10. Виробництво прокату. Вплив на довкілля.
Що таке металопрокат?
Прокат в металургії - це продукція, яку проводять на прокатних станах, шляхом гарячіше, теплого або холодного плющення.
Кожен з елементів сортаменту має свою назву і розмір, який привласнюється йому після процесу виробництва.
Для виготовлення певного виду виробу з металу слід «прокатувати» метал на спеціальних станах, які називаються прокатними. За допомогою спеціальних валиків, що обертаються, метал обжимається і, як наслідок, в результаті такої дії метал витягується і зменшується в перетині. Завдяки цьому процесу, вироби повинні прийняти певну форму, після чого готова металева продукція готова до реалізації. Прокат є дуже затребуваним, порівняно недорогим, а також найпоширенішим методом виробництва різних металевих виробів.
Існують різні способи прокату металу залежно від його фізичних властивостей. Наприклад, при обробці металу з високою пластичністю використовується холодний метод прокату. Цей спосіб застосовується у випадках, коли необхідно провести якнайтонший металевий лист.
Прокат починається з отримання початкових заготовок – блюмів і слябів. Блюми і сляби — є напівпродуктом, призначеним для подальшого плющення.
Заготовки квадратного або близького до нього перетину, що отримуються на блюмінгах, називають блюмами. Найбільший перетин блюмів 450x450 мм, найменше 140x140 мм. В основному блюми застосовують як початкові заготовки на великосортних станах для плющення крупних профілів сортової сталі і на станах заготівок. В окремих випадках на блюмінгу прокатують фасонні заготовки для крупних балок, швелерів і інших фасонних профілів.
Заготовки прямокутного перетину, з відношенням ширини до товщини рівним 3—12 називають слябами і отримують їх в сосновном на слябінгах, але іноді і на блюмінгах. Необхідний сортамент слябів визначається потребами листових станів для гарячого плющення листової сталі. Найбільша товщина слябів досягає 350мм, а найбільша ширина 2300 мм. Маса блюмів досягає 10-25 т, слябів — 40-45 т.
Устаткування
Залежно від сортаменту блюмів, продуктивності, схеми плющення і розташування устаткування прокатні стани можна розділити на блюмінги і слябини. Найбільше розповсюдження як стани заготівок для плющення блюмів і слябів отримали двохвалкові реверсивні блюмінги одноклетевые.
Блюмінг, блуминг (англ. blooming), високопродуктивний прокатний стан для обтискання сталевого злитка великого поперечного перетину масою до 12 т і більш в блюм. В деяких випадках блюмінг використовують для плющення слябів, а також фасонних заготовок (для крупних двотаврових балок, швелерів і ін.).
Слябінг (англ. slabbing), високопродуктивний прокатний стан, призначений для обтискання великих злитків (масою до 45 т) в крупні плоскі заготовки — сляби, що є напівпродуктом для виготовлення широких листів. На відміну від блюмінга і блюмінга-слябінгу, слябінг — вузькоспеціалізований стан з двома парами валків — горизонтальними і вертикальними; встановлюється на металургійних заводах, в прокатних цехах яких є високопродуктивні листові стани.
Технологічна схема виробництва прокату із звичайного зливка
Схема надана на рис.1.
Різновиди прокату. Прокат дуже різноманітний. Для розгляду всіх можливих його видів існує класифікація, яка ділить прокатні вироби залежно від: форми і розмірів поперечного перетину, від складності поперечного перетину, від абсолютних розмірів профілю, від виду обробки поверхні. Розрізняють листовий металопрокат і прокат у вигляді різних профілів поперечного перетину виробу. Виділяють прокат з неіржавіючої сталі. Всі названі способи класифікації цікаві фахівцям, що працюють в металургії і машинобудуванні, а також замовникам прокату.
Шкідливі викиди прокатних цехів в атмосферу
У прокатному виробництві, як і в решті виробництв, є організовані технологічні і неорганізовані викиди. Основне джерело технологічних викидів - нагрівальні колодязі, печі і машини вогняної зачистки. Джерела неорганізованих викидів: нагрівальні колодязі під час відкриття кришок, нагрівальні печі при недостатній тязі, робочі кліті, ножниці для різання металу, вогняна і механічна зачистки заготовок, видалення шлаку в шлакових коридорах у нагрівальних пристроїв і ін.
Викиди цехів гарячого плющення
Основним джерелом організованих шкідливих викидів в цехах гарячого плющення є нагрівальні печі і колодязі. Нагрівальні пристрої опалюються природним, коксівним, доменним газами і їх сумішшю. Деякі печі трубопрокатних цехів опалюються рідким паливом - мазутом. Кількість продуктів згорання в нагрівальних печах і колодязях залежить від теплової роботи цих агрегатів і складає 700-1000 м3/т металу, що нагрівається. При спалюванні природного газу в нагрівальних пристроях повітря практично не забруднюється. При спалюванні сірковмісного палива (мазуту, коксівного і коксодоменного газів) в атмосферу поступає сірчистий ангідрид, кількість якого залежить від змісту сірі в паливі і його витрати.
Рис. 1. Технологічна схема виробництва прокату
Неорганізовані викиди цехів гарячого плющення
Шкідливі неорганізовані викиди у відділеннях нагрівальних колодязів виділяються з осередків (під час відкриття кришок колодязів) і шлакових коридорів (під час видалення шлаку).
При недостатній тязі у відходять газах нагрівальних колодязів, що прориваються, міститься окисел вуглецю в кількості до 150 г/т прокату. Питомі викиди пилу в прокатних цехах блюмінга і слябінгу складають 50 г/т, через витяжні ліхтарі викидається 15% цієї кількості, тобто приблизно 11 г/т прокату, при цьому відділення нагрівальних колодязів припадає на частку 7 г/т, а на відділення стану 4,г/т.
У шлакових коридорах нагрівальних колодязів рекуперативного типу загазованість незначна, запилена також невелика - в середньому 2-8 мг/м3. Проте при спуску шлаку запилена біля ковшів підвищується до 15-20 міліграма/м.
Неорганізовані викиди листопрокатних і великосортних цехів містять окисел вуглецю і пил.
Технологічні викиди у відділеннях вогняної зачистки металу
Загальна питома кількість окислу вуглецю, що виділяється з пічного відділення при недосконалій конструкції горелочных пристроїв і недостатній тязі (вибивання газів з робочого простору), складає до 200 г/т прокату. Питома кількість пилу, що виділяється через ліхтарі, складає в середньому до 16 г/т прокату і до 0,27 г/м2 прокатуваного листа. Загальна питома кількість пилу, що виділяється при плющенні металу, складає 100 г/т, або 1,8 г/м2 .
Для видалення поверхневих дефектів з прокатних заготовок застосовують вогняну зачистку на спеціальних машинах вогняної зачистки (MOЗ). Питомий об'єм газів, що відсисаються від МОЗ слябінгу, в середньому складає 35 м3/м2 поверхні сляба, а від блюмінга 45 м3/м2 поверхні блюма (при глибині шару, що зачищається, 2-3 мм). Ці об'єми відповідають 5-6-кратному розбавленню повітрям, що підсмоктується через газоогорожний пристрій, і можуть бути зменшені в результаті поліпшення конструкції витяжної парасольки.Питомі величини шкідливих речовин, що викидаються з продуктами згорання від МОЗ, віднесені до 1 м2 поверхні заготівки при глибині зачистки 1 мм, що зачищається, при об'ємі газів 13 м3 (м3*мм) і витраті кисню, що відсисаються, в період зачистки 3,3 м3/(м2- мм) складають, г: пил 40; З 0,8; S02 0,4; NO 0,5.
Процес травлення окалини полягає у видаленні окалини з поверхні металу шляхом обробки її розчинами. При тому, що труїть, окрім оксидів, розчиняються і метали. При цьому утворюється водень, який, віддаляючись з ванни у вигляді бульбашок, захоплює з собою деяку кількість травильного розчину, що визначає склад шкідливих викидів.
На багатьох підприємствах проблему знепилювання намагалися вирішити, застосовуючи гидрообеспыливание, здійснюване за допомогою форсунок з тонким розпилюванням води, механічним і пневматичним, рівномірним зрошуванням місць пылевыделения через дірчасті труби і тому подібне Проте такі способи не дали позитивних результатів.
Забруднення води в прокатному виробництві
Якнайкращі результати досягаються при змиві пилу компактним струменем води в місці її освіти. Вода подається на прокатуваний метал в місці виходу його з валків і відводиться по спеціальному жолобу. При прокаті листа завтовшки 2 мм ступінь знепилювання 98—99 %. При цьому додаткового, небажаного охолоджування листа практично не відбувається. При гідрозмиві орієнтовна витрата води рівна, м3/ч: на блюмінгу 40, слябінгу 30, на одну кліть листового стану 6—10, безперервного сортопрокатного стану і на один прохід на стані розкатування.
Підвищення продуктивності праці в машинобудівній промисловості спричинило до пошуку досконаліших ЗОР (змащуючі і охолоджуючі рідини). У зв'язку з цим виникла гостра необхідність в створенні методичних підходів до прискореної оцінки токсичності і небезпеки ЗОР на стадії їх розробки.Аналіз результатів спеціально проведеного дослідження свідчить, що, як правило, ЗОР малотоксичні при введенні в шлунок і внутрішньочеревно; вони допущені до виробничих випробувань.Проте застосування ЗОР у ряді виробництв супроводжується високими температурними режимами, що може вести до деструкції мастил і утворення багатокомпонентних газо-паро-аэро-зольных сумішей. Останнє вимагає спеціального вивчення в плані гігієнічної оцінки застосування ЗОР.
Види металопрокату (класифікація для необов'язкового розгляду)
Прокат розрізняють по сортаменту. Сортамент - це сукупність прокатних профілів. Профіль - це форма поперечного перетину прокатного виробу. Вони відрізняються формою і розміру.
1. Листовий (лист, смуга (рулон), штрипс):
гарячекатані тонкі (товщина до 4 мм);
гарячекатані товсті (товщина понад 4 мм);
холоднокатані (листи всіх розмірів);
Профнастіл - це стінний або покрівельний матеріал для зовнішніх огорож, стенів і дахів.
2. Сортовий:
простий (коло, квадрат, шестигранник, смуга плоского перетину);
арматура – це виріб з металу, вживаний для армування залізобетонних конструкцій;
фасонний.
а.) загального (масового) споживання (кутовий профіль, швелери, двотаврові балки та інші);
б.) спеціального призначення (рейки железнодорожные широкої і вузької колії, рейки трамвайні, профілі с/х машинобудування, суднобудування, нафтовий і електропромисловості).
Прокат розрізняють за розміром профілю сортовий прокат ділиться на:
великий - кругла сталь діаметром 80-250 мм, квадратна сталь із стороною 70-200 мм, періодичні арматурні профілі № 70-80, кутова сталь з шириною полиць 90-250 мм, швелери і двотаврові балки звичайні і полегшені заввишки 360-600 мм, спеціальні широкополочные двутавры і колонні профілі заввишки до 1000 мм, шестигранна сталь до № 100, рейки железнодорожные з масою 1 м довжини 43-75 кг, смугова сталь шириною до 250 мм і др.;
середній - круглі діаметру 32-75 мм, квадратні із стороною 32-65 мм і шестигранні до № 70, сталевий періодичний арматурний профіль № 32-60, двотаврові балки заввишки до 300 мм, швелери заввишки від 100-300 мм, рейки вузької колії Р18-р24, штрипсы перетином до 8x145 мм, різноманітні фасонні профілі галузевого призначення і др;
дрібний - кругла сталь діаметром 10-30 мм, квадратна сталь із стороною 8-10 мм, періодичний арматурний профіль № 6-28, кутова сталь з шириною полиць 20-50 мм, швелери № 5-8, смугова сталь шириною до 60 мм, шестигранна сталь до № 30 і різноманітні фасонні профілі галузевого призначення еквівалентних розмірів.
Прокат розрізняють за типом обробки поверхні прокату
За типом обробки поверхні прокат ділиться на:
шліфований;
дзеркальний;
що калібрується;
матовий.
Листовий металопрокат розрізняють по товщині: він може бути гарячекатаним тонким (товщина листа не більше 4 мм) і товстим (з товщиною листа тієї, що перевершує 4 мм). Також буває холоднокатанный листовий металопрокат (будь-якої товщини) і профнастил, використовуваний для покриття стенів, крівлі і огорож).
Неіржавіючий прокат: листи, круги, квадрати, труби, шестигранники, стрічки