегося при разливкестали, в скрапоразделочный пролет на переработку.
Взвешивание корзин соскрапом производится на платформенных весах грузоподъемностью 125 т.с.Взвешенные корзины с помощью самоходных тележек передаются в печной пролетглавного здания к проемам в рабочей площадке и с помощью мостовых кранов грузоподъемностью180+63/20 тс транспортируются к электропечам для завалки.
Сыпучие материалы изсовмещенного склада поступают в загрузочный пролет по двум конвейерам с ширинойленты 1000 мм в расходные бункера емкостью 24 м3 и 18 м3.Окатыши в загрузочный пролет поступают по транспортерной галерее в расходныебункера объемом 24и 35 м3. Дробленые ферросплавы в загрузочныйпролет из склада ферросплавов поступают по транспортерной галерее. Ферросплавыи сыпучие материалы, которые необходимо перед вводом в печь нагреть илипрокалить, подаются в промежуточные бункера, а затем в мульды. Мульды сферросплавами напольными мульдозавалочными машинами грузоподъемностью 3,2 тстранспортируются к двухкамерным печам для нагрева. После нагрева илипрокаливания этими же машинами ферросплавы передаются к электропечам или АКОС.
Технологические порошки исмеси для использования на установках АКОС и УСДМ подаются в главное зданиеследующим образом: молотая известь – пневмотранспортом, ферросилиций исиликокальций в смеси с инертными материалами в пневмонагнетателях емкостью 1 м3– автотранспортом, остальные – в камерных насосах автотранспортом.
Сыпучие материалы иокатыши из расходных бункеров загрузочного пролета при помощи системывзвешивания конвейерами подаются непосредственно в печи через течкизакрепленные на порталах электропечей.
Технологические порошкииз расходных бункеров подаются на установки приготовления смесей, оснащенныевесовыми дозаторами и планетарно-шнековыми смесителями. Каждая смесь готовитсянепосредственно перед вдуванием и выгружается в пневмо-нагнетатель, при помощикоторого транспортируется газом – носителем в ковш. Смеси, содержащиеферросилиций и силикокальций, вдуваются в нейтральной среде.
Управление работойсмесительных установок и пневмонагнетателей производится из пульта управления.Ввод сыпучих материалов в электропечь осуществляется системой конвейеров итечек.
Скачивание шлака изэлектропечей производится в шлаковые ковши емкостью 16 м3установленные на самоходных шлаковозах под электропечами. Наполненные шлакомковши транспортируются в шлаковый пролет, где переставляются краном нашлаковозы уравновешенной системы, где шлак сливается и поливается водой.
Охлажденный шлакотгружается экскаваторами на автомашины для отправки из цеха. Шлаковые ковши послеслива шлака из них предусматривается опрыскивать известковым молоком наспециальной установке. Известковое молоко приготавливается лопастной мешалкой.Известь на установку подается автомобилем. Твердый шлак из разливочных ковшейвыгружается в разливочном пролете в шлаковые ковши установленные на стендах.Заполненные твердым шлаком ковши передаются в шлаковый пролет по специальномутупиковому железнодорожному пути. Подготовка разливочных ковшей к последующимплавкам и подогрев ковшей осуществляется в разливочном пролете.
Графитированные электродысо склада ферросплавов подаются в печной пролет автотранспортом в контейнерах.Мостовым краном грузоподъемностью 180+63/20 тс контейнеры с электродамиподаются к станкам для свинчивания электродов.
Ремонт сводовэлектропечей осуществляется вне печей на специально отведенных участках, там жепроизводится изготовление футерованной части сводов, подготовка растворов,выбивка футеровки сводов. С целью облегчения проведения ремонтов стен, на всехэлектропечах кожухи предусмотрены съемными.
Схема завалкиэлектропечей принята из расчета обеспечения минимальной продолжительности этойоперации.
При выпуске очереднойплавки из электропечи две корзины со скрапом (завалка + подвалка) должны бытьвыставлены на рабочую площадку.
Во время заправки печивторым завалочным краном корзина со скрапом подается к электропечи. Послезавалки скрапа в печь порожняя корзина ставится на самоходную тележку. Навторую самоходную тележку ставится порожняя корзина после подвалки предыдущейплавки.
Выпуск стали изэлектропечей производится в сталеразливочные ковши, установленные на самоходныхсталевозах, с помощью которых ковши со сталью транспортируются в разливочныйпролет.
После внепечной обработкистали разливочный ковш этим же краном подается на поворотный стенд МНЛЗ дляразливки стали на литую заготовку. При разливке стали на МНЛЗ ковши со сталью спомощью поворотных стендов передаются в пролет МНЛЗ и устанавливаются надпромковшами. Управление шиберными затворами разливочных ковшей принято дистанционное,а управление стопорными механизмами промковшей – ручное.
Подготовка промковшейпроизводится в пролете МНЛЗ, где расположены и установки для наборки и сушкистопоров промковшей.
Доставка огнеупоров впролеты главного здания предусмотрена в контейнерах автотранспортом из складаогнеупоров.
Принятая схема размещенияМНЛЗ позволяет вести разливку стали на машинах при работе двух дуговыхэлектропечей по периодическому режиму разливки одиночных плавок, в режимеразливки «плавка на плавку» двух плавок и в длительном режиме разливки «плавкана плавку».
Литая заготовка,полученная на МНЛЗ, рольгангами транспортируется в термоотделочное отделение.Все заготовки клеймятся в торец. В печи замедленного охлаждения заготовкиподаются с помощью толкателей. Заготовки длиной 6 м подаются в один ряд,длиной 3,5 м – в два ряда. Передача заготовок от печей замедленногоохлаждения в складской пролет производится рольгангами и с помощьюсталкивателей, которые выдают заготовки на приемные стеллажи. Со стеллажейзаготовки снимаются кранами с подхватами и укладываются на складские площадидля охлаждения.
После остывания дотемпературы 20–40 от заготовок отбираются темплеты для лабораторных испытаний,а заготовки передаются на абразивные зачистные станки для стопроцентногоосветления «змейкой». Осветленные заготовки проходят стопроцентный осмотр иразметку выявленных дефектов. Все заготовки, прошедшие осмотр, передаютсясамоходными тележками в зачистной пролет, где заготовки, требующие устранениядефектов, зачищаются на абразивных станках.
После зачистки заготовкиобъединяются с заготовками, не требующими ремонта в общих штабелях,расположенных на складских участках.
По мере надобностизаготовки грузятся в железнодорожные вагоны, взвешиваются и передаются впрокатные цехи.
На случай аварийнойостановки одной из печей замедленного охлаждения предусмотрена возможностьпередачи заготовок в складской пролет, минуя печи, для чего запроектированывыводы рольгангов от всех трех МНЛЗ в пролет термоотделения, а такжепредусмотрены сталкиватели и приемные стеллажи. При этом охлаждение заготовокпроизводится на открытом воздухе в штабелях.

1.1.6 Реконструкция ОАО «НОСТА»
Учитывая эту ситуацию, вОАО «НОСТА» (ОХМК) проводится комплекс работ по улучшению качества стали,используемой для изготовления труб, так и по организации их производства.
В комплекс этих работвходят:
– разработка новыхмарок стали класса K60, K70, K80 и выше взамен производимых в настоящее время;
– разработка новых исовершенствование существующей технологии производства стали для труб;
– разработка иосвоение на комбинате собственного производства труб большого диаметра длямагистральных газонефтепроводов.
Разрабатываемая технология изготовления сварныхгорячедеформируемых труб, принципиально отличающаяся от всех существующих,позволяет обеспечить однородность свойств металла по всему периметру и толщинестенки, ликвидировать механическую и структурную неоднородность сварногосоединения, свести к минимуму значения остаточных напряжений, изготавливатьтрубы с геометрическими параметрами, удовлетворяющими все требованияпотребителя.
Исходя из требованийпотребителей труб и государственных органов, при внедрении нового производствагорячедеформируемых труб, будут введены в стандарты и технические условия новыедополнительные нормативные требования:
– определениестабильности механических свойств сварного шва по длине трубы;
– гарантиясоотношения предела текучести к временному сопротивлению
DT/DB
– гарантированныйсрок эксплуатации труб не менее 20 лет, за счёт покрытий и качества металла;
– проведениеобязательной сертификации труб на безопасность;
– гарантированныйкоэффициент запаса прочности не менее 2,6 и ряда других требований.
Предполагаемая областьиспользования сварных горячедеформированных труб имеет довольно широкий спектр:
– обсадные;
– бурильные;
– насосно-компрессорные;
– трубопроводыразличного назначения;
– заготовки дляцилиндров нагруженных насосов, пневмоцилиндров.
Согласно новой технологииопределили сортамент труб со следующими параметрами:
– диаметр, мм 60…168
– толщина стенки, мм3,5…14
Реализацию проектапредусмотрено провести на основе ресурсосберегающей технологии в действующемцехе с широкополосным универсальным станом «800».
В результате резкогоснижения затрат на производство и обеспечение конкурентоспособности навнутреннем и внешнем рынках целесообразно и технически возможно использованиепродукции стана «800» в собственном глубоком переделе при производстве сварныхтруб малого и среднего диаметров.
Принятые организационнаяи технологическая схемы, позволяющие реализовать проект, предусматриваютпроведение работ в три основных этапа:
1. Создание оборудованиянепрерывной линии по освоению производства гладких сварныхгорячедеформированных труб;
2. Созданиедополнительного оборудования поточных линий отделки с освоением производства высокопрочныхтруб нефтяного сортамента с нарезными высаженными концами, производства муфт,ниппелей, колец и т.п.;
3. Создание оборудованияпоточных линий для производства прецизионных холоднодеформируемых труб, а такжеотводов, тройников.
Таким образом, освоениеновой технологии производства труб на
ОАО «НОСТА» (ОХМК)предусматривает:
– решение проблемыизготовления труб с высокими потребительскими свойствами;
– сокращение закупоктруб по импорту;
– расширениепоставок труб на экспорт;
– улучшение внутрихозяйственнойдеятельности предприятия и создания условий по организации дополнительныхрабочих мест.
В технологической линиистана «2800» смонтирована новая установка ультразвукового контроля немецкойфирмы «Нукем».
Установка будетобеспечивать контроль по всей площади листа с выдачей информации о наличии ирасположении выявленных дефектов на экран дисплея. Листы с дефектами,превышающими установленные нормы, будут обрабатываться и переводится в другиекатегории качества.
В соответствии ссовременными требованиями к прокатной продукции ультразвуковой контрольявляется обязательным при аттестации и сертификации листовой стали и служитодним из основных элементов технологии её производства. Поэтому новая установкапозволяет выпускать продукцию, отвечающую требованиям мировых стандартовкачества.
24. 02. 97 года подписанконтракт между ОАО «НОСТА» (ОХМК) и немецкой фирмой «Маннесманн ДемагХюттентехник» на поставку российским металлургам оборудования комплекса попроизводству штрипсов для труб в «северном» исполнении на сумму 216 млн.немецких марок. Инвестиционный проект указанного комплекса предусматриваетсооружение в электросталеплавильном цехе современной высокотехнологическойустановки «ковш-печь» производительностью 850 тыс. тонн жидкой стали в год,обеспечивающей выпуск стали с содержанием серы не более 0,005% и слябовой МНЛЗпроизводительностью 800 тыс. тонн слябов в год, а также модернизациюоборудования стана «2800», которая обеспечит производство штрипсов для труббольшого диаметра в «северном» исполнении.
Реализация проектапозволит начать выпуск в России труб большого диаметра для магистральныхгазонефтепроводов высокого давления в «северном» исполнении, которые внастоящее время приобретаются по импорту.
В электросталеплавильномцехе введена в эксплуатацию установка «ковш-печь» №1 производительностью 450тыс. тонн стали в год, Оборудование установки изготовлено в АО «Сибэлектротерм».
В комплексе с установкой «ковш-печь»будут внедрены новая технология футеровки сталеразливочных ковшей и современныеогнеупорные материалы для её изготовления, которые будут поставлены поконтракту с австрийской фирмой «Файнч-Радекс». Реализация этого проектаобеспечит повышение стойкости футеровки сталеразливочных ковшей с 20 плавок до100 плавок при эксплуатации ковшей без установки «ковш-печь» и с 20 плавок до40 плавок при эксплуатации ковшей на установке «ковш-печь».
Проведение реконструкциии технического перевооружения сталеплавильного производства имеет цельюснижение общих производственных издержек производства стали, что окажетпозитивное влияние на экономические показатели комбината, а также создастпредпосылки для производства импортозаменяющей продукции.
Для достижения указанныхцелей в начале нового тысячелетия предусмотрены следующие мероприятия:
– реконструкциясуществующих электросталеплавильных печей с увеличением их ёмкости до 130 т. идоведением годовой производительности до 1,5 млн. т.;
– реконструкцияблюмовой МНЛЗ №1 для повышения производительности и улучшения качества металла;
– сооружения новогоотделения непрерывной разливки стали и агрегата «ковш-печь» в мартеновскомцехе;
– сооружение к 2003 г.одной двухванной электросталеплавильной печи годовой производительностью 1,5млн. т. взамен двухванных и мартеновских печей.
В ближайшем будущем всвязи с необходимостью обновления существующих и строительством новыхмагистральных газонефтепроводов ожидается оживление российского рынка труббольшого диаметра. Комбинат намерен занять свою нишу на рынке труб большогодиаметра, для чего предусматривается производство двухшовных прямошовныхэлектросварных труб в «северном» исполнении с наружной изоляцией,предназначенных для строительства наземных, подземных и подводныхгазонефтепроводов всех категорий надёжности, рассчитанных на давление 5,4 – 7,4МПа.
Сооружение новоготрубоэлектросварочного цеха производственной мощностью
500 тыс. т. труб в годсоздаст условия для выпуска высокорентабельной продукции, которая может бытьполностью реализована на рынке России по конкурентоспособным ценам /2/.

1.2 Комплексноерафинирование металла с целью получения ультранизкого содержания вредныхпримесей и существенного повышения эксплуатационных характеристик готовогометалла
1.2.1 Рафинированиеметалла от азота
Известно, что наличиеазота в металле вызывает понижение пластичности при деформации, повышениетвёрдости, пределов текучести и прочности, связанных с деформационным старениеми охрупчиванием.
Поведение азота привыплавке стали с использованием металлического лома в шихте изучали многиеисследователи, которыми установлено, что после проплавления шихты и проведенияокислительного периода концентрация азота зависит от химсостава стали,конкретных условий ведения плавки и от количества окисленного углерода.
При выпуске расплава изпечи и его продувке происходит значительное повышение концентрации азота на0,002 – 0,004%. Это связано с взаимодействием расплава с атмосферой иувеличением интенсивности поступления азота из шлака в металл. Следуетотметить, что при более низких температурах выпуска расплава из печи (
В процессе разливкиопытных плавок на УНРС концентрация азота возрастала на 0,002 – 0,004%. Такимобразом на последующих стадиях процесса, начиная с выпуска в ковш и заканчиваяразливкой металла, происходит значительное увеличение содержания азота всталях.
Продувка стали аргоном – одиниз самых распространённых способов внепечного рафинирования. Одной из задачпродувки является снижение содержания газов в металле – кислорода и азота.
При дегазациираскисленной стали удаление азота при всех способах нестабильно инезначительно, при продувке стали на воздухе или в вакууме содержание азотаизменяется на 8 – 13% /3/. Дегазация нераскисленных сталей практически несопровождается удалением азота до момента ввода раскислителей, после чегоначинается период деазотации, что объясняется образованием нитридов титана иалюминия и их удалением пузырьками аргона. Однако удаление азота в процессепродувки расплава аргоном неэффективно даже при использовании большого (более 2 м3/т)расхода аргона.
Более целесообразно, поданным многочисленных исследований, обработка стали в вакууме, так как основнымназначением процесса внепечного вакуумирования является дегазация металла – снижениесодержания азота и водорода.
При вакуумной обработкестабильно достигается низкая концентрация водорода, отвечающая близкомупарциальному давлению водорода в газовой фазе. Снижение азота при его исходномсодержании 0,003 – 0,006% незначительно и составляет в среднем 4%, а при болеевысоком содержании 0,015 – 0,028% составляет 15 – 29%. Таким образом, снижениеазота зависит от его исходного содержания, а конечная концентрация не достигаетрасчётных значений, отвечающих закону Сивертса.
Обобщающий анализ данныхпоказал, что снижение концентрации азота достигает лишь 10 – 20% привакуумировании частично или полностью раскисленного металла. Более высокое (до40%) снижение концентрации азота наблюдали только при вакуумной обработкенераскисленного металла /3/. Исследователи объясняют это удалением азота соксидом углерода, образующегося при взаимодействии углерода и кислорода. В тожевремя удаление азота из нераскисленного металла должно тормозиться наличиемрастворённого кислорода. Кислород, являясь поверхностно-активным элементом,защищает металл от насыщения азотом. Поэтому более позднее раскисление расплаваалюминием способствует получению в металле низкой концентрации азота, чтонеобходимо учитывать при выборе оптимального режима раскисления для сниженияазотации металла в процессе внепечной обработки. В этой связи необходиморассматривать процесс удаления азота из нераскисленного металла с пузырькамиСО, а после раскисления с поверхности взаимодействия металл – газовая фаза.
1.2.2 Использованиепорошковой проволоки
Современноесталеплавильное производство должно располагать техническими средствами дляосуществления вторичной (внепечной) обработки жидкого металла с целью егорафинирования от вредных примесей и придания расплаву необходимых свойств,обеспечивающих требуемый высокий уровень показателей качества металлопроката,труб и метизов. Из многообразия существующих технологических процессов ковшевойметаллургии (вакуумирование, рафинирование газами, шлаками и др.) достаточноэффективным является процесс внепечной обработки стали и чугуна оболочковойпорошковой проволокой (ПП), не требующий сложного оборудования, дополнительныхпроизводственных площадей и значительных капиталовложений.
В настоящее время АО«ЧМЗ», ОАО «ЧСПЗ», АО «Тенакс» (г. Ногинск) выпускают поразработанным техническим условиям проволоку со следующими наполнителями:силикокальций, алюмокальций, магний, магний с кальцием, кальций, графит, титан,серный колчедан и др. Помимо известных, ЦНИИЧерметом созданы новые видынаполнителей порошковой проволоки из оксидов ниобия или ванадия свосстановителями, позволяющие осуществить прямое микролегирование стали ниобиемили ванадием в процессе внепечной обработки. Частичная замена ферросплавов на оксидно-восстановительныесмеси наполнителей ПП обеспечивает снижение энергетических и материальныхзатрат в производстве.
Наибольшеераспространение получила обработка стали ПП с кальций содержащими наполнителямидля модифицирования, десульфурации и улучшения разливаемости стали, повышенияеё механических свойств и обрабатываемости на станках.
Эффективностьиспользования кальция при обработке металла для десульфурации кальцийсодержащейПП выше, чем при продувке порошком SiCa в 1,5 – 2,0 раза./4/. Меньший расход кальция прииспользовании порошковой проволоки позволяет получить большую степеньдесульфурации, чем при продувке порошком силикокальция.
Комбинированнаятехнология обработки металла порошком силикокальция и CaAl ПП заметно повышаетстепень десульфурации рекомендована для получения (при необходимости) стали спониженным содержанием серы (менее 0,006%) /4/.
Проведённые исследованияпоказали, что обработка расплава кальцийсодержащей порошковой проволокойпреобразует неметаллические включения в глобулярные алюминаты кальция, в томчисле с сульфидной оболочкой, и снижает общий уровень загрязнённости металланеметаллическими включениями.
 
1.2.3 Рафинированиеметалла порошкообразными материалами
Процессы удаления фосфораи серы из стали протекают на границе раздела металл – шлак. Одним изэффективных способов, обеспечивающих высокую поверхность взаимодействия металл– шлак, является вдувание в жидкий металл порошкообразных материалов.
Взаимодействие металла сошлаковой фазой при вдувании легкоплавких шлаковых смесей включает следующиестадии:
1) проникновениегазопорошковой струи в металл, во время которого происходит расплавлениепорошковой смеси и формирование первичных шлаковых капель;
2) всплывание шлаковыхкапель из металла на его поверхность;
3) эмульгированиеформирующегося и предварительно сформированного шлака вдуваемой газопорошковойструёй с образованием вторичных шлаковых капель;
4) взаимодействие металласо шлаковым слоем на его поверхности.
Указанные стадиипротекают параллельно.
Расчётные иэкспериментальные данные показали, что при вдувании легкоплавких шлаковыхсмесей процессы удаления фосфора и серы протекают преимущественно наповерхности контакта эмульгированных в металле первичных и вторичных шлаковых капель/5/.
Снижение вязкости шлака иувеличение и его поверхностного натяжения приводит к уменьшению размераэмульгированных шлаковых капель, время пребывания которых в металле при этомвозрастает из-за более медленного всплывания. Это ведёт к повышению времениконтакта t0и степени завершённости диффузии примеси в шлаковых каплях, чтоувеличивает массу поглощаемой шлаком примеси и снижает её конечное содержание вметалле.
Следовательно, повышениеэффективности процессов дефосфорации и десульфурации стали, связано, преждевсего, с выбором шлаковых смесей, формирующих хорошо эмульгируемые шлаки снизкой вязкостью и высоким поверхностным натяжением, при вдувании которых вжидком металле образуются шлаковые капли малого размера. Это повышает степеньзавершённости диффузии примеси в шлаковых каплях и, следовательно, увеличиваетполноту использования рафинирующей способности шлака, что приводит к достижениювысокой скорости и полноты процессов дефосфорации или десульфурации.

1.2.4 Анализ металловедческихданных о влиянии уровня содержания вредных примесей на служебные свойства стали
Переход к рыночнымотношениям, неплатежеспособность потребителя, падение спроса наметаллургическую продукцию в стране и усиление конкуренции ставят перед металлургамизадачу по повышению качества стали, удовлетворяющего требованиям потребителейвнутри Росси и зарубежных заказчиков.
Предъявляемые к трубамбольшого диаметра для транспортировки нефти и газа требования неуклонновозрастают в связи с увеличением транспортируемых объёмов при одновременномобеспечении высокого уровня безопасности. Эксплуатационная надёжностьтрубопроводов оценивается в первую очередь, исходя из расчётов их прочностныххарактеристик, к которым относятся: предел текучести, предел прочности,относительное удлинение при рабочих температурах и давлениях, достаточнаявязкость и стойкость к хрупкому разрушению, а также свариваемость в полевыхусловиях.
В настоящее время дляпроизводства газопроводных труб диаметром (1020–1420) мм. используется ряднизколегированных сталей (10ГСБ, 09Г2С, 17Г1С, 10Г2СБ) класса прочности К 70(согласно международному стандарту).
Анализ показывает, чтоуказанные свойства стали определяются прежде всего химическим составом истепенью чистоты, которые должны быть отрегулированы в ходе ведениясталеплавильных процессов, а также достижения микроструктуры, зависящей оттехнологии прокатки и термообработки.
Проведено большоеколичество исследований по выявлению влияния примесных элементов – серы,фосфора, азота и водорода на прочностные характеристики трубных сталей иопределены пределы их допустимого содержания, исходя из требований в отношенииуказанных свойств.
Наиболее радикальнымипутями повышения ударной вязкости и снижения анизотропии вязких свойств внизколегированных сталях, особенно подвергаемых прокатке по контролируемымрежимам является снижение содержания серы и модифицирование сульфидныхвключений. Для получения удовлетворительных показателей вязкости и пластичноститрубной стали содержание серы в ней должно составлять 0,003–0,006% /6,7/. Длясталей эксплуатируемых в условиях севера, а также сталей с повышеннымсопротивлением растрескиванию в серосодержащей среде и повышенной стойкостью кводородному растрескиванию, предъявляются требования весьма низкого содержаниясеры: 0,001% и ниже /8,9/.
В настоящее время трубнаясталь, производимая на отечественных предприятиях, содержит 0,006–0,012% серы.
Фосфор также отрицательновлияет на хладостойкость стали. Охрупчивающее влияние фосфора проявляется вослаблении межкристаллических связей в результате обогащения границ зёренэлементарным фосфором и образованием неметаллических включений фосфиднойэвтектики.
Проведённые исследования показали, что для сталей классапрочности К60-К 70 содержание фосфора должно составлять 0,010%, для сталейкатегорий прочности К 80-К 100 нужно иметь более низкое содержание фосфора/10,11/. Снижения отрицательного влияния фосфора можно достигнуть связываниемего в интерметаллидные соединения.
Избыточное содержаниеазота в стали приводит к понижению предела текучести и временногосопротивления, к тому же он является основной причиной старениямалоуглеродистых сталей. В стали производимой в электропечах содержится 0,008–0,012%азота. Поскольку азот является трудноудалимой примесью, его отрицательноевлияние можно нейтрализовать путём введения микродобавок титана или другогонитридообразующего элемента для получения высокопрочных нитридов. При этомдостигается в первую очередь повышение вязких свойств сталей. Но для сведениявредного влияния азота к минимуму желательно получать сталь с содержанием этогоэлемента £ 0,004% /11,12/.
Водород слабо влияет наударную вязкость и хладноломкость. Из низколегированных сталей он относительнолегко удаляется благодаря повышенной диффузии. Однако при повышенном содержанииводорода в стали наблюдается так называемое водородное растрескивание. Дляпредотвращения этого явления (особенно в трубах с большой толщиной стенки)желательно, чтобы содержание водорода в стали не превышало 0,00015%. Стали необладающие повышенной стойкостью к водородному растрескиванию содержат 0,0003–0,0004%водорода /6,11/.
Большое влияние накачество металла оказывает количество и морфология неметаллических включений(НВ). Отмечается отрицательное влияние НВ на хладостойкость, вязкостьразрушения при отрицательной температуре и усталостные свойства. Наиболеенеблагоприятными являются сульфиды и оксиды, особенно если они вытянутой формы.Наличие в стали силикатов и алюминатов также снижает вязкость, а такиевключения как высокопрочные нитриды на вышеуказанные свойства практически невлияют /13/.
Средний объёмный процентвключений в трубных сталях составляет 0,036–0,065%. Примерно 60–70% из нихсоставляют сульфиды, 10% алюминаты, 10–15% сложные оксиды и около 5–7%сульфоалюминаты /7,14/.
Количество крупныхвключений (диаметром от 40 мкм и более) составляет примерно 3 шт./см2,из них 98% сульфиды и только 2% оксиды /9/.
Основная масса включений,образующихся в жидкой стали имеет размер 1–15 мкм. Часть включений образуетсяуже в твёрдой стали, их диаметр, как правило, не превышает 1 мкм. Включенияразмером более 100 мкм являются экзогенными /15/.
Проведённые исследованияпо влиянию количества и формы сульфидов на величину ударной вязкости для стали09Г2ФБ показали, что в сочетании с глубокой десульфурацией эффект обработкистали модифицирующими элементами может быть очень высоким. Модифицированиеприводит к сфероидизации сульфидных включений. В стали не обработанноймодификаторами включения имеют форму строчек протяжённостью 100–300 мкм, а вобработанной стали их диаметр не превышает 10 мкм. Основная доля НВ в сталимодифицированной РЗМ имеет размер 3–4 мкм, а в стали обработанной кальцием – 5–6мкм /7/.
Радикальным способомудаления из стали мелких 3–10 мкм включений является фильтрация керамическимифильтрами. Степень рафинирования при такой технологии составляет 40–50% /16/.
Затруднительным являетсяудаление включений размером
В настоящее время штрипс,производимый в странах СНГ, содержит суммарное количество вредных примесей(серы, фосфора, азота, водорода) на уровне 0,03–0,04%, что в значительнойстепени влияет на выход годного металла труб, снижение их служебныххарактеристик и конкурентоспособности на мировом рынке. Для удовлетворениясовременных требований необходимо разработать новые технологии внепечнойобработки стали, при которых количество вредных примесей в готовом металле небудет превышать величины 0,0045–0,010% /17/.
Проведённый анализлитературных данных позволяет заключить, что разрабатываемая в дипломекомплексная технология рафинирования металла должна позволять получать вготовом металле содержание вредных примесей на уровне ([0] /> 20 ppm.; [N] /> 50 ppm; [H.B]  70 ppm; [S] /> 20 ppm). Это обеспечитдостижение необходимого уровня эксплуатационных и служебных характеристик, гарантирующихвысокое качество металла и его свойств.


2. Техника производства
2.1 Разработкаконструкции агрегата АКОС
2.1.1 Расчёт техническиххарактеристик агрегата «ковш-печь» с вакууматором
Для откачки газов изагрегата «ковш – печь», а также для создания необходимого разряженияприменяется энжекторный насос.
1. Водород уменьшается с5 см3/100 г. до 2 см.3/100 г. Следовательновыделяется
VН2 = 3 м.3водорода.
2. Содержание азотасокращается на 15%. [N2]н = 0,08%
VN2= />9,6 м.3
где М – масса плавки, т.;
МN2 – молярная масса азота,г./моль;
[N]н – начальнаяконцентрация азота, %.
3. Содержание углеродауменьшается на D[C] = 0,05%
VCO= />93,3 м.3
где МСО – молярнаямасса угарного газа, г./моль;
МС – молярнаямасса углерода, г./моль.
4. Продувку аргоном ведёмв течении 20 мин. с интенсивностью 0,05 м.3/(мин. т.)
VAr = />=100 м.3
5. Объём отходящих газовсоставляет
/>,
где åV – суммарный объёмотходящих газов, м.3;
åV = 3 + 9,6 + 93,3 + 100 =205,9 м.3
Рабочий насос обеспечивает вакуумное давление ртехн= 10 мм. рт. ст. (0,013 атм.)
1. Скорость откачки газов:
/>,
где Q – общееколичество газов в единицу времени, м.3/мин.;
S0– скорость откачки объекта, м3/(атм.×мин.).
Преобразуя предыдущую формулу получим:
м.3/(атм.×мин.)
Начальное давление насоса ph = 1 атм.
Коэффициент /> примем2,5
/>,

где Qmax – максимальнаямассовая производительность насоса, м.3/мин.
м.3/мин.
2. Пропускная способность системы от входа в насос довакуумной камеры определяется по формуле:
/>,
где U – пропускнаяспособность системы.
/>
3. Выбрав по паспорту насос и его характеристики следуетпровести проверочный расчёт: проверить какое остаточное давление газов (рост)обеспечивает этот насос и сравнить его с заданным значением ртехн.
/>
Объём ковша, занимаемыйметаллом:
/>,

где VK – объём ковша, занимаемыйметаллом, м.3;
H – высота металла в ковше,м.;
Dср – средний по высотедиаметр металла, м.
По практическимсоображениям принимаем H/Dср = 0,9.
/>
Для 100 т металла объёмковша:
/>,
где m – масса металла, т;
d – плотность жидкогометалла, т/м.3.
/> м.
H=0,9×2,8=2,5 м.
В выбранной технологиинеобходимо подогревать в АКОС металл с 1863 К до 1953 К. До той жетемпературы будет нагреваться шлаковая смесь CaO (40%) – Al2O3 (40%) – TiO2 (20%) массой 1,5 т иаргон, удельный расход которого составит 175 м3/т. Такжеследует учесть тепловой эффект реакции с алюминием, расход которого составляет 120 кг на всю плавку.
Номинальная мощностьтрансформатора находится:

,
где S – полная мощностьтрансформатора, МВ×А;
P – мощность, поступающаяиз сети, МВт;
l –коэффициент мощности. По данным завода l = 0,8
Мощность поступающая изсети находится:
,
где РДУГ – мощностьдуг, МВт;
hЭ – электрический к.п.д.
В расчёте примем hЭ=0,8 /20/.
Мощность дуг находится поформуле:
,
где РПОЛ – полезнаямощность, МВт;
РТП – мощностьтепловых потерь, МВт.
По данным /20/ для 150 тковша РТП = 4,5 МВт. Произведя пересчёт для 100 т ковша, получим:
/>,

Полезная мощностьнаходится по формуле:
,
где WПОЛ – полезная энергия, МДж;
t – время обработки, с.
Время обработкивыбирается из расчёта времени нагрева 2 -3 К/мин.
Примем t = 35 мин.
Полезную энергию находимиз формулы:
,
где Мi – масса i – го компонента, т;
Сi – теплоёмкость i – го компонента, МДж/т×К;
DТi – температура, на которуюнагреваем, К;
DHi – тепловой эффектраскисления металла алюминием, МДж/т.
Данные по Сi и DHi приняты по данным /21/.
WПОЛ = 100×0,65×90 + 1,5×(0,764×0,4 + 0,775×0,4 + 0,619×0,2)×1660 + 175×1,78×103×0,52×1660 –
– 11,37×103×0,12 = 6585 МДж
 МВт
 МВт
Из проведённого расчётавидно, что существующий на агрегате «печь ковш»
АО «НОСТА» трансформаторс SН = 16 МВ×А вполне удовлетворяетвыбранной технологии.
2.2 Разработкаконструкции промковша МНЛЗ
2.2.1 Рафинированиеметалла в ковше
Требования к чистотестали, по неметаллическим включениям продолжают повышаться.
Традиционные методыковшевой металлургии не решают проблемы глубокого рафинирования стали от мелких(
Перед кристаллизациейметалла для дополнительного удаления включений можно применять только ихфлотацию и фильтрование из расплава, что особенно важно при переносеокончательного раскисления и легирования ближе к стадии затвердевания,например, в промежуточный ковш и кристаллизатор при непрерывной разливке.
В технологическойлитературе появился термин «условия для качества», под которым понимаютследующие основные критерии /22/:
1). Устранение внешнихисточников загрязнения металла (взаимодействие с воздухом, разрушение футеровкиковша, попадание в промежуточный ковш шлака из сталеразливочного ковша);
2) обеспечение условийдля выделения и удаления неметаллических включений, что вязано с увеличениемвремени «отстоя» металла, рациональной организацией потока металла, сведение кминимуму мёртвых зон, организацией фильтрации металла и т.п.;
3) разработка и введениеряда вспомогательных технологических операций, таких как усовершенствованиесистемы подачи металла в ковш, использование подогревающих устройств, введениев ковш добавок, продувка газами, контроль металла и шлака и др.
В отличии отрафинирования в сталеразливочном ковше промежуточный ковш является агрегатомпроточного типа; время прохождения металла в нём лимитируется скоростьюразливки. Качество конечного продукта может ухудшаться, при прохождении потокажидкой стали через промежуточный ковш из-за нежелательных характеристик потока.А именно:
– недостаточноевремя нахождения разливаемой стали в промежуточном ковше, не позволяющеенеметаллическим включениям всплыть на поверхность ванны;
– волнообразнаяповерхность металлической ванны, увеличивающая площадь поверхности реагированиястали с окружающей атмосферой. Это приводит к повышенным теплопотерям и,повторному окислению жидкой стали;
– наличие зонзастоя, ухудшающих химическую гомогенность и теплообмен, приводящий, кнеустойчивости температуры стали, выходящей с промежуточного ковша. /23/
Так как реакцияраскисления не достигает равновесия, кроме оставшихся включений в металле многорастворённого кислорода – потенциального источника образования новых включенийпри охлаждении и кристаллизации. Часть не очень мелких включений (50 мкм.)можно удалить путём флотации мелкими пузырьками газа. При продувке аргономстали 08Ю через погружаемую фурму с пористой вставкой, по сравнению с продувкойчерез цилиндрическое сопло, количество неметаллических включений уменьшилось на42% в результате диспергирования газового потока. Продувка металла аргоном впромежуточном ковше мелкими пузырьками через пористые блоки также снижаетколичество более крупных включений на 50%; мелкие включения при этом неудаляются /24/.
Радикальным способомудаления из стали самых мелких включений может быть фильтрация керамическимифильтрами. Метод фильтрации широко применяется при производстве алюминия,никеля, в литейном производстве. При выплавке стали, эта технология в настоящеевремя интенсивно развивается, однако остаётся ещё много нерешённых проблем.Особенно сложными являются условия работы фильтра, при непрерывной разливке стали.Фильтр должен выдержать без механических разрушений и коррозии всю сериюплавок, разливаемых последовательно, «плавка на плавку», т.е. сотни тоннметалла, и при этом сохранить пропускную и ассимилирующую способность. Поэтомув этом случае применяются лишь фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью,где размеры каналов или открытых пор намного больше, чем самое крупноевключение. /16/.
Установка перегородок сотверстиями, организующими восходящие и перекрёстные потоки металла подоптимальными углами, а также размещение в перегородках фильтров увеличиваетстепень рафинирования, число крупных включений (>100 мкм.) становится в
8 – 10 раз меньше. /23/
Для рафинированияметаллических расплавов применяются различные типы фильтров: сетчатые,экструзированные, пенокерамические и зернистые. При этом рафинирующий эффектфильтрования жидких металлов проявляется как в снижении содержания химическисвязанной части примеси в виде неметаллических частиц, так и очистке расплавовот сверхравновесно растворённой части примеси. /25/.
Имея развитуюповерхность, фильтры создают значительную площадь для задержания включений –особенно мелких. Для жидкой стали, нашли применение канальные, пенные инасыпные фильтры. Сечение фильтров определяется количеством подлежащей фильтрациижидкой стали и заданной степенью её чистоты, толщина фильтра обусловленанапором жидкого металла.
В промышленных условиях(ККЦ – 2 НЛМК) проведено рафинирование стали 08Ю и 08ПС в 23-т. промежуточныхковшах УНРС путём флотации включений из потоков металла, организованныхперегородками с различным видом перепускных отверстий. И путём фильтрованиячерез пенно-канальные и ячеисто-канальные фильтры, установленные в отверстияхперегородок (фильтры производит НПО «Стройкерамика»). Степень рафинирования оценивалипо содержанию общего кислорода или неметаллических включений в пробах металладо и после воздействия. Результаты исследования представлены в табл. 7.Пено-канальные фильтры оказывают рафинирующее воздействие при фильтрации малыхпорций металла, коэффициент фильтрации составляет 13 – 53%. /23/.

/>,
где h[O] – коэффициент фильтрации,%.
[O]НАЧ –содержание кислорода до воздействия, %;
[O]КОН –содержание кислорода после воздействия, %.
Установка перегородок сперепускными отверстиями даже простейшей формы приводит к получению болеечистого металла. Перегородки выполняли изогнутой формы против направленияпотока металла, при этом стойкость их возрастала.Таблица 7. Результатыполупромышленных исследованийВид воздействия; фильтр Габариты блока (отверстия), мм. Диаметр – длина канала, мм. Количество каналов
h[O] (h[НВ]), % Перегородка, отверстие (250х130) – 150 1 24 Перегородка, отверстие под углом 45° 80х80х80 40 – 200 7 34 Перегородка, пено-канальный 250х80х250 7 – 150 300 23 (45) Перегородка, ячеисто-канальный 400х200х40 20 – 40 8 (17) Перегордка, щели из пластин ячеистого пенокорунда под углом 30°
400х200х40
(200х15) – 200 8 (42)
Лучшие показатели получены в случае установки в качестве модификаторовпотока пластин из ячеистого пенокорунда. Они одновременно формируют потокиметалла в ковше к поверхности раздела со шлаком и создают каналы прямоугольнойформы со значительно развитой ячеистой фильтрующей поверхностью.
Для обеспечения высокой эффективности фильтрациинеобходимы, во-первых, активная по отношению к неметаллическим включениямданного типа поверхность фильтрации и, во-вторых, максимальное числостолкновений включений с фильтрующей поверхностью. /16/.
Таким образом, флотация и фильтрация включений приобработке металла в промежуточном ковше определяются целым рядом одновременнодействующих факторов /22/:
1. Размерами включений, их составом (и температуройплавления) и плотностью.
2. Способностью включений к укрупнению.
3. Величинами межфазного напряжения на границахметалл-включение и шлак-включение.
4. Интенсивностью перемешивания ванны и характером движенияметалла.
5. Физическими характеристиками металла и шлака (состав,температура, вязкость).
6. Физическими характеристиками и составом контактирующей сперемешиваемым металлом твёрдой поверхности футеровки ковша, перегородок,фильтровальных отверстий и т.д.
Вывод:
1. Конструкция промежуточных ковшей претерпевает серьёзныеизменения: увеличиваются ёмкость ковшей, глубина ванны металла, широкоераспространение получает практика устройства перегородок, порогов, конструкцийдля флотации включений путём продувки инертными газами, а также для фильтрациивключений и др.
2. Низкоуглеродистый металл, раскисленный алюминием,поступающий на разливку, имеет содержание кислорода значительно вышеравновесного, что является источником образования включений при охлаждении икристаллизации металла.
3. Дополнительное рафинирование расплава от неметаллическихвключений целесообразно проводить в промковше путём флотации и фильтрации.
4. Дальнейшее повышение чистоты стали достигаетсяприменением пено- или ячеисто-канальных фильтров в отверстиях перегородок. /23/
2.3 Определениеокисленности металлических и шлаковых расплавов
Окислительно-восстановительныйпотенциал является одной из главных характеристик металлургических систем. Этоопределяет важность информации о значениях РО2 металлических ишлаковых расплавов для анализа и контроля процессов выплавки и внепечногорафинирования стали.
Наиболее перспективнымспособом определения окисленности расплавов на сегодняшний день несомненноявляется метод электродвижущих сил с использованием твёрдоэлектролитныхкислородных концентрационных элементов. Он обладает рядом существенныхпреимуществ перед другими методами и отличается возможностью измерения РО2в широких пределах во всех фазах пирометаллургических процессов.
В основе данного методалежит измерение электродвижущей силы, возникающей в кислородном гальваническомэлементе:
Ме / фаза1 (РО21) //твёрдый электролит // фаза2 (РО22) / Ме,
где РО21и РО22 – парциальные давления кислорода в фазах,разделённых твёрдым электролитом (фаза 2 – электрод сравнения).
Согласно Вагнеру э.д.с.этого элемента определяется формулой:

,
где F – число Фарадея (96487Дж/В·моль);
ti – доля ионнойпроводимости твёрдого электролита.
Для случая чистой ионнойпроводимости твёрдого электролита (ti = 1) имеет место формулаНернста:
При высоких температурахи низких парциальных давлениях кислорода, характерных для металлургическихпроцессов, в твёрдом электролите наряду с ионной может появиться электроннаяпроводимость (а при высоких РО2 – и дырочная проводимость). В этомслучае доля ионной проводимости не равна единице и зависит от Т и РО2:
,
где Ре – параметр, характеризующийдолю электронной проводимости твёрдого электролита и равный парциальномудавлению кислорода, при котором
ti= 0,5
Уравнение Шмальцридасправедливо при условии РО22 > Ре > РО21и является основной расчётной формулой для определения уровня окисленностирасплава /26/:

Процессы растворенияактивных металлов в синтетических шлаковых расплавах изучали с применениемметода э.д.с. с твёрдым электролитом. В качестве твёрдого электролита применяликолпачки из ZrO2, стабилизированного Y2O3, которые были разработаны кафедрой металлургиистали МИСиС совместно с предприятием «Эмитрон» и ЦНИИЧМ. Колпачки имелиследующие размеры: внешний диаметр – 0,004 м., длина – 0,04 м.,толщина стенки – 0,001 м. Электродами сравнения служили смеси Mo (50%) – MoO2 (50%) или
Cr (90%) – Cr2O3 (10%), приготовленные изхимически чистых оксидов хрома и молибдена (Cr2O3 и MoO3), порошкообразногомолибдена марки МЧ и электролитического хрома.
Подготовленные электродысравнения помещают в твёрдоэлектролитные колпачки, свободный объём которых дляпредотвращения окисления металлов заполняли порошком стабилизированногодиоксида циркония, а затем замазывали смесью этого порошка с жидким стеклом.Токосъёмник с электрода сравнения бал изготовлен из молибденовой проволокидиаметром 0,004 м. и защищён алундовой трубкой для предотвращениявозможного влияния градиента концентрации кислорода на границе шлак-газ навеличину измеряемой э.д.с.
Электрическая цепь имеетвид:
Mo / Mo, MoO2 // ZrO2 (Y2O3) // шлак / Mo
При достижениитемпературы опыта (1873 ±10) К и ее стабилизации в расплав одновременно опускают два электрохимическихдатчика и после установления постоянного значения э.д.с. в шлак вводят добавкураскислителя, энергично перемешивая при этом расплав молибденовымтокосъёмником. Показания датчиков и термопары непрерывно записываются надиограмные ленты трёх автоматических потенциометров КСП-4 со специальноразработанными высокоомными приставками, обеспечивающими повышение выходногосопротивления серийного прибора с 2,5·104 до 106 Ом (точность фиксированиясигнала
± 5 мВ). Кроме тогопериодически замерят значение э.д.с. при помощи цифрового вольтметра Щ-68003 сточностью ± 0,1 мВ.
По величине э.д.с.электрохимической цепи рассчитывают равновесное парциальное давление кислородаисследуемого шлакового расплава (РО2 в пузырьке газа, мысленнопомещённого в объём расплава и приведённого с ним в равновесие) по формулеШмальцрида.
Основной методическойтрудностью при использовании твёрдоэлектрических датчиков для измеренияокисленности шлаковых расплавов является, как уже отмечалось, взаимодействиематериала электролита с жидким шлаком и неконтролируемое вследствии этогоизменение доли ионной проводимости твёрдого электролита, а также созданиедиффузионного потенциала на границе оксид-оксид. Для устранения этих эффектовколпачки из ZrO2 покрывали слоем металлического молибдена толщиной 20 – 30 мкм.путём высокотемпературного вжигания.
Результаты проведённыхопытов показали, что датчики с таким покрытием и без него в изучаемых оксидныхрасплавах дают практически одинаковые показания в пределах ошибки эксперимента(
(РО2

Использование кислородныхдатчиков позволяет контролировать окисленность стали, управлять процессомраскисления, экономить раскислители, давать информацию о глубине рафинированиястали от неметаллических включений и при необходимости, например при выплавкевысокочистой стали, применять дополнительные способы снижения количестванеметаллических включений путём флотации и фильтрации.

3. Спецчасть
 
3.1 Физико-химический расчёт рафинирования металланетрадиционными шлаковыми смесями от серы и азота
3.1.1 Цель работы
Рассчитать сульфидную инитридную ёмкости нетрадиционных шлаковых смесей, в состав которых входит TiO2. Оптимальный состав ирасход шлаковой смеси, необходимый для оптимального (с технологической иэкономической точки зрения) рафинирования металла от серы и азота.
3.1.2 Теоретическиеосновы
Существуют различныеспособы борьбы с серой, а вот с азотом возникают проблемы.
Так американскиеисследования фирмы «ФРУЭХЕН» показали, что даже в вакууме удалить больше (10 –15)% азота не удаётся. И лишь если концентрация серы в металле
Разработки последних летроссийских, японских и американских учёных показали, что обработка металлашлаковыми смесями, с высокой нитридной ёмкостью и низкой окисленностью,позволяет удалить до 40% азота из низколегированных марок стали.
Так в США используютшлаковые смеси с высоким содержанием TiO2 и BaO (до 45% – 50% каждого). В следствии этого этисмеси имеют высокую стоимость, а также при высоком содержании TiO2 титан восстанавливаетсяи переходит в металл.
В проекте выбраны ирассчитаны шлаковые смеси с низким содержанием TiO2 (от 10% до 30%)
Основными уравнениямиданного расчёта являются уравнения коэффициентов распределения серы и азота:

/>lgLS =lgCS + lgPO2-1/2 + DG/(2,3×R×T) + lgfS, (1)
где (С) – концентрациясеры в шлаке, %;
[S] – концентрация серы вметалле, %;
LS – коэффициентраспределения серы;
СS – сульфидная ёмкостьшлака;
PO2 – парциальное давлениекислорода, атм.;
fS – коэффициент активностисеры;
Т – температура металла,К.
DG = – 72000 –9,92×T (2)
lgLN = lgCN–3/4×lgPO2 +lgfN + 850/T+ 0,905, (3)
где СN – нитридная ёмкостьшлака;
LN – – коэффициентраспределения азота.
Сульфидная ёмкость шлака определяется через оптическуюосновность шлаковой смеси./27/:
LgCS = />, (4)
где l – оптическая основностьсмеси.
Нитридная ёмкость шлакаопределяется через оптическую основность смеси /28/:
LgCN = 9,087 – 27,67l (5)
Величина оптическойосновности смеси определяется по следующей формуле:

/>, (6)
где li – оптическая основностькомпонента;
Ni – эквивалентныекатионные доли компонентов.
Эквивалентные катионные доли находим по уравнению:
/>, (7)
где Vi – заряд аниона вкомпоненте;
ni – число анионов вкомпоненте;
xi – мольная долякомпонента.
Мольная доля компонентанаходится:
/>, (8)
где (%)i – содержание компонентав смеси, %;
Мi – молярная масса i-го компонента.
Основными реакциями длярасчёта парциального давления кислорода является:
2 [Al] + 3 [O]= (Al2O3) lgK1 = />
1/2O2(г) = [O] DG2 = – 117000 – 2,89×T
/>, (9)
где К1 –константа равновесия первой реакции;
[Al] – концентрация алюминияв металле, %;
a(Al2O3) – активность Al2O3 в шлаке;
К2 – константаравновесия второй реакции.
LgK2 = – DG2/(2,3×R×T) (10)
Коэффициенты активности серы и азота находят из выражения:
lgfi/>, (11)
где еij – параметрвзаимодействия;
[j] – концентрация j-го элемента в металле, %.
Зная коэффициенты распределения серы и азота, мы можемнайти степень рафинирования металла от этих примесей по выражению:
/>, (12)
где Ri – степень рафинированияот i-го элемента, %;
mшл – масса шлаковой смеси,кг/т металла;
mМе – масса металла, кг.

3.1.3 Постановка задачи
Рассчитать степеньрафинирования металла от серы и азота нетрадиционными шлаковыми смесями, всоставе которых есть TiO2
3.1.4 Описание алгоритма
1. Для расчёта необходимо ввести химический состав металла,который будем рафинировать; состав шлаковой смеси, температуру металла.
2. Определим мольные доли компонентов по формуле (8).
3. Рассчитаем эквивалентные катионные доли по уравнению(7).
4. Вычисляем оптическую основность смеси по формуле (6).
5. Рассчитываем сульфидную и нитридную ёмкости шлаковойсмеси по формулам (4) и (5) соответственно.
6. Определяем по формулам (10) и (9) парциальное давлениекислорода.
7. По выражению (11) находим коэффициенты активности серы иазота.
8. Подставляя найденные значения в уравнение (3) определяемкоэффициент распределения азота.
9. Подставляя (2) в (1) и используя результаты предыдущихрасчётов по уравнению (1) находим коэффициент распределения серы.
10. Задаваясь расходом шлаковой смеси на 1 т. металла, повыражению (12) находим степень рафинирования металла от серы и азота.
11. Зная цены отдельных компонентов (табл. 8), рассчитываемстоимость 1 т. заданной шлаковой смеси по формуле:
Ц = åЦi×Сi, (13)
где Ц – цена шлаковойсмеси, $/т.;
Цi – цена отдельныхкомпонентов смеси, $/т.;
Сi – доля компонента всмеси.
Таблица 8. Стоимость основныхкомпонентов
Компонент CaO
SiO2
TiO2 Боксит
Цена, $/т. 23 10 85 160
 
12. Зная расход шлаковой смеси на 1 т. металла рассчитаем,сколько она внесёт в себестоимость 1 т. металла:
Цуд = mшл×Ц, (14)
где Цуд – ценашлаковой смеси на 1 т. стали, $/т.;
mшл – расход шлаковой смесина 1 т. стали, т./т.
13. В одной системе координат строим графики зависимостей:
а). RS = f (mшл, (%)TiO2);
б). RN = f (mшл, (%)TiO2).
По данной математическоймодели была написана компьютерная программа «DIPL.PAS», позволяющая произвестирасчёты оптимального состава нетрадиционной шлаковой смеси, для совместногорафинирования от серы и азота, а также выбрать оптимальный с технологическойточки зрения расход этой шлаковой смеси. Результаты расчётов в ПРИЛОЖЕНИИ 1.
В табл. 9 и табл. 10, атакже на рис. 1 представлены общие результаты проведённых расчётов подесульфурации и деазотации металла на агрегате «ковш-печь».

Таблица 9. Степень десульфурации
(TiO2), % \ mШЛ, кг/т 7,5 10 12,5 15 10 90,311 95,550 97,956 99,061 15 83,61 91,031 95,091 97,314 20 75,42 84,603 90,355 93,958 25 66,391 76,633 83,754 88,704 30 57,194 67,739 75,687 81,676
 
Таблица 10. Степень деазотации
(TiO2), % \ mШЛ, кг/т. 7,5 10 12,5 15 10 7,25188 9,55037 11,79189 13,97787 15 11,55668 15,10411 18,50924 21,77780 20 18,10869 23,38442 28,32027 32,93814 25 27,68124 35,08655 41,73358 47,69996 30 40,80323 50,29531 58,26536 64,95742
Из рис. 1 видно, чтооптимальным составом шлака является шлаковая смесь с содержанием TiO2 20% и расходом (12,5 –15) кг/т
Полученные результатыпозволяют сделать вывод о целесообразности разработки данной технологииобработки металла нетрадиционными шлаковыми смесями.
/>
Рис. 1
 
3.2 Расчёт дефосфорации впечи
Анализ процесса дефосфорации стали на основе рассмотреннойфизико-химической модели свидетельствует о том, что для достижения максимальнойскорости и полноты удаления фосфора из металла в шлак применяемая для вдуванияшлаковая смесь с использованием традиционных металлургических материалов должнасодержать оксиды кальция, железа и фторид кальция в определённом соотношении./5/.
Были проведены лабораторные и промышленные эксперименты в10 – 20 тонных основных дуговых печах.
Для вдувания применяется шлаковая смесь из 65% извести, 25%железной руды и 10% плавикового шпата в количестве 2,5 – 3% массы металла сразмером частиц £2 мм. Порошки вдуваютпосле расплавления шихты при температуре металла £1540–1560 °С. Интенсивность вдувания порошков в металл должнасоставлять ³ 5 – 5,5 кг./мин. на 1 т металла при давлениитранспортирующего газа (кислорода) в камерном питателе ³ 0,5 – 0,6 МПа. После окончания вдувания шлаковой смесиосуществляется продувка металла чистым кислородом под давлением 0,7 – 1,0 МПа.до заданного содержания углерода.
Выплавка конструкционных легированных сталей по указаннойтехнологии позволяет за 5 – 6 мин. вдувания порошков снизить концентрациюфосфора в металле до следов и получить его содержание в готовой стали £ 0,005%. После вдувания шлаковой смеси последующая продувкаванны чистым кислородом не приводит к восстановлению фосфора из шлака в металл.Наблюдаемое увеличение содержания фосфора в готовой стали до 0,003 – 0,005%связано с последующим восстановлением фосфора из остатков окислительного шлака,футеровки печи и поступлением его из раскислителей и ферросплавов длялегирования стали в восстановительный период плавк. /5/.
В проекте дефосфорация производится шлаковой смесью (табл. 11):
Таблица 11. Химический состав смесиКомпонент CaO
CaF2
Fe2O3 Концентрация, % 70 20 10
Исходные данные для расчёта:
– СР – фосфидная ёмкость смеси, СР=1020;
– РО2 – парциальное давление кислорода, РО2=10-10атм.;
– Т – температура металла, Т=1823 К
Расчётный состав стали 10Г2СФБ в табл. 12.
Таблица 12. Химический состав стали 10Г2СФБ, %C Mn Si Nb V Ti Al S P Cr N 0,1 1,5 0,35 0,06 0,1 0,02 0,06 0,03 0,02 0,2 0,012

1. Коэффициент распределения фосфора находим по формуле:
lgLP = lgCP + 5/4×lgPO2 + lgfPT – 7325/T– 0,99,
где LP – коэффициент распределения фосфора;
fPТ – коэффициент активностифосфора при температуре не равной 1873 К.
LgfР/>,
где [j] – концентрация j-го компонента стали, %.
fP –коэффициент активности фосфора при температуре 1873 К.
lgfP= 0,13×0,1 + 0,12×0,35 – 0,032×1,5 = 0,007
lgfpT=/>lgfp
lgfpT=/>
fPT = 1
lgLP= lg1020+5/4×lg10-10 +0,0072 – 7325/1823 – 0,99 = 2,5
LP =316,2
2. Расчёт степени дефосфорации проводим по формуле:
/>
Результаты расчёта приведены в табл. 13

Таблица 13. Степень дефосфорации
mшл, кг/т 5 7,5 10 12,5 15 20 25
RP, % 79,42 90,67 95,77 98,08 99,13 99,82 99,96
3. Вывод
Так как расчёты исходят из условия равновесия в системе, ав печи равновесия нет, то следует полученные результаты перемножить нанекоторый коэффициент приближения реальных условий к равновесным. Принимаем Кпр=0,8.
Фактическая степень дефосфорации представлена в табл. 14
 
Таблица 14. Фактическая степень дефосфорации
mшл, кг/т 5 7,5 10 12,5 15 20 25
RP, % 63,54 72,54 76,62 78,46 79,3 79,86 79,97
 
3.3Раскисления алюминием в ковше
Трубная сталь оченьчувствительна к неметаллическим включениям (НВ), особенно к Al2O3. Как известно чем меньшеконцентрация кислорода в металле, тем меньше образуется НВ, но если ониобразуются, то лучше всего в жидком металле, где есть возможности для ихудаления.
Расчёт выполнен покомпьютерной программе «RASK».
Марка стали: 10Г2СФБ
Число компонентов сплава(не считая основы): 5
Расчет проводится пореакции:
 
m[R]+n[U]=RmUn
где R – раскислитель илилегирующий (Al, Ti, Si и др.)
U – примесь (O, N, S, P идр.)
Химический символэлемента R: AL
Химический символ примесиU: O
Коэффициенты реакции:
m=2
n=3
Т=1873 К
Константа равновесияреакции:
lg K=14.02
Концентрации легирующихэлементов (% масс.):
C – 0.1
Mn – 1.5
Si – 0.35
В табл. 15 представленыпараметры взаимодействия.
Таблица 15. ПараметрывзаимодействияЭлемент Al O C Mn Si Al 0,045 -6,6 0,091 0,0056 O -3,9 -0,2 -0,45 -0,021 -0,131
 
Результаты расчётов:
С = -13,8
Д = -11,61
Р = 13,6751
[AL] min=2,24645e-05% [AL]max =0,782444%
[AL] o = 0,0748139% [O] min= 0,000304264%
В табл. 16 представленырезультаты расчёта.
Таблица 16. Раскислениеалюминием
[Al], %
[O], % 2.25e-05 0,0901476 5e-05 0,0271772 0,00025 0,00756451 0,0005 0,00462979 0,0025 0,00156028 0,005 0,0009991 0,025 0,000405789 0,06 0,000308909 0,1 0,000313873 0,15 0,000374229 0,5 0,0039396 0,782 0,0866498
На рис. 2представлена кривая раскисления по результатам расчёта.
3.4 Экологические аспектытехнологии
 
3.4.1 Энергоэкологическийанализ
Принципиально важноучитывать, что использование конечной продукции ТЭС – электроэнергии приводит кдополнительному загрязнению природной среды. При выражении электроэнергии вединицах первичного условного топлива (1 кВт×ч=0,35 кг у. т.)приведённая масса выбросов, образовавшихся в электроэнергетике, примерно равна,прив. кг/т у.т.:
М=525×ТУ.Э.,
где ТУ.Э. – расходэлектроэнергии, т у. т.
Приведённая масса вредныхвеществ в сбросах электроэнергетики составляет около
5% от приведённой массывредных веществ в выбросах.
Произведём расчётсокращения выбросов и сбросов за счёт сокращения расхода электроэнергии. Весьрасчёт производится на 1 т стали.
Экономия электроэнергиисоставляет:
DW=0,708–0,623=0,085 тыс.кВт×ч
DТУ.Э.=0,085×103×0,35×10-3=0,03 ту.т.
Сокращение вредныхвыбросов составит:
DМВЫБР=525×0,03=15,75 кг/т у. т.
Сокращение вредныхсбросов составит:
DМСБР=15,75×0,05=0,79 кг/т у. т.
Из приведённого расчётавидно, что сокращение расхода электроэнергии на 85 кВт×ч позволяет снизитьприведённую массу выбросов в электроэнергетике на 15,75 кг/т у. т. на каждуютонну стали, а также массу сбросов на 0,79 кг/т у. т.
Основная доля отходящихгазов образуется в печи во время продувки кислородом. В проекте сокращениевремени плавки предусматривается за счёт сокращения перегрева металла, аследовательно окислительный период остаётся без изменений. И всё же, благодарянебольшому сокращению расхода электродов и общему времени плавки (на 15 мин.),сокращается объём отходящих газов, что благоприятно сказывается наэкологической нагрузке на окружающую среду.
Установка на агрегате«ковш-печь» вакуум-плотной крышки позволяет сократить до минимуманеорганизованные выбросы на этом агрегате. И, хотя его нельзя сравнивать постепени загрязнения с электропечью, это мероприятие позволяет улучшитьэкологическую обстановку рабочего места и окружающей среды в целом.
Отходящие газы поступаютна газоочистку (см. главу 1.1.5.1.4).
3.4.2 Ресурсосбережение иутилизация отходов
Применяемые в проектешлаковые смеси [СаО (40%) – Аl2O3(40%) – TiO2(20%)] не требуюткаких-то дополнительных затрат на их изготовление. Все необходимые материалыиспользуются в цехе. Но достаточно высокий расход этих шлаковых смесей (рис. 3)приводит к увеличению потребления природных ресурсов.
Однако за счёт увеличенияна 30–50% механических свойств стали пропорционально увеличивается её служебныеи эксплуатационные характеристики, что приводит к соответствующему росту срокаслужбы готовой продукции. Следовательно в целом будет наблюдаться сокращениепотребления природных ресурсов на 1 т стали.
Утилизация шлака с АКОСвозможна по двум вариантам:
1. Переработка наотвалах;
2. Повторное применение.
Для повторного примененияжидкий шлак необходимо продувать кислородом в результате чего будутобразовываться вредные газы (SOX и NOX), бороться с которыми очень сложно.
На ОАО «НОСТА»действуют эффективные установки по разработке шлаковых отвалов, анализ работыкоторых позволяет сделать вывод о возможности 100% утилизации шлаков.
Так дроблёный скрап,полученный в результате переработки шлаковых отвалов электросталеплавильногопроизводства эффективно используется в качестве металлолома в мартеновскомпроизводстве.
Другим конечным продуктомявляются чистые шлаки, которые идут на шлакоблоки, шлакоблочный кирпич, настроительно-дорожные нужды.


4. Безопасностьжизнедеятельности
4.1 Объемно-планировочныерешения зданий и сооружений цеха, расположение цеха на генеральном плане
ОАО «НОСТА» (ОХМК) всоставе которого находится электросталеплавильный цех (ЭСПЦ), в соответствии стребованиями СанПиН 2.2.1/2.1.1.567–96 относится к первому классу предприятий сразмером санитарно-защитной зоны 2000 метров. Комбинат расположен с подветренной стороны по отношению к жилому массиву города Новотроицка.
В состав главного зданияЭСПЦ входя следующие отделения: шихтовое, загрузочное, печное, разливочное,пролет МНЛЗ, участок зачистки и участок транспортировки. На генеральном планезавода цех расположен с подветренной стороны к цехам не являющимися источникамивредных выделений в окружающую среду. Длинная сторона здания расположена сотклонением в 30° к преобладающему направлению ветров. Санитарныеразрывы между цехом и соседними зданиями составляют 45 м, чтоудовлетворяет норме.
В цехе имеются рабочиеплощадки расположенные на высоте 3,5 м. Площадки и лестницы имеютограждение высотой 1 м со сплошной обивкой по низу высотой 0,2 м.Ширина проходов и переходов составляет 2 м, что исключает возможностьвозникновения встречных потоков, материалов и людей, обеспечивает удобство ибезопасность при обслуживании оборудования, движения транспорта и людей.Основное технологическое оборудование цеха расположено перпендикулярно длинойстороне цеха. Для доступа на крышу предусмотрены пожарные наружные лестницы,расстояние между которыми 1,9 м.
В помещении пультауправления установки «ковш-печь» находится следующее, необходимое дляуправления процессом обработки стали на установке, оборудование:микропроцессорная установка (собственно микропроцессор, устройства связи собъектом), датчики расхода температуры и давления. Размеры поста управления:ширина – 4 м, длина – 6 м, высота – 2,5 м.
4.2 Анализ потенциально опасныхи вредных факторов производственной среды
 
При анализетехнологического производства электростали, пользуясь классификацией опасных ивредных факторов (ГОСТ 12.0.003–74 /30/), выявлены следующие потенциально опасныеи вредные факторы (табл. 17):
Таблица 17. Анализпотенциально опасных и вредных производственных факторовНаименование выполняемой операции Агрегат, оборудование, устройство на котором выполняется операция Характеристики потенциально опасных и вредных факторов Нормативные значения факторов Контроль за ведением процесса внепечной обработки стали Пульт управления АКОС с вакууматором
1. Повышенный уровень инфракрасной радиации
200 Вт/м2
2. Опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, U=380 В,
3. Повышенная температура воздуха рабочей зоны.
4. Повышенный уровень шума на рабочем месте, уровень шума по шкале А составляет 108 дБ
5. Недостаточная освещённость на рабочем месте, 120 лк.
При удельной площади облучения человека 25–50%
qДОП = 70 Вт/м2
UПР = 2 В,
IЧЕЛ = 0,3 мА
Категория работ Iб.
tвозд = (22–24) °С
LД = 80 дБА
Разряд зрительных работ – III в,
Eн = 300 лк.
 
4.3 Решения попроизводственной санитарии
4.3.1 Отопление ивентиляция
Система отопления ивентиляции в цехе служит для создания благоприятных условий труда.
На пульте управленияустановкой «ковш-печь» должны соблюдаться оптимальные величины температурывоздуха: 22 – 24 °С, влажности: 40 – 60%, скорости движения воздуха£0,2 м/с.
Для обеспечения этихпараметров воздушной среды помещения используются следующие техническиерешения:
– в холодный период годаприменяется отопление (паро-воздушное, совмещенное с приточной вентиляцией);
– в теплый период года, атакже для поддержания необходимой чистоты и влажности воздуха применяетсяприточная вентиляция.
4.3.2 Освещение цеха
Для общего искусственногоосвещения помещения пульта управления установкой ковш-печь используютсялюминесцентные лампы ЛБ30, имеющие следующие характеристики: мощность – 30 Вт;световой поток – 2100 лм; полная длина лампы – 909 мм.
Расчет необходимого числаламп проводится по методу коэффициента использования светового потока.
Число источников света впомещении /31/:
NСВ=ЕН.S.k.z/ФЛ.n.h,
где ЕН — нормируемое значение освещенности, ЕН = 300 лк;
S – площадь пультауправления, S=24 м2;
k – коэффициент запаса, k=1,5;
z – коэффициент минимальнойосвещенности, z=1,2;
ФЛ – световойпоток одной лампы, лм;
n – количество ламп в одномсветильнике, n=2;
h – коэффициентиспользования светового потока.
Коэффициент использованиясветового потока определяется в зависимости от значений коэффициентов отражениясветового потока потолком и стенами, а также индекса помещения:
i = А.В/[(А+В).Н],
где А, В, Н – соответственнодлина, ширина и высота пульта управления
i = 24/(6+4).2,5=0,96
h=0,5
NСВ=300.24.1,5.1,2/(2100.2.0,5)=6шт.
Следовательно, дляобеспечения необходимого уровня общего освещения нужно установить 6люминесцентных ламп типа ЛБ30.
 
4.3.3 Санитарно-бытовыепомещения
Для удовлетворениясанитарных и бытовых нужд работающих в цехе предусмотрены специальныепомещения. Состав санитарно – бытовых помещений определяется на основаниихарактеристики производственных процессов в цехе и в соответствии стребованиями СНиП 2.09.04–87.
Санитарно – бытовые помещенияна плане цеха располагаются таким образом, что воздействие на эти помещениявредных производственных факторов исключается.
Данные расчета площадейсанитарно – бытовых помещений в соответствии с санитарными нормами представленыв табл. 18.
Таблица 18. Данныерасчета площадей санитарно – бытовых помещенийНазначение расчетной площади Наимено-вание бытовых устройств
Норма площади на
1 чел., м2 по СНиП Кол-во человек на кото-рые ведется расчет
Всего площади, м2
Фактическая площадь бытовок до реконструк-ции, м2
Прихо-дится площади на
1 чел., м2
1. Гардеробные:
а) мужские
б) женские
шкаф одинарный размер 50х44 и
шкаф двойной размер 50х40
1,1
1,1
541
116
705
128
710
130
1,1
1,1
2. Душевые:
а) мужские
б) женские душевые сетки
1,89
1,89
152
17
287
32
290
33
1,9
1,9
3. Преддушевые:
а) мужские
б) женские скамейки
0,32
0,32
456
51
146
16
147
17
0,32
0,33
4. Умываль-ные:
а) мужские
б) женские краны
1,75
1,75
32
6
56
10,5
56
11
1,75
1,8
5. Уборные:
а) мужские
б) женские писсуары и унитазы
2,52
2,52
21
8
53
20
55
20
2,6
2,52 6. Помеще-ния для обществен-ного питания столы и стулья
1,47
1,47
45
180
66
265
67
26
1,48
1,47

Как видно из данныхтаблицы, санитарно – бытовые помещения ЭСПЦ полностью удовлетворяют необходимымтребованиям. В данном проекте их переоборудование не предусмотрено.
 
4.4 Инженерная разработкамер защиты от выявленных опасных и вредных производственных факторов
Технические меры защитыот выявленных опасных и вредных факторов в ЭСПЦ представлены в табл. 19
Таблица 19. Техническиемеры защиты от выявленных опасных и вредных факторовОпасный и вредный фактор производ-ственной среды Проектируемое защитное устройство Тип, параметры и характеристика устройства Место установления на плане цеха
1. Повышенная температура воздуха в рабочей зоне
– тепловое излучение
– световое излечение Теплоотражающий и теплопоглощающий экран Теплоотражающий экран из альфоля на асбесте, степень экранизации 1,8. Толщина 0,05 мм Пульт управления агрегата «ковш-печь» 2. Повышенный уровень шума Звукоизоляционные перегородки, смазка, кожух с звукопоглощающим материалом внутри
Материал: сталь толщиной
2 мм, звукопоглощающий материал: стекловата. a>0,5 внутренняя поверхность стен пульта управления 3. Электрический ток Защитное отключение
30УП – 25, IН=10 А,
U=380 В, n=50 Гц, I=20 А Электрощит
 
4.5 Безопасность вчрезвычайных ситуациях
В соответствии с НПБ 105–95по взрывопожарной и пожарной опасности ЭСПЦ, в котором расположен пультуправления установкой «ковш-печь», относится к категории Г (пожароопасноепроизводство), степень огнестойкости I, а помещение пультауправления относится к категории «В».
В соответствии со СНиП12.01.02–85 пульт управления относится ко II степени огнестойкости.
Произведем расчетпожарной нагрузки пульта управления АКОС /32/.
Для веществ и материалов,находящихся в помещении пульта управления, любой процесс горения можно свести квиду:
/>.
Тепловой эффект этойреакции составляет Qтепл = 34,07 МДж/кг углерода. Количество горючих веществ и материалов,находящихся в помещении поста управления составляет примерно Gгв = 150 кг.
Пожарная нагрузка помещений определяется по формуле
/>,
где Q – пожарная нагрузка, МДж;
Gi –количество материала пожарной нагрузки, кг;
/> –низшая теплота сгорания материала пожарной нагрузки, МДж/кг углерода.
Таким образом пожарнаянагрузка составит:
Q=150×34.07=5110,5 МДж.
Удельная пожарнаянагрузка определяется по формуле:
/>,

где q – удельная пожарнаянагрузка, МДж/м2;
S – площадь помещенияпульта управления, м2.
q== 212,9 МДж/м2.
В ЭСПЦ предусмотренасистема противопожарного водоснабжения. Согласно СНиП 12.01.02–85 расход водына наружное пожаротушение составляет 20 л/с. Продолжительность тушенияпожара должна составлять 3 часа. Расчетный расход воды на тушение пожара долженбыть обеспечен при наибольшем расходе воды на другие нужды. На тушение пожаравнутри здания, оборудованного внутренними пожарными кранами, дополнительныйрасход воды составит 35 л/с. Здание цеха оборудовано системойэлектрической пожарной сигнализации. В случае пожара сигнал поступаетдиспетчеру цеха. Кроме того, в здании цеха предусмотрены пожарные щиты согнетушителями ОХП-10, ОУ – 3,35 и песком в количестве 10 штук. Длятушения локальных возгораний внутри пульта управления используются огнетушителитипа ОУ-15.
В случае пожара эвакуациялюдей ведется непосредственно на улицу. Расстояние до ближайшего выхода отрабочего места 50 м. Против дверных проемов проходы шириной в 2 м.Существуют наружные пожарные лестницы шириной 0,6 м.
4.6 Инженернаяразработка. Расчёт теплоотражающего экрана
Для защиты от воздействияизлучения на рабочих местах применим теплоотражающие экраны. Наиболее высокимтеплозащитным качеством обладает экран из альфоля.
Произведем расчеттеплоограждения установки «ковш-печь» охлаждающим экраном.
Температура стенки T1=553 К, температуравоздуха T2=293 К. Агрегат укрыт листами черного железа. Степень частотыEн=0,8. Требуется получитьна наружной поверхности ограждения температуру не более 303 К.
Определяем степеньэкранизации по формуле /31/:
/>,
где m – степень экранизации;
Ти – температураэкранизируемого источника излучения, К;
Тэ – заданнаятемпература экрана, К.
/>
Выбираем экран изальфоля, степень черноты которого Eэ = 0,07, тогда приведённые степени черноты будут:
– между железнойстенкой агрегата и экраном:
/>
/>
– между стенкойагрегата и воздухом:
/>,

где EВ – степень чернотывоздуха, равная 0,82.
/>
Определяем число экрановпо формуле:
/>
/>
Таким образом, достаточнооднослойного экрана из альфоля, чтобы обеспечить температуру поверхностиограждения агрегата «ковш-печь» в пределах желаемой температуры – 303 К.
 

5. Охрана окружающейприродной среды
5.1 Характеристикавыбросов
 
При работе в цехевредными факторами являются запыленность и загазованность. В воздушноепространство выбрасывается большое количество пыли, аэрозолей окислов железа,марганца, хрома и никеля, а также окислов углерода и азота (при обслуживанииДСП и установки АКОС). Характеристика выбросов в ЭСПЦ приведена в табл. 20
Таблица 20. Характеристикавыбросов в ЭСПЦИсточник Газы
Пыль, мг/м3
MnO2 СО
Общий объем выбро-сов, м3/ч Температура,°С Кол-во до очистки
Объёмное содержа-
ние О2, % Кол-во, кг/т. Количество, кг/т. Печное отделение 54000 1000 3 20,3 9,5 50,1
5.2 Способы и средстваочистки, нейтрализации отходящих газов
Наиболее важной задачейгазоочистки является сокращение объема отходящих газов, идущих на газоочистку.
Мероприятия по снижениювыбросов пыли и газов в ЭСПЦ и рекомендуемые методы очистки основных выбросов,приведены в табл. 21, 22.
Таблица 21. Мероприятияпо снижению выбросов пыли и газовЦех, участок, агрегат Мероприятия ЭСПЦ, участок загрузки и выгрузки металлов Над печами поставить вытяжные зонты, связанные с дымососами

Таблица 22. Рекомендуемыеметоды очистки основных выбросовОбъект Газы Вредность Методы очистки или мероприятия по уменьшению выбросов ДСП Печной газ с температурой 1000 °С, после очистки 50 °С
Пыль, сернистый ангидрид, MnO2 Для очистки уловленных газов от пыли используют тонкую газоочистку с использованием электрофильтров, с предварительным охлаждением газов
Схема газоочистки состоитиз следующих ступеней:
1 ступень – предварительноеохлаждение газов;
2 ступень – тонкаяочистка в электрофильтре.
 5.3 Технологическийрасчет электрофильтра /33/
Исходные данные длярасчета:
– количествоотходящих газов V = 10036,8 м3/ч;
– температура газа t = 250 °C;
– разрежение всистеме р = 1960 Па;
– содержание пыли вгазе q= 4 г/м3;
– барометрическоедавление рбар = 1,013×103 Па;
– состав газа: 5%СО, 14% О2, 74% N2, 7% H2O.
Фракционный состав пылихарактеризуется данными, приведенными в табл. 23
Таблица 23. Фракционныйсостав пылиРазмер частиц, мкм

Принимается к установкеэлектрофильтр типа УГ. Скорость газа в электрофильтре
n = 1 м/с.
Площадь активногосечения:
F =/>,
Выбирается по каталогуэлектрофильтр УГ –2–3,5, у которого площадь активного сечения составляет 3,5 м2.
Уточняется скорость газав электрофильтре:
/>м/с.
По технологическойхарактеристике электрофильтра, характеристике газа и содержащейся в нем пылирассчитываются электрические параметры и степень очистки газа.
Вычисляется относительнаяплотность газа:
/>,
/>
Критическая напряженность электрического поля приотрицательной короне:
/>,

где R1 = 1× 10-3 – радиус коронирующего электрода, м.
/>В/м
Критическое напряжение короны или разность потенциалов междукоронирующим и осадительным электродами при возникновении коронного разряда впластинчатом электрофильтре:
/>,
где Н = 0,1375 – расстояние между коронирующим иосадительным электродами, м;
/> В
Линейная плотность тока короны для пластинчатогоэлектрофильтра:
/>,
где U = 80 – напряжение, приложенное к электродам, кВ.
Тогда:
/>

Диэлектрическая проницаемость вакуума:
/>,
/> Ф/м.
Напряженность поля в пластинчатом электрофильтреопределяется по формуле:
/>,
/> В/м.
Динамическая вязкость газовой смеси:
/> Па×с;
/> Па×с;
/> Па×с;
/> Па×с;
Молекулярная масса газовой смеси:
/> г/моль.
Тогда:
/>
Отсюда вязкость газовой смеси:
/> Па×с
Далее рассчитывается теоретическая скорость движениязаряженных частиц к электродам электрофильтра. Скорость дрейфа частиц размеромот 0,05 до 1 мкм вычисляется по формуле:
/>,
/>
Подставив в это уравнение значение радиуса частиц пыли,содержащейся в газе, получаются следующие значения скорости дрейфа (табл. 24).
 
Таблица 24. Скорость дрейфа частиц пылиr, мкм 1
nп, 10-2, м/с 57,55 103,6 172,6 287,7 402,8 517,9 748,1 1093,4 1151
Для фильтра типа УГ1–2–3,5 общая площадь осажденияосадительных электродов составляет 180 м2. Отсюда удельнаяповерхность осаждения:
/> м2/(м3×с).
Фракционную степень очистки газа (табл. 25) в выбранномпластинчатом электрофильтре рассчитывается по номограмме.
 
Таблица 25. Фракционная степень очистки газа
nп×10-2, м/с 57,55 103,6 172,6 287,7 402,8 517,9 748,1 1093,4 1151 h, % 97 99,85 100 100 100 100 100 100 100
Общая степень очистки газа в электрофильтре составит:
/>
Содержание пыли в очищенном газе будет:
/>,
/> г/м3 = 5,6 мг/м3


6. Организация иэкономика производства
6.1 Маркетинговыеисследования
 
6.1.1 Обоснованиесортамента и объема выплавляемой стали
Для обоснованиясортамента и объема выплавляемой в электросталеплавильном цехе стали необходимопровести оценку рынка и возможных потребностей различных отраслейпромышленности в продукции металлургических предприятий.
В таблице 26 приведеныданные института экономики черной металлургии по ориентировочной потребности впрокате по России, сортамента продукции, производимой на станах ОАО «НОСТА»к концу века.
Таблица 26. Потребность впрокате по РоссииСортамент продукции прокатного цеха Потребность в прокате по годам, млн. т 1990 2000 Толстый лист и штрипсы 15.3 6.0–8.0 Крупный сорт и заготовка 6.3 2.3–2.6 Конструкционный сорт 3.3 3.5–4.7
Основными потребителямипродукции металлургических предприятий (проката) останутся:
n по толстолистовому прокату и штрипсамтрубные заводы, заводы нефтяного тяжелого и энергетического оборудования,судостроения;
n по крупносортному прокату иконструкционной сортовой стали предприятия машиностроительного комплекса,металлургические предприятия, капитальное строительство. Более 70%перечисленных видов проката, производимых на прокатных станах
OAO «НОСТА», потребляетсяв пяти экономических районах: Уральском, Центральном, Центрально – Черноземном,Волго-Вятском и Северном.
Практически все меркистали, идущие на производство вышеперечисленной продукции прокатных цехов,могут выплавляться в ДСП ЭСПЦ. Поэтому целесообразно выплавлять в ЭСПЦследующие марки стали:
n сталь марок 10–50СП, 35ГС и 25Г2С, идущаяна производство заготовок переката;
n сталь марок 17Г1Су и 12Г2СБ дляпроизводства штрипсов, идущих на производство труб большого диаметра в «северном»исполнении:
n сталь марок 20,20Г, 20ХГ, идущая напроизводство трубных заготовок;
n сталь марки 15ХСНДА, идущая напроизводство толстого листа.
Россия на сегодняшнийдень является основным потребителем труб большого диаметра для нефтяной игазовой промышленности в СНГ. На ее долю приходится 77% общей потребности втрубах диаметром 530–1420 мм, в том числе 88% в трубах диаметром 1520 мми 100% в трубах «северного» исполнения.
Федеральная программа «Топливои энергия» на период 1996–2000 г. предусматривает проложить 30 тыс. Кмгазопроводов с северных районов Тюменской области и полуострова Ямал.Потребность в штрипсах для изготовления труб в «северном» исполнении на 2000 г.была определена в размере 2,1–2,6 млн. т, в том числе сортамента стана 2800 ОАО «НОСТА»– 0,9–1,1 млн. т. Кроме того эксплуатируемые на сегодняшний день газо- инефтепроводы имеют степень износа от 30 до 70%, а следовательно требуют ремонтаи замены. С учетом этого потребность в штрипсах может возрасти в 1,5–2 раза.
В настоящее время ни однороссийское металлургическое предприятие не производит требуемых для труб в «северномисполнении» штрипсов. Они производятся только на Украине («Азовсталь» иметкомбинат им. Ильича) и в дальнем зарубежье («Маннесман» (Германия), «Фест – Альпине»(Австрия), «Ниппон-Стил» (Япония) и др.).
При организации выпускатруб большого диаметра на Челябинсском трубном заводе из штрипсов,изготовленных на ОАО «НОСТА», их цена составит 2400 руб./т, что на
200 руб./т меньше ценыштрипсов, привезенных из дальнего зарубежья.
Из представленных данныхвидно, что одной из основных стратегических целей в развитии ОАО «НОСТА»является внедрение и освоение технологий выплавки и прокатки стали, идущей напроизводство труб большого диметра в «северном» исполнении, и завоевание этойчасти рынка.
Возможности российскихзаводов по производству труб в «северном» исполнении и возможные производителиштрипсов для них приведены в табл. 27.
Таблица 27. Возможностироссийских заводов по производству труб
Изготовители
труб
Диаметр
труб, мм
Толщина стенки, мм
Класс
прочности
Возможные изготовители штрипса
Челябинский 530
8–16
6–12
K52; K56
K52; K56
НЛМК
ОАO «НОСТА»
трубопрокат-ный
завод 720–820 8–16 K52; K56 ММК; ЧерМК; ОАO «НОСТА»
 
1220
двух шовные
10–16
10–12
K52; K56
K52; K56
ОАO «НОСТА»
НЛМК; ММК

Выксунский 720–820
8–16
8–14
14–32
K52; K56
K60
K52; K56; K60
ОАO «НОСТА»
Ижоросталь
мет. завод 1020
10–14
14–32
K52; K56; K60
K52; K56 Ижоросталь
Волжский
трубный
завод
1420
спирально-шовные 14–22 K53; K56; K60 Ижоросталь
  820–1220 8–10 K52; K56 НЛМК
Из представленной таблицывидно, что ОАO «НОСТА»может производить штрипсы практически для всех видов труб большого диаметра в «северномисполнении».
С целью решения вопросареализации продукции ОАO «НОСТА» в 1994 г. было организовано ОАO «НОСТА-ТРУБЫ-ГАЗ»,совместно с РАО «ГАЗПРОМ» и других предприятий. Из произведенных на ОХМКштрипсов трубы большого диаметра будут изготовляться на Челябинскомтрубопрокатном заводе и Выксунском металлургическом заводе.
Для северных районовРоссии требуются трубы классов К52, К56 и К60 с толщиной стенки от 7 до 32 мм.
Для надежной эксплуатациитруб «северного» исполнения применяемые стали должны обладать сочетаниемвысоких показателей таких свойств, как прочность, пластичность, вязкость,хладостойкость и свариваемость. Предел текучести стали должен быть равен 450 –480 Мпа, относительное удлинение 22%, ударная вязкость на образцах Шарпи КСV равна 90 ДЖ/см притемпературе минус 15 °С, углеродный эквивалент не более 0,43. согласносовременным представлениям, только упрочнение, связанное с измельчением зерна,приводит одновременно с увеличением предела текучести и прочности к повышениювязкости и хладостойкости. Всем вышеперечисленным требованиям удовлетворяетсталь 17Г1СУ, которая выбирается основной маркой стали, выплавляемой в ЭСПЦпосле реконструкции. К стали 17 Г1СУ представляются повышенные требования посодержанию серы и фосфора, а также сталь содержит титан, который сильнопонижает величину зерна.

6.1.2 Рынок сбыта
Имея высокиепотребительские свойства, сталь с маркой АО «НОСТА» (ОХМК) находит широкоеприменение во многих отраслях народного хозяйства.
Комбинат единственный вотрасли имеет свидетельства отечественных органов стандартизации и метрологии,удостоверяющие, что его прокат является новой и высокоэффективной продукцией.Комбинат имеет свидетельства фирм Ллойд, АБС, ТЮФ и турецкого института стандартов,удостоверяющие, что АО «НОСТА» (ОХМК) является предприятием, гарантирующимпоставку проката по международным стандартам. Наряду с этим, АО «НОСТА» (ОХМК)производит около 20% стали повышенного качества с комплексом свойств, неимеющих аналогов в зарубежном производстве.
Продукцию комбината знают по всей стране и за её пределами.Трубную заготовку из углеродистых, низколегированных и легированных сталейполучают Челябинский трубопрокатный завод, Первоуральский новотрубный завод,Волжский и Синарский трубные заводы. Прокат из листовой стали для котлов исосудов, работающих под давлением, используют на нефтехимических заводах вгородах: Дзержинске, Рузаевске, Салавате.
Прокат из конструкционнойстали отправляют на мостостроительные заводы
г. Улан-Удэ, Воронежа,Чехова, Кургана. Получателями листового и полосового проката повышенногокачества являются известные автомобилестроительные заводы: ПО «ГАЗ»,
АО «КАМАЗ», «БЕЛАЗ», «МАЗ»,ПО «АЗЛК», ПО «ЗИЛ».
Являясь поставщиком такихкрупных отечественных предприятий, АО «НОСТА» (ОХМК) экспортирует своюпродукцию и за рубеж.
В настоящее время в РОССИИ сложилась парадоксальнаяситуация. Будучи одним из крупнейших в мире поставщиков газа, она не имеетсобственного производства труб большого диаметра для магистральныхгазопроводов, которые бы отвечали современным требованиям по качеству. Годоваяпотребность России в трубах диаметром 1420 мм для вновь строящихсягазопроводов составляет более 1500 тыс. тонн, диаметром 530 – 1220 ммоколо 800 тыс. тонн. Однако, трубы диаметром 1420 мм Россия не производит.В связи с этим Россия вынуждена закупать за границей трубы не только длястроительства новых газонефтепроводов, но и для поддержания в рабочем состояниидействующих.
О низком качестве труб иих дефиците свидетельствует, в частности, всё увеличивающееся число аварий нагазонефтепроводах.
Российские заводы итрадиционно с ними связанные предприятия СНГ выпускают широкую номенклатурутипоразмеров труб, многие из которых применяются в нефтегазовом комплексе.Однако некоторый сортамент труб большого диаметра с особыми свойствамиприходится закупать у ведущих мировых производителей (фирм Японии, Германии,Италии).
Обоснованность импортатруб – это очень важный и болезненный вопрос. Надо признать, что на сегодняшнийдень российские (и украинские) трубные заводы не могут закрыть весь сортамент,который нужен РАО «Газпром». И прежде всего это касается труб большого диаметрадля строительства магистральных газопроводов. Трубы диаметром 1420 мм длямагистральных газопроводов изготавливаются в России только в спиральношовномисполнении Волжским трубным заводом. Основное же производство труб, как истального листа для изготовления сварных труб большого диаметра на давление 75атм., находится на Украине. Поставщиком газопроводных труб диаметром 1420 ммбыл и остается Харцызский трубный завод. Завод производит их из металла,поставляемого предприятиями Украины. Однако использовать их прежде всего настроительстве газопровода Ямал – Западная Европа можно только для участков 3 – 4категорий условий работы. Вопрос обеспечения производства труб металломвысокого качества на ответственные участки газопроводов до настоящего временине решён. /34/
Начиная с 1990 года, смомента распада СССР и перехода России на рыночные отношения, в сфере промышленногопроизводства начался интенсивный спад объёмов выпуска стальных труб. Основныепричины резкого спада объёмов производства в основном связаны с государственнойперестройкой всего народного хозяйства. В то же время, следует отметить идругие причины организационно-технического характера:
– падение платёжногоспроса на трубы;
– недостаточнаяконкурентоспособность труб на зарубежных рынках;
– поступление трубна внутренний рынок по более низким ценам;
– недостаточновысокие показатели качества труб, не позволяющие гарантировать безопасность инадёжность трубопроводных систем.
Следует отметить, что длявсех сварных труб общим недостатком является структурная и механическаянеоднородность различных зон сварного соединения и наличие разнородного поля остаточныхнапряжений в стенке трубы. Эти недостатки влияют на снижение несущейспособности трубопровода. Бесшовные трубы с наличием типичных дефектов имеютограничения по их использованию в трубопроводах ответственного назначения.
Основной потребитель трубв лице РАО «Газпром» и нефтяных компаний, постоянно требуют устранить указанныенедостатки и ввести новые, более совершенные гарантирующие составляющие наповышение надёжности и безаварийной эксплуатации труб.
 

6.1.3Конкурентоспособность продукции
В табл. 28 представленыкачественные показатели стали различных заводов.
 
Таблица 28. Качественныепоказатели стали
Фирма
Показатели цена, руб./т [S], % [N], % [P], % [HB], %
НЛМК 4000 0,012 0,004 0,02 0,004
АО «Северсталь» 4150 0,006 0,009 0,008 0,003
ОАО «НОСТА» (б) 4550 0,013 0,012 0,014 0,003
ОАО «НОСТА» (пл) 4700 0,003 0,005 0,007 0,002
L 0,3 0,2 0,25 0,25
 
Представленные в таблицеданные основаны на информации, полученной от самих заводов-изготовителей. Всоответствии с методикой оценки конкурентоспособности был проведён анализконкурентоспособности стали, производимой электросталеплавильным цехом ОАО «НОСТА»(ОХМК), в результате которого было определено, что сталь ОАО «НОСТА»(ОХМК) (плановая) превосходит по конкурентоспособности продукцию двух другихзаводов, а также и базовый вариант. В связи с увеличением себестоимостиплановой продукции цена на неё принимается немного выше базовой. Результатыанализа приведены в таблице 29.
 
Таблица 29. Оценкаконкурентоспособности стали
Параметры
L
Предприятие
 
НЛМК
Север-сталь
НОСТА (б)
НОСТА (пл) [S] 0,3 0,25 0,5 0,23 1 [N] 0,2 1 0,44 0,33 0,8 [P] 0,25 0,35 0,88 0,5 1 [HB] 0,25 0,5 0,67 0,67 1 Сводный индекс по потребительским параметрам 0,49 0,63 0,43 0,96 Экономические параметры 1 1,04 1,14 1,18 Интегральный показатель конкурентоспособности 0,49 0,61 0,38 0,81
Из табл. 29 видно чтонесмотря на самую высокую цену среди заводов-изготовителей плановая продукцияимеет самую высокую конкурентоспособность. Это связано с высоким уровнемкачества, заложенным в продукцию.
6.2 Экономикапроизводства
6.2.1 Организацияпроизводственных потоков
Производительность печи №1составляет 202000 т в год из них разливается на УНРС 90300 т и в слитки111700т. Производительность печи №2 составляет 202000 т в год, из них 85000 тразливается на УНРС и 115300 разлито в слитки.
Данная схема неудовлетворяет современной тенденции развития производства, так как необеспечивает получения металла высокого качества.
Схема производственныхпотоков после реконструкции цеха представлена на рис. 5
После реконструкцииразливка трубной стали предусматривается на слябовой МНЛЗ.
В табл. 30 представленабазовая калькуляция себестоимости трубной стали выпускаемой вэлектросталеплавильном цехе ОАО «НОСТА».

Таблица 30. Базоваякалькуляция себестоимости 1т электростали на ОХМКСтатьи затрат Цена, руб. Кол-во Сумма, руб. 1. Сырье и основные материалы, т Чугун 986,9 0,26 256,6 Лом 320 0,836 267,6 Итого ферросплавов 24317,6 0,032 773,3 Железо из руды 0,015
Итого сырья и основных материалов
 
1,143
1297,5 2. Отходы (–), т Обрезь технологическая 205 0,02 4,1 Скрап 158 0,025 4 Угар 0,098 Итого отходов и брака 0,143 8,1
Задано за вычетом отходов и брака
 
1,0000
1289,4 4. Добавочные материалы Агломерат 221 0,002 0,44 Известь 132 0,077 10,16 Уртит 653 0,004 2,61 Окатыши 290 0,022 6,38 Силикокальций 6034 0,001 6,03 Коксовая мелочь 386 0,003 1,16 Магнезитовый порошок 705 0,018 12,7 Железо-флюс 248 0,002 0,5
Итого добавочных
 
 
39,98 5. Расходы по переделу 5.1. Топливо
Газ природный, тыс. м3 280 0,033 9,24 Электроды, т 18284 0,008 146,27 5.2. Энергозатраты Эл-энергия, тыс. кВт. ч 128 0,708 90,62 Пар, Гкал 38 0,072 2,74
Вода оборотная, тыс. м3 83 0,1 8,3
Сжатый воздух, тыс. м3 21 0,336 7,06
Аргон, м3 1071 0,002 2,14
Кислород, тыс. м3 126 0,013 1,64
Итого энергозатрат
 
 
112,5 5.3. Фонд оплаты труда 20 5.4. Отчисления в общественные фонды фонды 7,8 5.5. Содержание основных средств 62,00 5.6. Сменное оборудование 9,00 5.7. Ремонтный фонд 55,00 5.8. Амортизация 47,00
5.9. Внутризаводское передвижение груз.
5.9.
5.10.
5.11. 9,00 5.10. Прочие расходы 12,00
Итого расходов по переделу 489,81 6. Общезаводские расходы 109
Итого затрат
 
 
1928,19 7. Потери от брака 3,15 8. Расходы на АКОС 3,04
Производственная себестоимость
 
 
1934,38
6.2.2 Расчёт годовогопроизводства цеха
Номинальное времяопределяется вычитанием из календарного простоев на холодных ремонтах:
/>,
Ремонтный цикл – 2 года.Структура ремонтного цикла:
20Т1+3Т2+Тк,
Продолжительность текущихремонтов: Т1, – 8 час, Т2–16 час, капитального
ТК – 120 час.
/>час.
Среднегодовые простои наремонтах составляют 164 час (328:2).
Следовательно,номинальное время равно:
ТН= 365 •24–164 = 8636 час.
Горячие простои всталеплавильных цехах при нормальных условиях эксплуатации оборудованиясоставляют 6–8% от номинального времени.
Фактическое время равно:
/>
ТФ=8636×0,94=8118 час.
Удельнаяпроизводительность сталеплавильных агрегатов определяетсяпо формуле:
/>,
где Q– масса садки (завалка),т;
T– принятая единица времени, час, мин;
Tпл – длительность плавки, час, мин;
К1 – коэффициентвыхода годного (К1= 0,85 – 0,9).
/> т/час.
/> т/год.
РплУД=100×0,875/2,25=38,9 т/час.
Рпл=38,9×8118=315790,2 т/год.
g=315790,2/281694,6=1,12
6.2.3 Расчетдополнительных капитальных затрат
В проектепредусматриваются мероприятия по повышению качества металлопродукциии технико-экономических показателей работы цеха.Реализация мероприятий связана с дополнительными капитальными затратами.Капитальные вложения на осуществление проекта рассчитываются на основе затратна оборудование и технологию, на их приобретение или на разработку.
Расчет дополнительныхкапитальных затрат производится по формуле:
/>,
где КД – стоимостьоборудовании;/>
КС-М – стоимостьстроительно-монтажных работ;
КЛ – стоимостьликвидационного оборудования.
Таблица 31. Расчеткапитальных вложений
Наименование
Сумма, руб.
Удельный вес, %
Вакуумное оборудование «печь-ковша»
5760000
61,3
Строительно-монтажные работы
2880000
30,7
Крышка на промковш МНЛЗ
500000
5,3
Строительно-монтажные работы
250000
2,7
Итого капитальных вложений
9390000
100
Указанныемероприятия предусматривается осуществить в одну очередь без остановкипроизводства.
Стоимость основных фондовопределяется по формуле:
ОФ=/>,
где СА – затратына амортизацию, руб./т;
HА – средняя нормаамортизации составляет 12%.
ОФБ=(47×100×281694,6)/12=110330385руб.
6.2.4 Расчет показателей дотруду
Предусматриваетсяизменение плановых показателей в плане по труду:
– расстановочная численностьпроизводственных рабочих снижается на (6–8)%;
– средняя заработная платапроизводственных рабочих увеличивается на 20%;
– доля заработной платыпроизводственных рабочих цеха в общем фонде оплаты трудасоставляет 60 °/о. Она не меняется в плановомпериоде;
– коэффициент численности – 1,12 (не изменяется).
Численность ППП цеха определяется из расчета фонда оплаты труда(калькуляция себестоимости) и средней заработной платы рабочего.
Фонд оплаты труда вбазовом периоде равен:
/>,
где СОТ – статья затратна оплату труда ППП(базовая калькуляция), руб.;
Рб – объемпроизводимой продукции в базовом периоде, условныетонны.
ФОТБ=281694,6×20=5633892 руб.
Начисление: ФОТ(НАЧ)= 0,39 ФОТб=0,39×5633892=2197217,9 руб.
Численность ПП цеха (списочная):
ЧС/>,
где ЗПСР – средняязаработная плата рабочего без доплат из прибыли, руб.
Средняя заработная плата рабочихотрасли в условиях инфляции постоянно меняется, в расчетах она может быть принята на уровне 1,5–2,0тыс. руб. (без доплат из прибыли).
ЧС=5633892/1594=3534 чел.
В непрерывномпроизводстве расстановочная численность рабочихсоставляет:
 
ЧР=Чс/4Кр,

где КР – коэффициентрезерва (численности);
4 – количество бригад.
ЧБР=3534/(4×1,12)=789 чел.
По плану расстановочнаячисленность уменьшается на (6 – 8)%.
ЧплР=789×(1–0,06)=742 чел.
Уменьшение численностиосновных производственных рабочих позволяет сократить фонд оплаты труда поцеху. Эта сумма фонда оплаты труда составит:
DФОТ=DЧС×ЗПср,
где Чс; – высвобождение списочной численностирабочих, чел.
ЗПср — средняязаработная плата одного рабочего, составляющая 1594 руб.
DФОТ=1594×(3534–742×4×1,12)=33474 руб.
ЧплС=3324 чел.,DЧС=210 чел.
Начисление на ФОТ составит:/>
DФОТНАЧ=0,39×ФОТ=0,39×33474=130549 руб.
Общая экономия фондаоплаты труда и начислений:
ЭФОТ = DФОТ +/> DФОТНАЧ
ЭФОТ=33474+130549=465289руб.
Если средняя заработнаяплата 1594 руб. в месяц, а доля основных производственных рабочих в цехе 60% отППП и их средняя заработная плата в плановомпериоде увеличивается на 20%, то плановый фонд оплаты труда составит:

ФОТпл = (ФОТ(б)×0,6 –ЭФОТ)×1,2 + ФОТ(б) – 0,4 + 0,39 ФОТ(б).
ФОТпл=(5633892×0,6–465289)×1,2+5633892×0,4+2197217,9=7948830руб.
На одну условную тонну оплата труда с начислениями в плановом периодебудет равна:
Сфот(пл) = ФОТ(пл) / Рпл
Сфотпл=7948830/315790,2=25,2руб./т
Определяется выработка(производительность труда) на одного рабочегобазового и планового периодов.
Производительность трудабазового периода:
ПТ(б) = Р(б). ус. т / Чс(б),
ПТБ=281694,6/3534=80т/чел.
Производительность трудапланового периода:
ПТ(пд) = Р(«д), ус. т. / Чс(пл),
ПТпл=315790,2/3324=95т/чел.
Рост производительноститруда составит:
DПТ = (ПТ(пл) – ПТ(б))×100% / ПТ(б),
DПТ=(95–80)×100/80=19%
 

6.2.5 Расчеты плановойкалькуляции себестоимости продукции
Расчеты издержекпроизводства выполняются по статьям с учетом факторов, влияющих на ихизменение.
Расходы по переделу дляосновного вида продукции определяются на основе базовых калькуляциисебестоимости. При этом учитываются:
n изменение численности и фонда оплатытруда;
n дополнительные капитальные затраты,изменение амортизационных отчислений;
n изменение энергоемкости продукции;
n изменение норматива образования ремонтногофонда;
n рост годового объема производства.
Сi=CiБ×dус-пер+СiБ×dус-пост/g
1. Затраты на природныйгаз:
Спл=9,24×1/1,12=8,25 руб./т
2. Расход электродовснижается на 12%:
Спл=[0,008×(1–0,012)]×18284=128 руб./т
3. Энергозатраты:
а). Расход электроэнергииснижается на 12%:
Спл=[0,708×(1–0,12)]×128=79,75 руб./т
б). Пар:
Спл=2,74×0,6+(2,74×0,4)/1,12=2,62 руб./т
в). Вода:
Спл=8,3×1/1,12=7,41 руб./т
г). Сжатый воздух:
Спл=7,06×1=7,06 руб./т
4. Затраты на содержаниеосновных фондов:
Спл=62×0,35+(62×0,65)/1,12=57,68 руб./т
5. Затраты на сменноеоборудование:
Спл=9×0,9+(9×0,1)/1,12=8,9 руб./т
6. Затраты на ремонтныйфонд:
Спл=55×0,35+(55×0,65)/1,12=51,17 руб./т
7. Амортизация:
Спл=(110330385+9390000)×12/(315790,2×100)=45,5 руб./т
8. Затраты на прочиерасходы:
Спл=12×0,2+(12×0,8)/1,12=10,97 руб./т
9. Общезаводские расходы:
Спл=109×1/1,12=97,32 руб./т
 
Таблица 32. Плановаякалькуляция себестоимости 1т электростали на ОХМКСтатьи затрат Цена, руб. Кол-во Сумма, руб. 1. Сырье и основные материалы, т Чугун 986,9 0,26 256,6 Лом 320 0,836 267,6 Итого ферросплавов 24317,6 0,032 773,3 Железо из руды 0,015
Итого сырья и основных материалов
 
1,143
1297,5 2. Отходы (–), т Обрезь технологическая 205 0,02 4,1 Скрап 158 0,025 4 Угар 0,098 Итого отходов и брака 0,143 8,1
Задано за вычетом отходов и брака
 
1
1289,4 4. Добавочные материалы Агломерат 221 0,002 0,44 Известь 132 0,084 11,09 Уртит 653 0,006 3,92 Окатыши 290 0,022 6,38 Силикокальций 6034 0,001 6,03 Коксовая мелочь 386 0,003 1,16 Магнезитовый порошок 705 0,018 12,7 Железо-флюс 248 0,003 0,75
Итого добавочных
 
 
42,47 5. Расходы по переделу 5.1. Топливо
Газ природный, тыс. м3 280 0,029 8,25 Электроды, т 18284 0,007 128 5.2. Энергозатраты Эл-энергия, тыс. кВт. ч 128 0,623 79,75 Пар, Гкал 38 0,069 2,62
Вода оборотная, тыс. м3 83 0,089 7,41
Сжатый воздух, тыс. м3 21 0,336 7,01
Аргон, м3 1071 0,002 2,14
Кислород, тыс. м3 126 0,013 1,64
Итого энергозатрат
 
 
100,62 5.3. Фонд оплаты труда 25,2 5.4. Отчисления в общественные фонды фонды 9,83 5.5. Содержание основных средств 57,68 5.6. Сменное оборудование 8,9 5.7. Ремонтный фонд 51,17 5.8. Амортизация 45,5
5.9. Внутризаводское передвижение груз.
5.9.
5.10.
5.11. 9 5.10. Прочие расходы 10,97
Итого расходов по переделу 455,05 6. Общезаводские расходы 97,32 Итого затрат 1884,24 7. Потери от брака 3,15 8. Расходы на АКОС 56,62 9. Расходы на МНЛЗ
 
  40
Производственная себестоимость
 
 
1984,01
Как видно из табл. 32 вплановой калькуляции появились довольно значительные расходы на МНЛЗ. Этосвязано с применением фильтров, цена на которые очень высокая, а также сприменением РЗМ для модификации неметаллических включений.
В следствии этоговозросла себестоимость продукции. Процент увеличения себестоимости равен:
DС=(СБ-СПЛ)×100/СБ
 
DС=(1984,01–1934,38)×100/1934,38=2,6%

/>,
где Цi- оптовая цена продукции,руб.;
Сi- себестоимостьпродукции, руб.;
Рi- производительность,руд/т.
ПБ=(4550–1934,38)×281694,6=736806030руб./год
ППЛ=(4700–1984,01)×315790,2=857683025руб./год
Чистая прибыль:
ЧП=П×[1 – (НП+ПН)],
где НП – налог наприбыль, 35%;
ПН – прочие налоги,составляют примерно 15%.
ЧПБ=736806030×0,5=368403015 руб./год
ЧППЛ=857683025×0,5=428841513 руб./год
 
6.2.7 Экономическаяэффективность проектных решений
Годовой экономическийэффект определяется /35/:
Эг=[(ЦПЛ-СПЛ)– (ЦБ-СБ)]×РПЛ
 
Эг=[(4700–1984,01) – (4550–1934,38)]×315790,2=31695862,4 руб./год
Срок окупаемости проекта составляет:
Т=КДУСЛ/DЧПУСЛ
Т=30/(1357,995–1307,81)=0,6года
Точка безубыточностисоставляет:

no=Sпост×РПЛ/(Ц-Sпер)
Sпост=0,45×455,05+97,35+0,45×(56,62+40)=345,6 руб./т
Sпер=0,55×455,05+1331,87+0,55×(56,62+40)=1635,3 руб./т
nо=345,6×315790,2/(4700–1635,3)=35611т
Из представленныхрасчётов видно, что при принятой цене 4700 руб./т проект окупается уже за 3,6месяца, а точка безубыточности приходится на 10 – 12% производительности.Следователь вносимые капитальные затраты несопоставимо малы по сравнению сэкономическим эффектом от проекта.
Полученные при расчетеданные сведены в табл. 33.
Таблица 33. Технико-экономическиепоказатели
Показатели
Базовые
Проектные
Годовой объем производства, т
281694,6
315790,2
Удельная производительность агрегата, т/ч
34,7
38,9
Время плавки, час.
2,52
2,25
Численность трудящихся, чел.
3534
3324
Производительность труда, т/чел. год
80
95
Капитальные вложения:
– общие, руб.
– удельные, руб./т
9390000
30
Себестоимость одной тонны готовой продукции, руб./т
В том числе:
– заданное, руб./т
– РПП, руб./т
1934,38
1289,4
489,81
1984,01
1289,4
455,05
Срок окупаемости, годы
0,6
Точка безубыточности, т
35611
Прибыль, руб./год
736806030
857683025
Чистая прибыль, руб./год
368403015
428841513
Годовой экономический эффект, руб./т
31695862,4

Нарис. 6 показан график безубыточности проекта.
График безубыточности/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
V   /> /> /> /> />
руб.   /> /> />
SПОЛ   /> /> /> /> /> /> />
SПЕР   /> /> />
S, V  
SПОСТ   /> /> /> /> />

Рис. 6


Выводы
1. Детальныемаркетинговые исследования на рынке металлопродукции убедительно показывают,что приоритетным направлением перспективного развития ОАО «НОСТА» являетсяпроизводство высококачественной трубной заготовки, для труб большого диаметрамагистральных нефтегазопроводов, работающих в условиях крайнего севера ивысоких давлений.
2. Конкурентоспособностьметалла на внутреннем и внешнем рынке металлопродукции во многом определяетсяэксплуатационными свойствами (предел текучести, предел прочности, относительноеудлинение при рабочих температурах и давлениях, достаточная вязкость истойкость к хрупкому разрушению, а также свариваемость в полевых условиях)трубных марок стали, которые, как показали результаты анализа металловедческихисследований зависят главным образом от уровня содержания вредных примесей([0]  20 ppm, [N]  50 ppm, [H.B]
3. Для получения вметалле ультранизких содержаний вредных примесей  150 – 200 ррм, быларазработана комплексная технология глубокого рафинирования металлического расплававо внепечных агрегатах, включая установку «ковш-печь» и промковш.
4. Результатыфизико-химического анализа рафинирующих свойств нетрадиционных шлаковых смесей(в том числе содержащих TiO2) позволили определить их сорбционныехарактеристики по отношению к азоту и сере, при регулируемом уровнеокисленности системы. При этом степень одновременного рафинирования стали отазота и серы может достигать RS =94% RN =33% (при расходе смеси15 кг/т и содержании TiO2 в ней 20%).
5. Для осуществленияданной технологии была усовершенствованна конструкция АКОС, в частностипредусмотрена вакуумная обработка стали.
Для дополнительногорафинирования стали от НВ и микролегирования РЗМ сконструирован промковш, всостав которого входят: крышка, продувочный узел и перегородка с фильтрующимиэлементами.
6. Результаты внедренияразработанных мероприятий приводят к существенному повышению экономическихпоказателей производства, в частности чистая прибыль составляет 428, 8 млн.руб.


Список использованныхисточников
1. Рекламный проспект«Новости ОАО НОСТА» – Новотроицк. Изд. НОСТА, 1997 – №1, 2
2. Орско-Халиловскийметаллургический комбинат: перспективы развития. // Металлоснабжение исбыт. – 1999.– №1.
3. Рафинированиерасплавов от азота при внепечной обработке в условиях ОЭМК. / А.И. Кочетов,Л.Н. Кац, Р.А. Алеев, А.А. Клачков и др. //Электрометаллургия. – 1998. – №1.
4. Порошковая проволокадля внепечной обработки металла. / А.Ф. Каблуковский, С.И. Ябуров, А.Н. Никулини др. // Электрометаллургия. – 1998. – №3.
5. Смирнов Н.А., Кудрин В.А. Теоретическиепредпосылки и опыт глубокого рафинирования стали от фосфора и серы. //Металлургия России и СНГ в 21 веке. Международная конференция. – М.:Металлургия, 1994. Т. 3.
6. Качествотолстолистового проката (штрипса) из новых низколегированных сталей и труб длямагистральных трубопроводов. Всесоюзное совещание. Мариуполь 1989. – 50 с.
7. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А.,Голованенко С.А. Сталь для магистральных трубопроводов. – М.:Металлургия, 1989. – 288 с.
8. Хулка К., Петерс П.,Хайстеркамп Ф. Тенденции разработки сталей для труб большого диаметра. //Сталь – 1997 – №10.
9. Внепечноерафинирование и непрерывная разливка при производстве чистых сталей.
 // Новости чёрнойметаллургии за рубежом. – 1995. – №2.
10. Уткин Ю.В. Обеспечениекрупнейших государственных программ высококачественной металлопродукцией. //Чёрная металлургия России и стран СНГ в CCI веке. Сборник трудовмеждународной конференции. – М.: Металлургия, 1994. Т. 2.
11. Стали длягазопроводных труб и фитингов. Труды конференции. – М.: Металлургия, 1985. –480 с.
12. Производствовысокопрочных марок стали для применения в условиях крайнего севера. / К. Антлингер,Р. Шимбек, и др. Труды четвёртого конгресса сталеплавильщиков. – М.:Черметинформация, 1997. с. 55–59.
13. Лузгин В.П., Близнюков С.А.,Близнюков А.С. Влияние природы неметаллических включений намеханические свойства трубной стали 10Г2БТ. // Сталь – 1995. – №6.
14. Казаков С.В., Неретин А.А.,Капнин В.В. Повышение качества трубного металла кальций алюминиевымреагентом. // Сталь – 1997. – №6.
15. Штремель М.А. Решённыеи не решённые задачи физики разрушения. Научные школы МИСиС-75 лет.
16. Свяжин А.Г., Романович Д.А. Фильтрациянеметаллических включений. // Известия вузов. Чёрная металлургия. – 1997. –№3.
17. Овчинников Н.А.,Разумный П.К., Овсянников А.М. Перспективы производства особочистой стали на АО «Мариупольский металлургический комбинат». Труды четвёртогоконгресса сталеплавильщиков. – М.: Черметинформация, 1997. с. 62–63.
18. Старк С.Б., Белянчиков Л.Н. Воздуходувныемашины и вакуумные установки в чёрной металлургии. – М.: Металлургия, 1971. – 264 с.
19. Егоров А.В. Расчёт мощности и параметровэлектропечей чёрной металлургии. – М.: Металлургия, 1990. – 280 с.
20. Субачев В.В. Исследованиетеплового баланса 150-тонной установки типа ковш-печь.  //Электротехническая промышленность. Серия Электротермия. – 1984. – №9.
21. Кикоин И.К. Таблицыфизических величин. Справочник. – М.: Атомиздат, 1976. – 1008 с.
22. Поволоцкий Д.Я.,Кудрин В.А., Вишкарёв А.Ф. Внепечная обработка стали. – М.: МИСИС,1995. – 256 с.
23. Романович Д.А., Свяжин А.Г. Глубокоерафинирование жидкой стали от неметаллических включений путём флотации ифильтрации. // Металлургия России и СНГ в 21 веке. Международнаяконференция. – М.: Металлургия, 1994. Т. 3.
24. Использованиекислородных зондов для контроля окисленности и процесса раскислениямалоуглеродистой стали. / А.Г. Свяжин, В.В. Рябов, Д.А. Романовичи др.
 // Сталь – 1996. – №2.
25. Тен Э.Б. Количественнаяоценка рафинирующей способности фильтров. // Известия вузов. Чёрнаяметаллургия – 1997. – №7.
26. Уточкин Ю.И. Дисертацияна соискание учёной степени доктора технических наук. – М., 1987. – 454 с.
27. Смирнов Н.А., Магидсон И.А.,Разина М.Г. Расчётный метод определения сульфидной ёмкостирафинировочных шлаков. // Известия вузов. Чёрная металлургия. – 1997. – №5.
28. Стадниченко Д.В.,Уточкин Ю.И. Связь между нитридной ёмкостью и оптической основностьюрафинировочных шлаков.
29. Рекомендации поэкологическому содержанию дипломных проектов и работ не природоохранительныхспециальностей. Утверждено Президиумом Методического совета МГИСиС от 15февраля 1999.
30. ГОСТ 12.0.003–74.ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. – М.:Издательство стандартов, 1975.
31. Бриз В.Н. Охранатруда и окружающей среды. Учебное пособие для практических занятий. – М.:МИСИС, 1985. – 122 с.
32. Бабайцев И.В., Варенков А.Н.,Потоцкий Е.П. Безопасность жизнедеятельности и экология. Учебноепособие по разделу в дипломной работе. – М.: МИСИС, 1997. – 60 с.
33. Старк С.Б. Пылеулавливаниеи очистка газов в металлургии. – М.: Металлургия, 1977. – 328 с.
34. Когадеев А.ГАЗПРОМ серьёзный партнёр трубных заводов. // Металлоснабжение и сбыт. – 1998.– №5.
35. Бочков Д.А. Управлениепроизводством. Учебное пособие. – М.: МИСиС, 1998. – 68 с.