Совершенствование технологии внепечного рафинирования сталей с целью повышения качества

К сожалению по ряду причин отсутствовала возможность проведения замеров концентрации сернистого газа над обрабатываемым ковшом. Но по некоторым данным около 5 % серы переходит из шлака в газ. Согласно расчету, проведенному в пункте 2.3.3, содержание серы в шлаке составляет 1 %. При массе шлака 2 т, масса серы составляет 100 кг. На 5 % приходится 5 кг серы. Из 5 кг серы образуется 10 кг или 3,5 м³ сернистого газа. В масштабах производства это количество сернистого газа очень велико.

В данной работе в пункте 2.1.2.5 и 2.3.4 было предложено провести мероприятия по уплотнению зазора между сводом и ковшом на установке «ковш-печь». Это мероприятие позволит устранить подсос воздуха в рабочее пространство над ковшом, т.е. снизится доступ азота и кислорода. При отсутствии газообразного кислорода протекание реакции образования сернистого газа станет невозможным.

Таким образом, проведение мероприятий по уплотнению свода на установке «ковш-печь» снимает вопрос об очистке отходящих газов и решает ряд технологических проблем.

Охлаждающая вода используется в замкнутом цикле, поэтому загрязнения природных водоемов не происходит.

Отработанный шлак, как и в предыдущем случае, вывозится в отвал.

5 Экономика и организация производства

5.1 Организация производственных потоков

В настоящее время в ЭСПЦ ООО «Уральская Сталь» (ОХМК) существует схема производственных потоков, представленная на рисунке 5.32.

Рисурок 5.33 - Схема производственных потоков

5.2 Структура управления электросталеплавильного цеха

В штат ЭСПЦ ООО «Уральская Сталь» (ОХМК) входят 675 человек, из них руководящий и служащий состав составляют 60 человек и 615 человек рабочие. Графически структура управления электросталеплавильного цеха представлена на рисунке 5.33.



Рисунок 5.34 - Структура управления электросталеплавильного цеха

5.3 Технологические меры, проводимые в цехе

Основной задачей работы «ковша-печи» - это получение продукции высокого качества с заданным химическим составом и заданной температурой, т.е. получение продукции высокого качества с заданными свойствами, по этому системам управления качеством продукции отводится первостепенное внимание. Целью данной работы является изменение является изменение конструкции существующей крышки «ковша-печи» с целью ликвидации подсосов воздуха, т.е. снижение концентрации азота и кислорода в рабочем пространстве печи.

Использование такой конструкции позволит:

· снизить расход раскислителя за счёт введения меньшег количества;

· предотвратить азотацию стали во время обработки;

· получать сталь с низким содержанием серы.

5.4 Расчет плановой калькуляции себестоимости

В таблице 5.46 представлена базовая калькуляция себестоимости стали выпускаемой в электросталеплавильном цехе ООО «Уральская Сталь».

Таблица 5.46 - Базовая калькуляция себестоимости стали 15ХСНДА

Статьи затрат	Цена, руб	Кол-во, т/т	Сумма, руб
1	2	3	4
1. Сырье и основные материалы, т
Чугун чушковый	2011,07	0,1000	201,1070
Лом	468,52	1,1740	550,0424
Ферросплавы:
Алюминий чушковый	19825,00	0,0019	37,6675
Ферротитан 20	7085,00	0,0010	7,0850
Ферросилиций 65	8189,00	0,0130	106,4570
Феррохром 025	13781,00	0,0060	82,6860
Ферромарганец	10709,00	0,0090	96,3810
Никель	129850,00	0,0020	259,7000
Феррониобий	224035,00	0,0001	22,4035
Итого ферросплавов		0,0330	612,3800
Итого сырья и основных материалов		1,2070	1170,3524
2. Отходы ( - ), т
Обрезь технологическая	317,81	0,0209	6,6422
Скрап	265,81	0,0174	4,6250
Угар	0,00	0,1067	0
3. Брак ( - ), т	305,31	0,0520	15,8761
Итого отходов и брака		0,1970	27,1434
Задано за вычетом отходов и брака		1,0100	1143,2090
4. Добавочные материалы
Агломерат	279,84	0,0008	0,2238
Известь	450,42	0,0740	33,3310
Плавиковый шпат	2751,23	0,0038	10,4546
Окатыши	816,33	0,0236	19,2653
Коксовая мелочь	506,95	0,0075	3,8021
Магнезитовый порошок	1758,13	0,0150	26,3719
Силикокальций	6435,37	0,0002	1,2870
Итого c учетом добавочных		1,1349	1237,9452
5. Расходы по переделу
5.1. Топливо
Газ природный, тыс.м	290,70	0,0311	9,0407
Электроды, т	43956,36	0,0067	294,5076
5.2. Энергозатраты
Эл-энергия, кВт.ч	174,45	0,6598	115,1021
Пар, ГДж	10,29	0,1619	1,6656
Вода оборотная, тыс.м	272,09	0,0633	17,2232
Продолжение таблицы 5.46
1	2	3	4
Сжатый воздух, тыс.м	29,29	0,2607	7,6359
Аргон, м3	1674,32	0,0017	2,8463
Кислород, м3	226,56	0,0102	2,3109
Итого энергозатрат			450,3325
5.3. Фонд оплаты труда			44,9900
5.4. Отчисления в общественные фонды			18,9300
5.5. Содержание основных фондов			152,8400
5.6. Сменное оборудование			18,2800
5.7. Ремонтный фонд			115,7200
5.8. Амортизация			27,1000
5.9. Внутрезаводские передвижения			19,4200
5.10. Прочие расходы			8,9100
Итого расходы по переделу			856,5223
6. Общезаводские расходы			317,0100
Итого затрат			2411,4775
7. Расходы на АКОС			28,0300
Производственная себестоимость			2439,5075

Время обработки стали на одном “печи-ковше” синхронизировано с выплавкой стали в одной ДСП.

Номинальное время определяется вычитанием из календарного простоев на холодных ремонтах

, (5.42)

где Т_к -календарное время, сут;

Т_х.р. - простои на холодных ремонтах, сут.

В таблице 5.47 приведен технический отчет работы ДСП №1 за 2002 г.

Таблица 5.47 - Технический отчет работы ДСП №1 за 2002 г

Капитальный ремонт, суток	4,2
Холодные простои, суток	10,5
Горячие простои, суток	112,7
Фактическое время работы, суток	237,6

Т_Н = 365 - 14,7 = 350,3 суток (8407,2 ч).

Фактическое время равно:

Т_Ф = 0,92 • Т_Н , (5.43)

где Т_Ф - номинальное время, сут.

Т_Ф = 0,92 • 350,3 = 322,3 сут (7734,6 ч)

С использованием усовершенствованной крышки «печь-ковша» расход раскислителя, т.е. алюминия снижается с 0,0019 до 0,0015 т/т. Расход ферротитана снижается с 0,0010 до 0,0008 т/т.

Расчет плановой калькуляции себестоимости, представленный в таблице 5.48 производился исходя из выше перечисленных мер по экономии алюминия и ферротитана.

Таблица 5.48 - Плановая калькуляция себестоимости стали 15ХСНДА

Статьи затрат	Цена, руб	Кол-во, т/т	Сумма, руб
1	2	3	4
1. Сырье и основные материалы, т
Чугун чушковый	2011,07	0,1000	201,1070
Лом	468,52	1,1740	550,0424
Ферросплавы:
Алюминий чушковый	19825,00	0,0015	29,7375
Ферротитан 20	7085,00	0,0008	5,6680
Ферросилиций 65	8189,00	0,0130	106,4570
Феррохром 025	13781,00	0,0060	82,6860
Ферромарганец	10709,00	0,0090	96,3810
Никель	129850,00	0,0020	259,7000
Феррониобий	224035,00	0,0001	22,4035
Итого ферросплавов		0,0330	604,4500
Итого сырья и основных материалов		1,2070	1161,005
2. Отходы ( - ), т
Обрезь технологическая	317,81	0,0209	6,6422
Скрап	265,81	0,0174	4,6250
Угар	0,00	0,1067	0
3. Брак ( - ), т	305,31	0,0520	15,8761
Итого отходов и брака		0,1970	27,1434
Задано за вычетом отходов и брака		1,0100	1133,8616
4. Добавочные материалы
Агломерат	279,84	0,0008	0,2238
Известь	450,42	0,0740	33,3310
Плавиковый шпат	2751,23	0,0038	10,4546
Окатыши	816,33	0,0236	19,2653
Коксовая мелочь	506,95	0,0075	3,8021
Магнезитовый порошок	1758,13	0,0150	26,3719
Силикокальций	6435,37	0,0002	1,2870
Итого c учетом добавочных		1,1349	1228,5973
5. Расходы по переделу
5.1. Топливо
Газ природный, тыс.м	290,70	0,0311	9,0407
Электроды, т	43956,36	0,0067	294,5076
5.2. Энергозатраты
Эл-энергия, кВт.ч	174,45	0,6598	115,1021
Пар, ГДж	10,29	0,1619	1,6656
Вода оборотная, тыс.м	272,09	0,0633	17,2232
Сжатый воздух, тыс.м	29,29	0,2607	7,6359
Аргон, м3	1674,32	0,0017	2,8463
Кислород, м3	226,56	0,0102	2,3109
Итого энергозатрат			450,3325
5.3. Фонд оплаты труда			44,9900
5.5. Содержание основных фондов			152,8400
5.4. Отчисления в общественные фонды			18,9300
5.6. Сменное оборудование			18,2800
5.7. Ремонтный фонд			115,7200
5.8. Амортизация			27,1000
5.9. Внутрезаводские передвижения			19,4200
5.10. Прочие расходы			8,9100
Итого расходы по переделу			856,5223
6. Общезаводские расходы			317,0100
Итого затрат			2188,2970
7. Расходы на АКОС			28,0300
Производственная себестоимость			2216,3270

5.5 Расчет прибыли от реализации продукции

Прибыль от реализации продукции рассчитывается по формуле /37/:

, (5.44)

где П - прибыль от реализации продукции, руб;

Ц - оптовая цена продукции, руб;

С - себестоимость продукции, руб;

Р - производительность, руб.

С учетом рентабельности равной 18,7 %:

П_баз = (2896,32 - 2439,51) · 420360 = 192,02 млн руб/год.

При расчете плановой прибыли оптавая цена оставалась прежней.

П_план = (2896,32 - 2216,33) · 420360 = 285,84 млн руб/год.

Рентабельность при этом составит 30,7 %.

Чистая прибыль:

ЧП=П·[1-(НП+ПН)], (5.45)

где ЧП - чистая прибыль,%;

НП - налог на прибыль, 24 %;

ПН - прочие налоги, составляющие примерно 15 %.

ЧП_баз = 192,02 · 0,39 = 74,88 млн руб/год.

ЧП_план = 285,84 · 0,39 = 111,48 млн руб/год.

5.6 Экономическая эффективность технологических решений

Таким образом экономия на одной тонне стали составит:

?Э^уд = С^баз - С^план, (5.46)

где С^баз - базовая себестоимость стали, руб/т

С^план - плановая себестоимость, руб/т

?Э^уд = 2439,5077 - 2216,3270 = 223,18 руб/т.

Фактический выпуск металла в ЭСПЦ ООО «Уральская Сталь» составил

Р_факт = 420360 тонн металла в год. Годовая экономия составит:

?Э^? = ?Э^уд • Р_факт (5.47)

?Э^? = 223,18 • 420360 = 93816239 руб / год.

При цене доллара США 29 рублей ?Э^? = $ 3235042,7 в год.

Суммарная стоимость материала и работ по уплотнению крышки на установке составляет $ 200000. Учитывая что в цехе имеется две установки «ковш-печь», то необходимо закупить два комплекта оборудования:

Z = 200000 • 2 = $ 400000.

Коэффициент экономической эффективности определяется по формуле:

Е = ; (5.48)

Е = = 8,09;

Таким образом, не дисконтированный срок окупаемости составляет:

, (5.49)

года.

5.7 Расчет точки безубыточности

Расчет точки безубыточности производится по формуле:

·Р_план, (5.50)

где Р - точка безубыточности, т/год;

С_пос - постоянные затраты в себестимости продукции, млн руб;

Ц - продажная цена единицы продукции, руб/т;

С_пер - переменные затраты в себестоимости продукции, млн руб;

Из калькуляции себестоимости:

С^план_пос = 803,65 руб/т

С^план_пер = 2216,33 - 433,52 = 1412,68 руб/т.

Точка безубыточности для планового периода:

Р = т/год.

График безубыточности изображен на рисунке 5.34.

В таблице 5.49 приведены технико-экономические показатели.

Y

Затр. руб/т

2896,32

2216,33

1412,68

803,65

Х

227698,31 420360 т/год

Рисунок 5.34 - График безубыточности

Таблица 5.49 - Технико-экономические показатели

Показатели	Базовые значения	Проектные значения
Годовой объем производства, т/год	420360	420360
Численность трудящихся, чел	639	639
Производительность труда, т/(чел·год)	658	658
Удельная себестоимость, руб/т	2439,51	2216,33
Точка безубыточности, т/год		227698,31
Чистая прибыль, млн руб/год	74,88	111,48
Годовой экономический эффект, руб/т		21,6
Срок окупаемости, год		0,046
Рентабельность, %	18,7	30,7

Выводы

1. Конкурентоспособность металла на внутреннем и внешнем рынке металлопродукции во многом определяется эксплуатационными свойствами (предел текучести, предел прочности, относительное удлинение при рабочих температурах и давлениях, достаточная вязкость и стойкость к хрупкому разрушению, а также свариваемость в полевых условиях) трубных и конструкционных марок стали, которые, как показали результаты анализа металловедческих исследований зависят главным образом от уровня содержания вредных примесей ([0] 20 ppm, [N] 50 ppm, [P] 50 ppm, [S] 20 ppm).

2. Для получения в металле ультранизких содержаний вредных примесей менее 150 - 200 ррм, была разработана комплексная технология глубокого рафинирования металлического расплава во внепечных агрегатах, включая установку «ковш-печь».

3. Результаты физико-химического анализа рафинирующих свойств шлаков различного состава позволили определить их сорбционные характеристики по отношению к фосфору и сере, при регулируемом уровне окисленности системы. При этом степень одновременного рафинирования стали от азота и серы может достигать R_Р = 93 %, R_S =91 % (при расходе смеси 10 кг/т).

4. Для осуществления данной технологии было предложено уплотнить свод УКП, производить вдувание порошкообразных синтетических шлаков и производить вакуумную обработку стали.

5. Результаты внедрения разработанных мероприятий приводят к существенному повышению экономических показателей производства, в частности чистая прибыль составляет 93,8 млн. руб.

Список использованных источников

1. Рафинирование расплавов 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.

2. Порошковая проволока для внепечной обработки металла. / А.Ф. Каблуковский, С.И. Ябуров, А.Н. Никулин и др. // Электрометаллургия. - 1998. № 3.

3. Качество толстолистового проката (штрипса) из новых низколегированных сталей и труб для магистральных трубопроводов. Всесоюзное совещание. Мариуполь 1989. - 50с.

4. Смирнов Н.А., Кудрин В.А. Теоретические предпосылки и опыт глубокого рафинирования стали от фосфора и серы. // Металлургия России и СНГ в 21 веке. Международная конференция. - М.: Металлургия, 1994. Т. 3.

5. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных трубопроводов. - М.: Металлургия, 1989. - 288с.

6. Хулка К., Петерс П., Хайстеркамп Ф. Тенденции разработки сталей для труб большого диаметра. // Сталь - 1997 - № 10.

7. Внепечное рафинирование и непрерывная разливка при производстве чистых сталей. // Новости чёрной металлургии за рубежём. - 1995. - № 2.

8. Уткин Ю.В. Обеспечение крупнейших государственных программ высококачественной металлопродукцией. // Чёрная металлургия России и стран СНГ в веке. Сборник трудов международной конференции. - М.: Металлургия, 1994. Т. 2.

9. Стали для газопроводных труб и фитингов. Труды конференции. - М.: Металлургия, 1985. - 480с.

10. Производство высокопрочных марок стали для применения в условиях крайнего севера. / К. Антлингер, Р. Шимбек , и др. Труды четвёртого конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация, 1997. с. 55-59.

11. Лузгин В.П., Близнюков С.А., Близнюков А.С. Влияние природы неметаллических включений на механические свойства трубной стали 10Г2БТ. // Сталь - 1995. - № 6.

12. Казаков С.В., Неретин А.А., Капнин В.В. Повышение качества трубного металла кальций алюминиевым реагентом. // Сталь - 1997. - № 6.

13. Штремель М.А. Решённые и не решённые задачи физики разрушения. Научные школы МИСиС-75 лет.

14. Свяжин А.Г., Романович Д.А. Фильтрация неметаллических включений. // Известия вузов. Чёрная металлургия. - 1997. - № 3.

15. Овчинников Н.А., Разумный П.К., Овсянников А.М. Перспективы производства особо чистой стали на АО ”Мариупольский металлургический комбинат”. Труды четвёртого конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация, 1997. с. 62-63.

16. Отчет о научно-исследовательской работе «Отработка технологии производства стали с массовой долей азота не более 0,007% в 100-тонных электродуговых печах ЭСПЦ ОАО «НОСТА»(ОХМК)».

17. Краморов А. Д. Производство стали в электропечах. - М.: Металлургия, 1964.

18. Григорян В.А., Стомахин А.Я., Понаморенко А. Г. и др. Физико - химические расчеты электросталеплавильных процессов. - М.: Металлургия. 1989.

19. Технологическое письмо по выплавке стали 13ХФА в ЭСПЦ № 21/в - 2530 от 06.11.2003.

20. Выплавка стали в основных дуговых электропечах. Технологическая инструкция. ТИ - 13657842 - СТ. ЭС - 44 - 2003.

21. Sigworth G. K., Elliott J. F. Metal Science, 1974, v. 8, p. 289 - 310.

23. Кудрин В. А. Внепечная обработка чугуна и стали. -М.: Металлургия. 1992.

24. Технологическое письмо по выплавке стали ВС-3 (18Г2ХФЮД) в ЭСПЦ № 21/в - 2541 от 10.11.2003.

25. Атлас шлаков. Перевод с немецкого. -М.: Металлургия. 1985.

26. Технологическое письмо по выплавке стали 09ГСФ в ЭСПЦ № 21/в - 2482 от 6. 03. 2002.

27. Ершов Г. С., Бычков Ю. Б. Свойства металлургических расплавов и их взаимодействие в сталеплавильных процессах. -М.: Металлургия. 1983. -216 с.

28. Явойский В. И., Кряковский Ю. В., Григорьев В. П. и др. Металлургия стали. -М.: 1983. -239 с.

29. Дюдкин Д. А., Гринберг С. Е., Маринцев С. Н. Оптимизация состава рафинирующего шлака «ковша - печи». «Саль». №5. 2003.

30. Поволоцкий Д. Я., Кудрин В. А., Вишкарев А. Ф. Внепечная обработка стали. -М.: МИСиС. 1995. -256 с.

31. Григорян В. А., Белянчиков Л. Н., Стомахин А. Я. Теоритические основы электросталеплавильных процессов. Издание 2-е. -М.: Металлургия. 1987. -271 с.

32. В. В. Болотников, А. И. Александров, М. К. Шакиров. Эффективное управление шлаковым режимом при внепечной обработке стали. «Сталь». №12. 1996.

33. Смирнов Н. А., Кудрин В. А. Рафинирование стали продувкой порошком в печи и ковше. -М.: Металлургия. 1986. -168 с.

34. ГОСТ 12.0.003-74. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - М.: Издательство стандартов, 1975.

35. Охрана труда и окружающей среды: Учебное пособие для практических занятий / Бриз В.Н. -М.: МИСиС, 1985. - 122 с.

36. Бабайцев И.В., Варенков А.Н., Потоцкий Е.П. Безопасность жизнедеятельности и экология. Учебное пособие по разделу в дипломной работе. - М.: МИСИС, 1997. - 60 с.

37. Бочков Д.А. Управление производством. Учебное пособие. - М.: МИСиС, 1998. - 68 с.

Размещено на Allbest.ru