Снижение энергозатрат толстолистовых станов (стр. 1 из 7)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и науки УКРАИНЫ
ДОНБАССКИЙ государственный техническиЙ университет
Кафедра ОМД и М
Снижение энергозатрат толстолистовых станов (ТЛС)
Выполнил:
ст. гр. ОМД-09-3у
Трофимов С.С.
Проверил:
доцент кафедры
Денищенко П. Н
Алчевск 2010 г.
Введение
Одним из условий успешной хозяйственной деятельности и развития металлургической отрасли в Украине является производство конкурентоспособных высокорентабельных видов металлопродукции. К таким видам металлопродукции в полной мере относится горячекатаный стальной листовой прокат, производимый на реверсивных и непрерывных станах, объем производства которого составляет миллионы тонн в год. При этом специалисты металлургических предприятий и профильных институтов постоянно работают над совершенствованием техники и технологии, стремясь максимально снизить затраты на производство как традиционно производимых, так и осваиваемых вновь видов металлопродукции.
Основными потребителями листового проката являются: судостроительное производство, машиностроение, производство труб больших диаметров для нефте и газовой промышленности, для изготовления ядерных реакторов и т.д.
Считается, что целесообразным и выгодным на ТЛС является прокатка листов шириной b≥2000 мм, по этому современные станы с длиной бочки валка Lб<3000мм не делают.
Основные требования к современным ТЛС:
- Широкий сортамент типоразмеров и марок стали;
- Высокая продуктивность;
- Высокое качество поверхности, высокая точность размеров и формы, высокий комплекс механических свойств;
- Низкий уровень энерго и материальных затрат на получение готовой продукции;
- Возможность автоматизации.
Снижение энергозатрат на получение готовой продукции положительно влияет на рентабельность прокатного производства, по этому стоит наряду с такими важными вопросами как увеличение выхода годной металлопродукции за счет улучшения качества листового проката, снижение расходного коэффициента стали и прокатных валков и др. Это выдвигает в ряд наиболее актуальных проблему научных исследований, обоснования и реализации эффективных ресурсосберегающих технологий производства горячекатаной стали на крупных листопрокатных комплексах.
Прокатный передел занимает 2 место, после доменного производства по затратам энергии на изготовление готовой продукции, причем 95% приходится на долю газа и электроэнергии.
В структуре себестоимости металлопроката в Украине затраты на топливно-энергетические ресурсы составляют 50%, в то время как для промышленно развитых стран этот показатель равняется 20%. Следует также отметить, что российская металлургия движется в направлении развития электрометаллургии, заменяющей технически устаревшие мартеновские печи, и строительства электрометаллургических мини-заводов, где производство 1 т стали требует до 150 кг условного топлива, тогда как на комбинате с полным металлургическим циклом для выплавки такого же количества металла его необходимо 600 кг.
В мире с 1997 по 2005 год было построено и введено в эксплуатацию 13 новых современных ТЛС. По 2 в США, Северной Корее, Китае и по одному – в Египте, Индонезии, Индии, Иране, Малайзии, Швеции и в Таиланде. Так же с 2005 года запустили два стана 5000 в России и еще один достраивают. Появляется всё больше и больше конкурентов на мировом рынке. По этому снижение затрат на производство 1т готового металлопроката, при сохранении высокого комплекса механических свойств – главная задача металлургии Украины.
Конкурентоспособность продукции ОАО "АМК" сейчас достигается тем, что заработная плата металлургов в среднем в 3-4 раза ниже, чем в странах ЕС и даже в России.
Экономия затрат энергии позволит держать планку конкурентоспособности отечественного проката на мировом рынке, а так же позволит повысить заработную плату, что в свою очередь, привлечет высококвалифицированных рабочих и инженеров специалистов на предприятия.
Совмещение НРС и прокатки
Основные энергозатраты прокатного производства приходятся на долю топлива (газа) и электроэнергии. Основные затраты энергии приходятся на период нагрева и подготовку перед прокаткой. При старом металлургическом цикле, с разливкой стали в изложницы, для экономии газа использовался горячий посад слитков в нагревательные колодцы обжимного цеха, т.е. температура их была порядка 500-600о С. Но этот резерв уже давно себя исчерпал.
Самым эффективным на сегодняшний день, в плане экономии энергии, стал способ транзитной прокатки, т.е. соединение непрерывной разливки стали (НРС) с прокаткой.
Почти все современные ТЛС при планировании и строительстве располагают рядом с МНЛЗ, что позволяет использовать тепло еще не остывших литых слябов в полном объеме и экономить значительные объемы энергии. Второй сильной стороной является то, что можно сократить целый передел - убрать обжимные станы, а значит сократить до 25% металла при угаре, обрези усадочной раковины и т.д. Геометрическая форма у литых слябов намного лучше и они имеют точные размеры, в литых слябах значительно меньше внутренних (ликвации, дендриты и др. дефекты, которые возникают в результате охлаждения слитков) и внешних (которые возникают в результате разливки стали) дефектов. Объединение МНЛЗ с ТЛС позволит так же сократить 2-3% металла, который уходит в окалину при нагреве слябов из обжимного цеха перед прокаткой.
Однако на действующих предприятиях этот способ имеет множество недостатков:
- Станы находятся на значительном расстоянии от МНЛЗ, что делает необходимым использование термосов.
- При прокатке из толстых слябов (H>220мм) относительно толстых и узких листов не возникает трудностей, но если сляб тоньше, края остывают настолько, что транзитная прокатка стает не возможной.
- Трудности с соблюдением температурного режима. Даже одинаковые слябы могут поступать в цех с различной температурой.
По этому целесообразно ввести горячий посад литых слябов в нагревательные печи. Это позволит нагревать металл намного быстрее, что сэкономит значительную часть топлива (до 30%) и уменьшит угар метала.
Горячий посад металла
прокатка сталь обжатие энергосберегающий
Выполненный ДонНИИчерметом анализ расхода энергоресурсов для стана 3600 металлургического комбината "Азовсталь" показал, что расход топлива составляет 4300 МДж/т готового проката, 60% тепловой энергии расходуется на нагрев слябов в методических печах. Расход электроэнергии в цехе составляет 335 МДж/т, 15-17% общих затрат электроэнергии расходуется на деформацию металла. Сравнение с аналогичными зарубежными станами показало, что для них характерен в 1,5-2 раза меньший расход топлива при несколько увеличенном расходе электроэнергии на прокатку, что экономически целесообразно при сложившемся уровне цен. Эффективным мероприятием, обеспечивающим снижение энергоемкости производства проката, является горячий посад непрерывнолитых слябов с МНЛЗ в методические печи стана. ДонНИИчермет спроектировал и разработал рациональный процесс транспортировки горячих слябов автослябовозами на базе усовершенствованной конструкции их платформ. Проведена опытно- промышленная прокатка 400 т слябов горячего посада (с использованием железно-дорожных платформ-термосов, подтвердившая возможность и целесообразность внедрения данной энергосберегающей технологии в комплексе МНЛЗ - стан 3600. В результате опытно-промышленных исследований зафиксировано снижение расхода топлива на 80-140 МДж/т листа при одновременном увеличении расхода электроэнергии на прокатку на 5,4 МДж/т при существующих режимах обжатия.
Оптимизация режимов обжатий
Проведенные ДонНИИчерметом расчеты показали, что при одинаковом числе проходов и производительности толстолистового стана в большинстве случаев имеется возможность снизить удельный расход энергии путем увеличения обжатий при параметре
и снижении обжатий в пропусках, где 
.Экспериментальные исследования, проведенные на стане 3000 металлургического комбината им. Ильича показали, что удельный расход энергии зависит от распределения обжатий в чистовой клети, где параметр формы очага деформации
.Как видно из таблицы 1, суммарный удельный расход энергии на прокатку листов из углеродистой стали в чистовой клети из подката 58мм на раскат сечением 9х1640мм при одинаково температурно-скоростных режимах составил для вариантов 1 (обычный режим прокатки) и 2 (усовершенствованный режим) составил соответственно 67 и 58 МДж/т.
Таблица 1 – Относительные обжатия и удельный расход энергии по проходам в чистовой клети стана 3000.
| Номер прохода | Относительные обжатия, % | Удельный расход энергии, МДж/т | ||
| 1 вариант | 2 вариант | 1 вариант | 2 вариант | |
| 1 | 28.5 | 28 | 7.86 | 7,04 |
| 2 | 26 | 34 | 7.72 | 11,1 |
| 3 | 28 | 38 | 9.96 | 15,02 |
| 4 | 30 | 36 | 14.08 | 16,72 |
| 5 | 38 | 15 | 26.4 | 6,08 |
Таким образом по варианту 2 за счет существенного снижения обжатий в последнем пропуске экономия энергии в чистовой клети достигает 15%.
Анализ существующих режимов обжатий на ТЛС показал, что для обеспечения одной и той же производительности может использоваться большое число вариантов схем прокатки. По этому оптимальными должны быть так же варианты, которые обеспечивают минимальный удельный расход энергии при заданной производительности стана.
Известно так же, что только около 50% энергии тратится на саму деформацию, остальная часть тратится на преодоление сил трения, реверс двигателя и т.д. Исходя из этого, рекомендуется так же уменьшить общее число проходов до технологического минимума или сократить количество проходов с малыми обжатиями.