Розробка заходів що до зменшення впливу мартенівського виробництва на навколишнє середовище
Мартенівський спосіб є основним способом отримання сталі. Головна його перевага - велика універсальність як в сенсі виплавки широкого сортаменту вуглецевих і легованих сталей, так і в сенсі споживаних вихідних матеріалів. У мартенівських печах можна переробляти переробні чавуни будь-якого складу як у твердому, так і в розплавленому стані, різний лом і вводити в шихту інші добавки (руду, окалину і т.п.).
Вихід придатної сталі, завдяки невеликому угару, при мартенівської плавці вище, ніж при конверторній межі , і становить 90-96% металевої завалки.
Недоліком мартенівського способу отримання сталі є велика тривалість плавки, що перевищує кілька годин, і велика витрата палива особливо при роботі на твердій завалці.
Отримання сталі в дугових електричних печах має незаперечні переваги, найважливішими з яких є дуже висока якість одержуваної сталі, можливість виплавляти будь-які марки сталі, включаючи високолеговані, тугоплавкі і жароміцні. Плавка в електричних печах дає мінімальний угар заліза в порівнянні з іншими сталеплавильними агрегатами і, що особливо важливо, мінімальне окислення дорогих легуючих присадок завдяки нейтральній атмосфері в печі. Слід зазначити зручність регулювання температурного режиму і легкість обслуговування цих печей [12,5].
Недоліком виплавки сталі в дугових електричних печах є потреба у великій кількості електроенергії і висока вартість переходу на електросталеплавильне виробництво, так як на 1 т сталі при твердій завалці витрачають від 600 - 950 кВт електроенергії. Тому дугові електричні печі застосовують головним чином для отримання високолегованих та інших дорогих сортів сталі, призначених для відповідальних виробів.
Мартенівське виробництво ВАТ "ДМЗ" спеціалізується на виробництві вуглецевих, конструкційних, низьколегованих і легованих марок сталей.
Метою технічного переозброєння сталеплавильного виробництва є:
- виведення з експлуатації фізично та морально застарілого обладнання та заміна його на сучасне електросталеплавильне виробництво;
- розширення сортаменту в бік збільшення частки якісних марок сталей;
- підвищення якості продукції за рахунок позапічної обробки, вакуумної обробки і розливання сталі на машині безперервного лиття заготовок;
- підвищення продуктивності праці;
- зниження енергоємності продукції за рахунок застосування найбільш сучасних електропечей, установок "піч-ковш", установки вакуумно - кисневого зневуглецювання і машини безперервного лиття заготовок;
- підвищення конкурентоспроможності продукції;
- збільшення експортних можливостей продукції;
- збільшення умов праці та підвищення техніки безпеки виробництва.
Технологічні рішення реконструкції сталеплавильного виробництва ВАТ "ДМЗ" характеризується підбором високоякісного та високопродуктивного обладнання та систем, здатних забезпечити виключно ефективні показники при скороченні чисельності робочої сили, що залучається до експлуатації основного виробництва, та при низьких показниках питомого енергоспоживання, перетворюють сталеплавильне виробництво ВАТ "ДМЗ" і високо конкурентну продуктивну одиницю [17].
Отримання сталі в електричних печах з року в рік збільшується, тому що в них можна одержати більш високу температуру і відновну або нейтральну атмосферу, що дуже важливо при виплавці високолегованих сталей.
Для виробництва сталі найбільш часто застосовують дугові трифазні електричні печі, місткість яких може досягати 270 т.
Піч складається з металевого кожуха циліндричної форми і сферичного або плоского дна. Всередині піч футерованих вогнетривкими матеріалами. В основних печах подин викладається з магнезитові цегли, зверху якого робиться набивний шар з магнезиту або доломіту (150 - 200 мм).
Завантаження печей виробляють через вікно (за допомогою мульди ) або через склепіння (з допомогою завантажувальної сітки). Після завантаження печі електроди опускають на металеву шихту, попередньо засипавши її зверху вапном у кількості 2-3% від маси завантаженого в піч металу. Вапно сприяє рівному горінню дуги, захищає матеріали від поглинання газів і швидше утворює шлак. Плавлення ведуть при найбільшої потужності печі (на найвищих ступенях напруги), щоб швидше створити в печі рідку фазу [11].
Ще до повного розплавлення шихти в піч засипають вапно і залізну руду, звичайно близько 1 % від маси металу, для отримання в першому періоді плавки окисного шлаку. Через 10 - 15 хв. після завантаження руди з печі завантажують 60 – 70 % шлаку, з ним видаляється більша частина фосфору так само, як і при плавці в мартенівської печі, переважно у вигляді фосфатів заліза.
Після скачування шлаку в піч знову засипають вапно (1,0 - 1,5 % від маси металу), повністю розплавляють і нагрівають метал і порціями засипають залізну руду і вапно. У міру підвищення температури підсилюються окислення вуглецю і кипіння ванни, що, як відомо, сприяє видаленню з металу розчинених у ньому газів і неметалічних включень.
У період кипіння для повного видалення фосфору з металу кілька разів зливають шлак. Замість злитого шлаку наплавляється новий. Шлаки окисного періоду на заводах називають чорними, так як присутні в них оксиди заліза фарбують їх у чорний колір.
Після того як зміст вуглецю в металі досягає нижньої межі заданої марки, а вміст фосфору знижується до 0,015 %, шлак знову видаляють і дають ванні «прокипіти» 25 хв., без присадки руди (тобто. проводять чисте, або без рудне, кипіння). Після цього починають відбудовний період плавки. Він починається завантаженням у піч суміші вапна, плавикового шпату CaF2 та дрібного коксу для появи вже відновного шлаку. Існуюча в металі ванни закис заліза і марганцю при цьому починає переходити в шлак і відновлюватися наявними у шлаку вуглецем коксу. Після побіління шлаку в нього вводять більш сильні відновники - алюміній [17].
Відмінною особливістю виплавки сталі в електричних печах є активне розкислювання шлаку, що приводить до дифузійного розкислення металу, безперервно що віддає розчинений в ньому закис заліза за рахунок дифузії її у відбудовний шлак. Такий метод розкислення запобігає забрудненню металу неметалевими включеннями, що виділяються при розкисленні.
При виплавці сталі в дугових електричних печах іноді застосовують карбідні шлаки, що мають більш високі відновні здібності, ніж білі. Для утворення карбідного шлаку в печі підвищують температуру, переводячи піч на більш високу ступінь напруження, і збільшують завантаження вапна, плавикового шпату та особливо дрібного коксу в порівнянні з їх дозуванням для утворення білого шлаку. Такий шлак володіє більшою розкислювальною здатністю, ніж білий, тому що в ньому міститься карбід кальцію і менше оксидів заліза. Витяг металу під карбідним шлаком значно знижує вміст кисню в металі не тільки за рахунок дифузії закису заліза в шлак, а й її відновлення. При цьому ще успішніше йде і видалення в шлак сірки.
Тривалість виплавки сталі в дуговій печі складає 6 - 5 год., і залежить від її потужності і конструкції, що виплавляється марки сталі, а також характеру вихідної сировини. Якщо шихта вимагає окислення домішок, то тривалість періоду в залежності від кількості домішок становить від 40 - 80 хв.
На поетапній реконструкції мартенівського цеху ЗАТ «ДМЗ» передбачається установка дугового сталеплавильної печі ємністю 150т ( ДСП - 150) з трансформатором потужністю 80 МВА на продуктивність 990 тис. Т / рік з газоочисткою. Всі мартенівські печі виводяться з експлуатації. Сталь, що виплавляється розливається:
- на вертикальній УНРС (продуктивність 600 тис. т /рік слябів);
- на радіальній МБЛЗ (продуктивність 390 тис. т/рік на злитки).
У цеху виплавляється широкий сортамент вуглецевих, конструкційних і легованих сталей з застосуванням для продувки ванни киснем.
Для виробництва сталі в якості шихти застосовується сталевий брухт, чавун передільний,вапно,феросплави, легуючі добавки, флюси. Для сталей спеціального призначення передбачена вакуумна обробка сталі.
Основним джерелом забруднення атмосфери є електропіч.
Видалення пічних газів від ДСП-150 проводиться через водоохолоджуваний патрубок у зводі печі, камеру осадження пилу, газохід на газоочистки з рукавними фільтрами.
З викидаємими після очищення газами в атмосферу поступають пил, що містить до 65 % оксидів заліза, а також двоокис азоту, сірчистий ангідрид, оксид вуглецю.
Викид шкідливих речовин вкрай нерівномірний по періодах плавки, максимум пиловиділення припадає на період плавлення і продувки ванни киснем.
Частина утворюється в процесі плавки запилених газів через нещільності затвора між склепінням і піччю, зазори між склепінням і електродами, завалочне вікна виділяються в цех і через витяжний зонт, встановлений над піччю, яка відсмоктує на газоочистки (загальну, як для організованих і неорганізованих викидів печі,так і аспіраційних викидів від системи подачі шихтових матеріалів у ДСП-150). Після очищення від пилу газоповітряна суміш через трубу викидається в атмосферу [5].
Час інтенсивного пиловиділення становить для ДСП-150 приблизно 0,5 год. на плавку. В інші періоди плавки пиловиділення незначні.
Для виплавки сталі потрібно переміщення великих кількостей сипучих матеріалів, що пов'язане з їх пересипанням на конвеєрних лініях і пило виділення при цьому. Крім того, для обслуговування електропечі необхідно приготування різних вогнетривких мас, їх сушка, для чого потрібні сипучі вогнетривкі матеріали.
Після розливання лита заготівка з МНЛЗ (товарна продукція) відправляється відразу споживачеві.
Обріз та скрап, отримані в процесі виплавки і розливання сталі застосовуються у власному виробництві. Залізовмісний пил установки «піч-ківш» і ДСП-150 окомковивається і утилізується у сталеплавильному виробництві.Всі залізовмісні відходи брикетуються і використовуються в доменному виробництві.
Сталеплавильний шлак направляється на шлаковий двір, де переробляється з метою отримання металу. Метал відправляється у виробництво. Відпрацьований рядовий шлак відправляється стороннім споживачам.
Для технології виробництва і розливання сталі використовується найбільш передове устаткування як з техніко - економічної, так і екологічної точок зору.
Для ведення оптимального технологічного процесу плавки в електропечі передбачається автоматизована система управління технологічним процесом (АСУТП). При цьому будуть забезпечені оптимальні витрати і співвідношення кисню і природного газу, що дозволяють значно знизити енергоємність продукції і викиди оксидів азоту в атмосферу.
Всі ці особливості, як технологічні, так і конструктивні значно знижують виділення неорганізованих викидів і дозволяють використовувати для очищення виділившуюся пилогазоповітряної суміші газоочистки меншої продуктивності, ніж для звичайних електропечей.