Оборудование и технология производства ферросплава марки ФС45 в условиях предприятия ОАО 'ЧЭМК' в закрытой рудовосстановительной печи мощностью 24 МВа
ЮУрГУ
Кафедра ПМП
Курсовая работа
Оборудование и технология
производства ферросплава марки ФС45 в условиях предприятия ОАО «ЧЭМК» в
закрытой рудовосстановительной печи мощностью 24 МВа
Разраб. Темирова К.А.
Провер. Мальков Н.В.
Утверд. Мальков Н.В.
Аннотация
Темирова К.А. Оборудование и технология производства ферросплава марки
ФС45 в условиях предприятия ОАО «ЧЭМК» в закрытой рудовосстановительной печи
мощностью 24МВа.
Челябинск: ЮУрГУ, кафедра ПМП; 2012, 45 стр., 4 иллюстрации, 18 таблиц.
Библиография литературы - 6 наименований, 1 лист назначения, химического
состава ферросплава, 1 лист чертежа ф. А4, один лист технологической схемы
производства сплава, 1 лист результаты расчетов шихты и химического состава
продуктов плавки, 2 лист спецификаций.
В квалификационной работе рассматривается процесс получения ферросплава
ФС45 в условиях предприятия ОАО «ЧЭМК» углеродотермическим способом в
рудовосстановительной печи. Также мною выполнены расчет плавильного агрегата
(расчет геометрии и тепловой расчет футеровки), расчет шихты для производства
сплава и химического состава продуктов плавки. Рассмотрены вопросы: охрана
труда и техника безопасности, охрана окружающей среды.
Содержание
Введение
1. Характеристика завода, его сырьевой и энергетической базы
. Общая схема производства на заводе и сортамент
производимого металла
. Характеристика цеха №7
. Основное технологическое оборудование цеха №7
. Назначение выплавляемого сплава. Основание способа
производства
. Технологическая схема и технология производства ферросплава
ФС45
. Расчет плавильного агрегата (Расчет геометрии. Тепловой
расчет футеровки)
8. Расчет шихты для производства сплава и химического состава
продуктов плавки
. Охрана труда и техника безопасности. Охрана окружающей
среды
Заключение
Библиографический список
Приложения
Введение
В конце 1920 - начале 1930-х гг. нарождающаяся в стране тяжелая
промышленность испытывала высокую потребность в качественных сталях. В связи с
этим правительство приняло решение о строительстве в Челябинске электротермического
комбината. 7 ноября 1929 состоялась закладка фундамента ферросплавного завода,
главного звена будущего комбината, в составе которого предполагалось построить
также электродный и абразивный заводы. Ровно через год вступила в строй 1-я электропечь.
Торжественный пуск предприятия состоялся 25 июля 1931.
Партия и правительство высоко оценили труд строителей, которые возвели
1-й в стране завод ферросплавов в рекордно короткие сроки: директор
строительства Н. Ф. Захаров, главный инженер С. В. Семенов, главный
металлург А. П. Сергеев, каменщик П. А. Шакурин и бригадир-монтажник А.
С. Ермолаев были награждены орденами Ленина. 29 октября 1931 электротермический
комбинат был переименован в электрометаллургический.
В 1932 челябинские электрометаллурги перекрыли проектную мощность. До
конца 1933 электрометаллургический комбинат был единственным предприятием в
стране по производству ферросилиция, феррохрома и ферровольфрама. Практически
вся нагрузка по выпуску ферросплавов в СССР легла на коллектив комбината в годы
войны. Челябинцы с задачами по обеспечению металлургической промышленности
легирующими металлами справились, увеличив по сравнению с 1940 выпуск
ферросплавов в 2 раза. За доблестный труд в годы Великой Отечественной войны
коллектив комбината. был награжден орденом Ленина (1945).
В послевоенное время комбинат неоднократно реконструировался; возводились
новые цехи, которые оснащались более совершенным и производительным
оборудованием. В 1981 по случаю 50-летия ЧЭМК был награжден орденом Трудового
Красного Знамени. В 1998 ему было присвоено звание “Лучшее предприятие
металлургической отрасли РФ”. Электрометаллургический комбинат производит более
70 видов ферросплавов и лигатур и по объему реализации продукции в денежном
выражении занимает 3-е место в экономике области. С учетом того, что
металлургическое производство является одним из наиболее вредных, на
предприятии осуществляется комплексная программа по оздоровлению окружающей
среды.
В 2000 суммарная масса выбросов в атмосферу вредных веществ по сравнению
с 1990 сокращена в 2,4 раза. Перевод водоснабжения на замкнутый цикл полностью
исключил промышленные стоки в р. Миасс. ЧЭМК располагает собственной
оздоровительной базой, в которую входят поликлиника, санаторий-профилакторий,
база отдыха “Смолино”, дом отдыха “Сугояк”, детский оздоровит. лагерь
“Акакуль”, плавательный бассейн.
У предприятия также имеется ДК. Челябинский электрометаллургический
комбинат является крупнейшим производителем ферросплавов в Европе и поставляет
свою продукцию не только отечественным производителям высококачественных сталей
(“Северсталь”, “Ижорские заводы”, “Серп и молот”, “Электросталь”, “Красный
Октябрь”, “АвтоВАЗ”, “Автодизель”, “Амурсталь” и др.), но и в США, Японию,
Канаду, Южную Корею - всего в 18 стран мира.
1. Характеристика завода, его сырьевой и энергетической базы
Челябинский электрометаллургический комбинат - крупнейший производитель
ферросплавов в России, способный полностью обеспечить потребности отечественной
металлургии.
На предприятии трудятся около 8 тысяч человек. В его составе свыше 50
структурных подразделений ферросплавного и электродного производства. Среди них
7 ферросплавных цехов, 6 цехов по производству электродной продукции, цех
обжига известняка, два цеха по переработке шлаков, железнодорожный и
автотранспортные цеха, цех сетей и подстанций, центральная заводская
лаборатория и ещё три десятка вспомогательных цехов и участков. Ферросплавы
выплавляются в 33 электродуговых печах мощностью от 3,5 до 33 МВА. Ежесуточно
комбинат потребляет свыше 9 млн. кВт*ч электрической энергии.
Ассортимент выпускаемой продукции включает в себя более 120 наименований
ферросплавов и лигатур, более 40 изделий электродного производства.
Продукция цехов и участков по переработке отходов основного производства
находит широкое применение в лакокрасочной и резинотехнической промышленности,
в дорожном и жилищном строительстве, в сельском хозяйстве. [1]
Сырьевая
база комбината
Для производства ферросилиция применяют следующие шихтовые материалы:
- кварцит,
- стружка,
железорудные окатыши,
в качестве восстановителя - коксовый орешек, полукокс и другие
виды углеродистых восстановителей,
в качестве разрыхлителей - кора и древесная щепа, известь.
Кварцит. Основными поставщиками ЧЭМК кварцита являются Антоновский ГОК.
Вначале на ОАО «ЧЭМК» для производства кремнистых сплавов использовались
кварциты Бакальского месторождения, которое находится, также в Челябинской
области в 270 км от предприятия. Однако, несмотря на 50-летний опыт
использования и удовлетворительное качество бакальского кварцита, в 2004 году
ЧЭМК переключился на другой вид кварцитов, добываемый на Антоновском
месторождении, которое находится в Кемеровской области (Сибирь) в 1710 км от
предприятия. Причинами перехода на антоновский кварцит явились более высокая скорость
восстановления данного вида сырья по сравнению с бакальским кварцитом и меньшее
количество шлакообразующих примесей, которые приводят к образованию жидких
шлаков, снижающих скорость восстановления. Кроме того, пониженное содержание
глинозема в антоновском кварците позволили производить ферросилиций с низким
содержанием алюминия без дополнительных затрат на внепечную обработку.
Таким образом, внедрение технологии выплавки ферросилиция различных марок
с использованием кварцита Антоновского месторождения взамен бакальских
кварцитов позволило увеличить производительность печей, снизить потери кремния
и удельный расход электроэнергии.
Угли коксующиеся. В качестве восстановителей
используются кокс, челябинский коксик (коксовая мелочь).
Материалы-разрыхлители. При производстве извести
используется известняк Сухореченского месторождения.
Электроды. В восстановительных ферросплавных
печах применяют самоспекающиеся непрерывные электроды, причем формирование
электрода (обжиг и спекание электродной массы) происходит в процессе работы
ферросплавной печи. Эти электроды в три раза дешевле графитированных
электродов, применяемых в дуговых сталеплавильных печах.
Металлолом. Одним из основных материалов для металлургического
производства является металлический лом. Примерно треть всего количества лома
составляют собственные отходы. Остальная часть складывается из отходов,
возвращаемых заводами - потребителями.
Огнеупоры и огнеупорные массы. Угольные блоки и огнеупоры различных
марок поступают с собственного производства.
. Общая схема производства на заводе и сортамент
производимого металла
Рассмотрим кратко цех и технологию производства необходимого нам
ферросплава.
Ферросилиций выплавляется как в открытых печах с обеспыливанием отходящих
газов в сухих рукавных фильтрах, так и в закрытых сводом печах, оборудованных
системой мокрой газоочистки. Он производится в цехе №2 на печах №№12, 13, 15
(ФС75); в цехе №7 на печах №41, 43-48 (печи 41, 45, 46, 48 - ФС65, печь 43 -
ФС45, печи 44, 47 - ФС45, ФС65); в цехе №8 на печи №53 (ФС65).
Выплавка ведется в рудотермических печах непрерывным процессом с закрытым
колошником, постоянной завалкой шихты (кварцит, кокс, уголь, стружка, щепа) и
периодическим выпуском металла и шлака в один футерованный ковш. Шлак
составляет 5-7% от массы сплава. [1]
Процесс выплавки ферросилиция основан на восстановлении кремния из его
диоксида в кварците углеродом кокса и угля и сплавлении его с железом стальной
стружки. Восстановлении кремнезема кварцита твердым углеродом восстановителей
идет по реакции
2 + 2С = Si + 2СО,
Шихта, используемая при выплавке ферросилиция: кварцит, восстановитель
(кокс, каменный уголь), стружка, щепа.
Кварцит и восстановитель дробятся и рассеваются, стружка и щепа подаются
без дополнительной подготовки. Шихта поступает в печные бункера, из которых она
по труботечкам поступает в печь.
Выпущенный в ковш ферросилиций разливают на разливочной машине (цехи №7,
№8) или на изложницы (цех №2). [2]
. Характеристика цеха №7
Цехи по производству ферросилиция (ФС 45) с печами средней мощности,
построенные в 60-70 гг. оборудованы закрытыми рудовосстановительными печами
мощностью 16,5-27 МВ·А.
В выпускной квалификационной работе рассматривается печь типа РК3-24. На
печи установлена система улавливания и очистки отходящих газов. Металл разливается
с применением конвейерных машин.
Цех состоит только из двух пролетов одинаковой высоты: печного и
разливочного.
Цехи этого типа отличаются лучшими условиями труда и более высокой
степенью механизации вспомогательных и ремонтных работ.
Основное технологическое оборудование - электропечь
РКЗ-24.
В состав цеха входят пять отдельно стоящих зданий:
s Склад шихты;
s Плавильный корпус;
s Склад готовой продукции;
s Отделение крупки;
s Газоочистка.
Склад шихты включает три отделения:
· Склад сырых материалов;
Склад сырых материалов имеет закрома для хранения кварцита, углеродистых
восстановителей и стальной стружки, барабаны для рассева стружки и
промежуточные бункера для подачи кварцита и углеродистых восстановителей в
подготовительное отделение.
Склад обслуживается грейферными и магнитными кранами грузоподъемностью 10
т в количестве 5 шт.
· Подготовительное отделение;
В подготовительном отделении установлено следующее оборудование:
- дробилка конусная для дробления кварцита производительностью 200
т/час - 3 шт.;
- дробилка четырехвалковая для дробления восстановителей
производительностью 28 т/час - 3 шт.;
дробилка щековая для дробления шлаков, производительностью 7
т/час - 1 шт.;
грохота инерционные для рассева восстановителей - 3шт
грохота барабанные для рассева стружки - 2 шт.;
моечный барабан для подготовки кварцита, производительностью 90
т/час - 3 шт.;
питатель качающийся для подачи кварцита - 2 шт.;
крюковый эл. мостовой кран для транспортировки оборудования
грузоподъемностью 10 т.;
ленточные транспортеры для подачи шихтовых материалов в
дозировочное отделение.
· Дозировочное отделение.
В дозировочном отделении установлены:
- бункера для хранения шихтовых материалов - 24 штуки, емкостью по 60 м3
для кварцита и восстановителей и 12 шт. емкостью по 10 м3 для
стальной стружки;
- дозаторы непрерывного действия с вибраторами производительностью
30-120 т/час для дозирования стальной стружки;
дозаторы непрерывного действия с вибраторами производительностью
15-60 т/час для дозирования кварцита, восстановителей и добавок;
- ленточные транспортеры для подачи дозированной
шихты в печные бункера.
В складе готовой продукции размещено следующее оборудование:
- концевые части разливочных машин ленточного типа;
- установка для приготовления известнякового молока;
контейнеры для приемки чушек сплава с разливочных машин и
загрузки сплава в вагоны МПС;
4 электромостовых крюковых крана грузоподъемностью 15/3т и
20/5т.
дробилка щековая производительностью 14м3/час для
дробления сплава - 1 шт.;
бурат, производительностью 15 м3/час для рассева сплава;
узел фракционирования ферросилиция, состоящий из щековой
дробилки, инерционного грохота и тележки для транспортировки сплава.
Газоочистка печи состоит из двух параллельных ниток, которые могут
работать одновременно и отдельно, системы шламоудаления и дренажной системы
газодувок.
Каждая нитка состоит из следующих элементов:
- орошаемого водой наклонного газохода;
- скруббера, в котором происходит предварительная грубая очистка
газа от пыли;
трубы распылителя (трубы Вентури), в которой происходит тонкая
очистка газа от пыли;
каплеотделителя, служащего для отделения влаги от газа;
турбогазодувки, создающей разрежение в тракте газоочистки от
свода печи до газодувки.
Из подсводного пространства газ отбирается через установленный на своде
водоохлаждаемый газозаборник.
Путь движения газа: газозаборник - наклонный газоход - скруббер - труба
Вентури - каплеотделитель - газодувка - межцеховой газопровод или, при
неисправности его, свеча чистого газа.
Шлам из газоочистки подается в шламонакопитель.
Регулирование величины давления под сводом производится дросселем или
вручную изменением положения конуса на трубе Вентури и изменением расхода воды.
[2]
4. Основное технологическое оборудование цеха №7
Оборудование печного пролета:
1. 96 печных бункеров для хранения дозированной шихты;
2. дополнительные бункера для добавок кварцита и восстановителей;
. 8 закрытых электропечей с газоочистками, оснащенных механизмами
вращения ванн, технические характеристики печей приведены в приложении №1.
. печные однофазные трансформаторы по три на каждую печь.
Характеристика печных установок приведена в приложении №2.
. насосно-аккумуляторные станции, обслуживающие гидравлические
механизмы перемещения электродов;
6. электромостовых крана, грузоподъемностью 5,0/0,5 т.
Оборудование разливочного пролета:
1. установка для грануляции металла
2. сварные ковши объемом 3 м3, футерованные алюмосиликатным
кирпичом и графитизированной плиткой для приемки сплава при выпуске;
. лебедки для выкатки и закатки ковшей;
. кантовальные устройства и головные части четырех одноленточных
разливочных машин;
. 5 электромостовых крюковых кранов грузоподъемностью 30/5 т;
. технологическая посуда под отсевы восстановителей, песок, шлак и
другие материалы.
5. Назначение выплавляемого сплава. Основание способа
производства
Химический состав выплавляемой стали:
|
C
|
Si
|
Mn
|
Al
|
S, до
|
P, до
|
Cr
|
|
0.2
|
41-47
|
1
|
2.0
|
0,02
|
0,05
|
0.5
|
Ферросилиций - сплав кремния с железом, причем с железом кремний
сплавляется в любых соотношениях и образует ряд силицидов - Fe2Si3, FeSi, FeSi2, Fe3Si2 и др., из которых наиболее прочным
является FeSi, его температура плавления 14100С
и H273 = - 80,38 кДж/моль. [3]
Получение ферросилиция в рудовосстановительных дуговых
электрических печах ведётся непрерывным способом, при котором шихта загружается
в печь непрерывно по мере её проплавления.
Производимый ферросилиций по маркам и химическому
составу должен соответствовать требованиям ГОСТ 1415-93 (ИСО 5445-80).
Ферросилиций поставляется в кусках массой не более 25 кг, в чушках массой
не более 45 кг и виде дробленых просеянных частиц. [2]
Введение в конструкционную сталь до 2% Si повышает ее твердость, прочность, пределы упругости и
текучести, способствует образованию волокнистой структуры, кремний улучшает
свойства рессор и пружин. В шарикоподшипниковой стали (ШХ15СГ, Si - 0,4-0,65%) кремний уменьшает
критическую скорость закалки, снижая тем самым склонность стали к короблению и
трещинообразованию при закалке. В электротехнической стали (Si 0,8-4,5%) кремний является единственным
элементом, который улучшает электротехнические свойства железа. Наличие кремния
увеличивает магнитную проницаемость и электросопротивление стали, понижает
коэрцитивную силу, уменьшая тем самым потери и на перемагничивание, и на
вихревые токи. В трансформаторной стали (Si - 3-4,5%) кремний снижает потери на гистерезис. В сочетании
с другими элементами, особенно с хромом, кремний добавляют в инструментальные,
коррозионно- и жаростойкие, рессорно-пружинные и другие стали.
Ферросилиций также широко используют в качестве восстановителя в
металлотермических процессах для приготовления термитных смесей и взрывчатых
веществ, при получении кремнийорганических соединений, для изготовления
сварочных электродов и в ряде других областей промышленности.
Выбор способа производства сплава зависит от типа применяемого
плавильного агрегата. Так, производство ферросилиция марки ФС 45
углеродотермическим способом (УТП) осуществляется в рудовосстановительной
электропечи.
При выборе мощности ферросплавной электропечи следует исходить из
максимального ее значения. Практика показывает, что увеличение мощности
электропечи позволяет улучшить все основные технико-экономические показатели
производства (производительность труда, удельный расход электроэнергии,
капитальные и эксплуатационные затраты).
Увеличение единичной мощности ферросплавной электропечи сопровождается
одновременным укрытием и герметизацией подсводового пространства. Применение
закрытой печи обеспечивает утилизацию физического и химического тепла
колошникового газа, охрану окружающей среды, улучшение санитарно-гигиенических
условий труда и эксплуатации оборудования.
6. Технологическая схема и технология производства
ферросплава ФС45
Технологическая
схема производства
Выплавка ферросилиция производится в рудовосстановительной дуговой
электропечи непрерывным процессом, при постоянной загрузке шихтовых материалов
и периодических выпусках сплава и шлака.
Шихту в ферросплавные печи загружают сверху из
специальных печных карманов (бункеров), расположенных на некоторой высоте
над печью и оборудованных затворами. После открывания затвора материал по
труботечке ссыпается в печь. [3]
В закрытые печи материалы подают двумя способами. Один
из них (рис. 235, а) предусматривает поступление материала из течки в
воронку 3, расположенную концентрически вокруг электрода и далее в печь
через кольцевой зазор между отверстием в своде и электродом. Во втором случае
материал из труботечки попадает в печь через отверстие в своде.
В первом случае шихта располагается в печи конусом вокруг электродов, во
втором - в стороне от электродов под загрузочными течками.
Доставку материалов в печные карманы из шихтового
отделения ферросплавного цеха осуществляют несколькими способами. В шихтовых
отделениях сырые материалы проходят специальную переработку и подготовку: их
дробят, сортируют на фракции нужной крупности, некоторые материалы (кварцит,
для удаления глины) промывают и сушат. Далее во многих цехах материалы
наклонным ленточным конвейером или скиповым подъемником доставляют в плавильный
корпус цеха в бункеры, расположенные вблизи печей, а из них порциями с помощью
дозировочной саморазгружающейся рельсовой тележки загружают в печные карманы.
Технология выплавки ферросплава
Физико-химические основы процесса.
Процесс производства ферросилиция основан на
взаимодействии диоксида кремния с твердым углеродом восстановителей. Поскольку
кремний является сильным восстановителем и его диоксид (SiO2) весьма прочное соединения, восстановления кремния
углеродом требует создания в зоне реакции высоких температур и достаточного
избытка углерода.
В процессе плавки в ванне печи происходит целый
комплекс химических реакций, важнейшими из которых являются:
SiO2 + 2C = Si + 2CO (1)
Температура начала реакции (1) - 1540°С.
В печи при восстановлении кремнезема происходит с
образованием корунда и монооксида кремния по следующим реакциям:
SiO2 + C = SiO + CO (2)2
+ 3C = SiC + 2CO (3)
Температура начала реакций: (2) - 1430°С, (3) -
1630°С.
Монооксид кремния очень летучее соединение, поэтому
при производстве кремнистых сплавов наблюдается значительный улет кремния,
увеличивающийся с возрастанием содержания кремния в сплаве.
В горячих зонах печи монооксид кремния
восстанавливается до кремния по реакциям (4) и (5).
SiO + 2C = SiC + CO (4)2 +
SiC = 2Si + CO (5)
При температуре около 1600°С карборунд может
разрушаться при взаимодействии с железом по реакции (6):
SiC + Fe = FeSi + C(гр.) (6)
Эта реакция получает развитие, главным образом, при
производстве низкокремнистых сплавов, когда имеется значительное количество
железа.
В верхних горизонтах ванны печи температура должна
быть пониженной, так как это способствует лучшему улавливанию дисперсных
возгонов и газообразного монооксида кремния с образованием карбида кремния при
взаимодействии с углеродом восстановителя.
Основной задачей ведения процесса является обеспечение
преимущественного развития реакции восстановления диоксида кремния до кремния,
т.к. повышенное образование газообразного монооксида кремния (SiO) приводит к большому улету кремния и
образованию карборунда (SiC), обладающего
высокой электропроводностью и температурой плавления. Это приводит к ухудшению
электрического режима и загущению шлака, что затрудняет его выход из печи.
Восстановление кремния значительно облегчает в
присутствии железа, которое разрушает карбиды кремния уже в верхних горизонтах
печи с образованием прочных соединений - силицидов FeSi, FeSi2,
Fe2Si5, что выводит кремний из зоны реакции и позволяет вести
восстановление кремния более полно и при более низких температурах.
Поскольку содержание железа в шихте определяется
маркой сплава, наиболее сложным и энергоемким является выплавка
высокопроцентного ферросилиция.
По мере снижения содержания кремния снижается удельный
расход электроэнергии и повышается производительность печи.
Вторым условием наиболее полного восстановления
кремния является удаление из зоны реакции газообразного продукта - окиси
углерода (СО), что практически полностью определяется газопроницаемостью шихты.
Третьим условием, обеспечивающим эффективность
процесса, является создание в нижних горизонтах ванны высокой температуры,
обеспечивающей протекание реакций восстановления кремния, прогрев металла и
шлака для их свободного выхода из печи и снижение потерь тепла через колошник с
отходящими газами. Это достигается при глубокой, устойчивой посадке электродов,
достаточной удельной мощности ванны печи и поддержанием шихты в газопроницаемом
состоянии при пониженных температурах.
Подготовка
шихтовых материалов.
Нормальная работа ферросплавной печи при выплавке
ферросилиция может быть обеспечена только при использовании качественно
подготовленных шихтовых материалов. Фракционный состав должен обеспечивать
хорошую газопроницаемость колошника при максимально возможной однородности
шихтовой смеси, обеспечивающей достаточно глубокую посадку электродов в шихте.
Дробленый кварцит для производства ферросилиция
различных марок подвергается сортировке. Размер кусков вводимого в шихту
кварцита зависит от скорости схода шихты. При высокой скорости на
низкокремнистых сплавах крупные куски кварцита проходят в нижние горизонты печи
неподготовленными, образуют на подине трудновосстановимые массы расплавленного
кварцита, вызывающие тяжелое расстройство хода печи - закварцевание подины.
Большое количество мелочи, особенно на
высококремнистых сплавах с малой скоростью схода шихты, резко снижает
газопроницаемость шихты, вызывает ее спекание и образование «свищей»,
губительных для оборудования.
Габарит кварцита должен быть от 20 до 60 мм для
выплавки ФС45.
Кварцит дробится на конусной дробилке и отсеивается от
мелочи и крупного куска на грохотах и барабанах. Допускается до 5% кусков,
выходящих за верхний и нижний пределы установленных размеров.
При подготовке кокса и полукокса к плавке производится
предварительный отсев фракции кокса - 16 мм, полукокса - 25-30 мм. Плюсовая
фракция дробится на четырехвалковой дробилке, а затем отсеивается от мелочи
менее 5 мм. В подготовленном восстановителе допускается до 5% по массе кусков,
выходящих за пределы 5-20 мм.
Повышенное количество кусков кокса фракции более 20
приводит к снижению электросопротивления шихты и уменьшает глубины посадки
электродов.
Допускается использование полукокса с верхним пределом
размера кусков до 30 мм. Повышенное, более 5% от массы, количество мелочи менее
5 мм кокса и полукокса недопустимо, т.к. приводит к потере газопроницаемости,
спеканию и разогреву колошника и ухудшению работы газоочистки.
Коксовая мелочь доменных цехов разгружается в закрома
с коксовым орешком и подается на сортировку в смеси с ним. Отдельная подача
коксовой мелочи недопустима, т.к. может привести к повышению содержания фракции
0-5 мм в подготовленном коксе.
Подготовленные углеродистые восстановители в период
года с положительными температурами увлажняют на ленточном транспортере перед
дозированием.
Стальную стружку перед подачей на дозирование
пропускают через сортировочный барабан с размером отверстий 40-65 мм для
отделения путанки, кусков металлолома и посторонних предметов.
Хранящаяся на напольном складе стальная стружка должна
постоянно расходоваться в количествах, не превышающих 20% от общего расхода
обязательно в смеси со свежей стружкой, т.к. большое содержание ржавчины
(оксида железа) приводит к шлакообразованию в верхних горизонтах печи и
захолоданию печи.
Древесную щепу, кору, железорудные окатыши и окалину
подают на дозирование без дополнительной подготовки. Окалина подается на
дозирование в смеси с окатышами в соотношении 1:2, чтобы избежать зависания в
бункерах дозаторов.
Дозирование
шихтовых материалов.
Дозирование шихты производится автоматическими
дозаторами непрерывного действия, включенными в систему адаптивного
автоматического дозирования (АСАД). Система обеспечивает автоматическую
коррекцию работы дозаторов кокса, полукокса, стружки и др. компонентов по
работе дозатора основного компонента - кварцита, т.е. производит не абсолютное
взвешивание массы восстановителей и стружки, а поддерживает заданное их
соотношение с массой фактически взвешенного кварцита, принятой за 1.
Подготовленные к выплавке ферросилиция шихтовые
материалы подаются на дозирование. Соотношение масс компонентов шихты
устанавливает старший мастер, исходя из:
·
расчёта шихты,
выполняемого на основании материальных балансов плавки и утверждённого главным
инженером;
·
учёта
присутствующей влажности восстановителя;
- оперативных данных о технологическом ходе печи.
Для лучшего перемешивания шихтовых материалов (а также
для необходимой корректировки но влажности навески восстановителя) первыми в
дозировочную тележку загружают коксовый орешек, древесную щепу, уголь каменный,
затем кварцит и стальную стружку. Наиболее полное смешение шихтовых материалов
происходит при разделении навески кварцита на две равные части восстановителем
(коксовым орешком или углем каменным). В первую очередь на весовой дозатор
подают лёгкие компоненты (восстановитель), затем тяжёлые (кварцит). Для
обеспечения точного (правильного) взвешивания компонентов шихты весовые
дозаторы должны проверяться контрольным грузом ежесменно в течение первого часа
работы, а также в случае проведенного дозаторам ремонта и при начинающемся
расстройстве технологического хода печи. Результаты проверки исправности
взвешивающих устройств фиксируются в соответствующем журнале за подписью
плавильщика старшего разряда.
Электрический
режим выплавки ферросилиция.
Каждая электропечь цеха оборудована тремя однофазными
трансформаторами, соединенными между собой со стороны «короткой сети» по схеме
«треугольник на электродах». По схеме треугольник осуществлено соединение с
высокой стороны.
При выплавке сплава ФС 45:
- Расход электроэнергии на одну колошу должен составлять:
1370-1400 кВтч;
Длина рабочих концов электродов должна составлять;
для печей Р-24 МВА и Dэл - 1200 мм => 2000:2200 мм;
Длину рабочих концов электродов следует уточнять при
каждом простое печи. Глубина посадки электродов в шихте должна быть: 1100:1000
мм.
Газовый
режим.
Закрытая ферросплавная печь оборудована системой
газоочистки, принудительно отсасывающей образующийся в результате химических
реакций газ. Некоторая часть газа, проникая через шихту вокруг электрода,
дожигается на поверхности обечаек.
Газовый режим зависит от газопроницаемости шихты,
размера и конфигурации подсводового пространства и параметров работы
газоочистки.
При нормальном газовом режиме выделение газа на
поверхности шихты в обечайках должно быть минимальным, газоочистка должна отсасывать
125-130 м3/час на 1 мВт мощности. Состав газа при нормальном газовом
режиме соответствует приведенному в таблице 6.1.
Таблица 6.1
|
СО
|
Н2
|
О2
|
|
80-90
|
2-4
|
0,1-0,4
|
Для обеспечения нормального газового режима печи
необходимо иметь следующие параметры работы газоочистки:
- давление газа под сводом 0-3 мм вод.ст.;
- разрежение в начале наклонного газохода 5-20
мм вод.ст.;
разрежение перед скрубберами 20-40 мм
вод.ст.;
разрежение после трубы Вентури не менее 2500
мм вод.ст.;
температура газа под сводом 300-4000С;
содержание водорода под сводом и в коллекторе
чистого газа не должно превышать 8%, содержание кислорода не более 1%.
Ведение
плавки.
Выплавка ферросилиция производится в
рудовосстановительной дуговой электропечи непрерывным процессом, при постоянной
загрузке шихтовых материалов и периодических выпусках сплава и шлака.
Нормальный технологический ход печи определяют:
- Качественная подготовка шихтовых материалов.
- Правильное дозирование шихты.
Правильно выбранный электрический режим.
Правильное и своевременное обслуживание печи
(обеспечение постоянного равномерного схода шихты).
Поддержка оптимальной длины рабочих концов
электродов при выплавке соответствующего сплава ферросилиция.
- Своевременный выпуск сплава.
Нормальная работа печи характеризуется следующими
основными признаками:
- Устойчивая, оптимальная посадка электродов в
шихте.
- Равномерный сход шихты вокруг электродов.
Колошник печи рыхлый, свободно прошиваемый
деревянной рейкой.
Равномерное выделение вокруг электродов
выходящих из реакционной зоны технологических газов, при догорании которых
пламя имеет соломенно-жёлтую окраску; отсутствие на колошнике печи участков
спекшейся шихты («козлов»), местных сильных выделений газа - «свищей».
Максимальным использованием установленной мощности
печи на данной ступени напряжения, равномерной устойчивой токовой нагрузкой на
электродах.
Равномерным выходом сплава (с сопутствующим
шлаком) в с соответствии с количеством загруженной шихты и расходованной
электроэнергией.
Выходом из лётки под небольшим давлением газа
в конце выпуска сплава из печи.
Выпуск
ферросилиция <#"728863.files/image001.gif">
,
где
Q - производительность печи, 100т/сутки по условию;
W = 5000
кВт*ч/т;
Кт
- 0,95-0,97;
cosφ - 0,9.
Рн
= 
=
24366,5 кВт.
Затем
определим
Uнф=с*Рнm,
где
m = 0,33;
c = 3,2-3,4.
Uнф=3,3*24366,50,33=92,5 В.
Теперь определим Uт, которое равно
Uт = 
,
где
ηэл =
0,85-0,9.
Uт=
=197,80
В.
Считаем
рабочий ток в электроде
Iр=
Ip = 
=
71121,5 А.
Геометрические
параметры ванны выбирают на основании подобия проектируемой печи хорошо
работающим печам. У нас в стране принят размерный ряд самоспекающихся
электродов диаметром от 350 до 2400 мм (350, 600, 750, 90, 1000, 1200, 1400,
1500, 1700, 1900, 2000 и т.д.). Расчетное значение диаметра электрода dэл сопоставляется с размерным рядом и принимается
ближайшая большая величина.
dэл=
,
где
J - рациональное значение плотности тока в электроде,
А/см2. Для самоспекающихся электродов J = 7 А/см2.
dэл = 
=
1137,671 мм.
В
нашем случае ближайшая большая величина равна 1200 мм.
С
геометрическими параметрами ванны диаметр электрода связан зависимостью:
Вi=Ki*dэл;
Расчет
расстояния между электродами: lэ=2,67*1200=3204 мм;
Диаметр
ванны: Dв =
5,1*1200=6120 мм;
Глубина
ванны: hв =
2*1200=2400 мм;
Таблица
7.1. Значения эмпирических коэффициентов
|
Геометрический параметр
печи
|
Ki
|
|
Расстояние между
электродами (диаметр распада электродов)
|
2,67
|
|
Диаметр ванны
|
5,1
|
|
Высота ванны
|
2
|
Общая высота в печи: Hп=β*hв=1,86*2400=4464 мм;
Наружный диаметр кожуха печи: Dк= α*Dв =1,24*6120=7588,8 мм.
Тогда толщина стен равна ΔD=(7756-6240):2=760 мм, а толщина пода равна ΔН=4440-2400=2040 мм.
Толщину стен увеличим на 200 мм для оптимальной укладки шамотного кирпича
и для уменьшения температуры кожуха.
Рис. 7.1. Геометрическая схема закрытой рудовосстановительной печи.
Тепловой расчёт футеровки
Целью решения задач теплопроводности через футеровку является определение
плотности теплового потока и расчет температур внешних поверхностей и
температур на границах раздела слоев многослойной футеровки.
Рис. 7.2. Схема футеровки закрытой рудовосстановительной печи
1. Стальной кожух
2. Картон асбестовый
. Крупка шамотная
. Кирпич шамотный, 230х113х65 мм
. Угольные блоки, 400х400х550 мм
Процесс теплопередачи от рабочего пространства определяется
теплопроводностью через футеровку и конвективной теплоотдачей от поверхности
кожуха в окружающую среду.
Плотность теплового потока
q=k*(tвн-tос), Вт/м2
где k - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К);
tвн - температура внутренней (рабочей)
поверхности футеровки, °С;
tос
- температура
окружающей среды (наружного воздуха), °С.
K = 
, Вт/(м2*К)
где
Ri=
-
тепловое сопротивление футеровки, м2*К/Вт;
δi -
толщина слоя футеровки, м
λi -
коэффициент теплопроводности слоя футеровки, Вт/(м*К).
= 
+ 
+ … + 
α - коэффициент теплоотдачи от
поверхности кожуха в окружающую среду, Вт/(м2*К).
С учетом существующего производственного опыта выбираем схем футеровки
печи.
Рабочий слой толщиной 400 мм из угольных блоков. Арматурный слой -
толщина 460 мм - шамотный кирпич. Теплоизоляционный слой - набивной слой
толщиной 60 мм из молотого шамота и асбестовый картон толщиной 20 мм, уложенный
на стенку кожуха толщиной 20 мм.
В вертикальном направлении толщина слоя из угольных блоков 3*400=1200 мм,
толщина слоя из шамотного кирпича - 690 мм. Толщина слоя шамотной крупки 110
мм. Слой из асбестового картона и кожух имеют такую же толщину, как и в
горизонтальном направлении.
Тепловое сопротивление футеровки.
Принимаем: температура внутренней поверхности футеровки tвн=1650°С (1923 К); температура
наружной поверхности tнар=20°С. (293 К)
Принимаем
для расчета значения средних температур слоев футеровки: 
1=1473 К, 2=1023 К, 3=573 К.
Принимаем
λ=23,2+0,025*ti для угольных огнеупоров;
λ=0,84+0,58*10-3*ti
для шамотного кирпича;
λ=1.2*10-3*ti
для шамотной крупки.
Для
асбестового картона λ=0,2 Вт/(м*К) и для кожуха из Ст45 λ=54 Вт/(м*К).
Полученные
результаты при расчете величин λ и R в
вертикальном и горизонтальном направлениях приведем в таблице 7.2.
Таблица 7.2. Расчетные данные
|
→
|
↓
|
|
λ, Вт/м*к
|
R, м2*К/Вт
|
R, м2*К/Вт
|
|
60,03
|
0,007
|
0,02
|
|
1,43
|
0,321
|
0,48
|
|
0,69
|
0,087
|
0,160
|
|
0,20
|
0,100
|
0,100
|
|
54,00
|
0,0004
|
0,0004
|
0,762
|
Коэффициент теплоотдачи от кожуха в окружающую среду принимаем равным 20
Вт/м2*К.
= 0,05 
.
В
дальнейших расчетах для удобства обозначим горизонтальное направление за 1, а
вертикально за 2.
Коэффициенты
теплопередачи k1 = 
=1,769
Вт/(м2*К)
k2 = 
= 1,232
Вт/(м2*К).
Подсчитаем
плотность теплового потока:
q1=1,769*(1923-293)
= 2883,82 Вт/м2;
q2=1,232*(1923-293)
= 2008,05 Вт/м2.
Температурный
напор по слоям футеровки
q=
*Δti Вт/м2, выразим Δti =q*
= q*Ri, °К.
Температуру
на границах раздела слоев футеровки находим по формуле:
ti= ti-1- Δti.
Данные
по температурам приведены в таблице 7.3.
Таблица 7.3. Температурный напор по слоям футеровки в двух направлениях
|
→
|
↓
|
|
Δt1,
К
|
19
|
40
|
|
Δt2,
К
|
925
|
967
|
|
Δt3,
К
|
252
|
321
|
|
Δt4,
К
|
288
|
201
|
|
Δt5,
К
|
1
|
1
|
Температура 7.4. Температура на границах слоев и средняя температура слоя
|
→
|
↓
|
|
i-слой
|
ti
|
|
ti
|
|
|
1
|
1904
|
1913
|
1883
|
1903
|
|
2
|
978
|
1441
|
916
|
1400
|
|
3
|
727
|
852
|
595
|
756
|
|
4
|
438
|
582
|
394
|
495
|
|
5
|
437
|
438
|
393
|
394
|
Пересчитаем,
приняв новые значения .
Результат приведен в таблице 7.5.
Таблица 7.5. Результаты расчета
|
|
→
|
↓
|
|
Материалы
|
У
|
ША
|
ШК
|
А
|
Ст45
|
У
|
ША
|
ШК
|
А
|
Ст45
|
|
δ,м
|
0,4
|
0,17
|
0,15
|
0,02
|
0,02
|
1,2
|
0,68
|
0,15
|
0,02
|
0
|
|
λ, Вт/м*к
|
71,035
|
1,676
|
1,023
|
0,2
|
54
|
70,773
|
1,652
|
0,907
|
0,2
|
54
|
|
R, м2*К/Вт
|
0,0056
|
0,274
|
0,059
|
0,100
|
0,0004
|
0,017
|
0,418
|
0,121
|
0,100
|
0,0004
|
|
t пр, К
|
1923
|
|
|
|
293
|
1923
|
|
|
|
293,000
|
|
q, ВТ/м2
|
3332,3
|
2307,5
|
|
Δt, K
|
18,76
|
914,70
|
195,45
|
333,23
|
1,23
|
39,12
|
963,95
|
279,95
|
230,75
|
0,85
|
|
t, K
|
1904,24
|
989,53
|
794,08
|
460,85
|
459,62
|
1883,88
|
919,93
|
639,98
|
409,23
|
408,38
|
|
t cp, °К
|
1913,62
|
1446,88
|
891,81
|
627,46
|
460,23
|
1903,44
|
1401,90
|
779,95
|
524,60
|
408,80
|
Анализ результатов расчета.
Температуры на границах раздела слоев футеровки не превышают значений
рабочих температур для выбранных огнеупоров. Температура кожуха ниже
допустимой.
Рис. 7.3 Температурное поле стенки РКЗ-24
Рис. 7.4 Температурное поле пода РКЗ-24
Таким образом, выбранная схема футеровки стенки и пода РКЗ-24
обеспечивает нормальные температурные условия ее работы.
8. Расчёт шихты для производства сплава и химического состава
продуктов плавки
сортамент металл ферросплав выплавка
Ферросилиций ФС45 содержит 41-47% Si, 0.1% C,
0.02% S, 0.05% P, 2.0% Al,
0.6% Mn, 0.5% Cr.
Расчет ведется на 100 кг кварцита. Состав исходных материалов приведен в
приложении II.
Допускаем, что сера и фосфор из стружки переходят в сплав, а сера коксика
улетучивается. [5]
Принимаем следующее распределение оксидов в процессе плавки:
|
Оксиды
|
SiO2
|
Fe2O3
|
Al2O3
|
CaO
|
MgO
|
SO3
|
|
Восстанавливается, %
|
98
|
99
|
55
|
45
|
20
|
100
|
|
Переходят в шлак, %
|
2
|
1
|
45
|
55
|
80
|
0
|
Принимаем следующее распределение восстановленных элементов:
|
Элемент
|
Si
|
Fe
|
Al
|
Ca
|
P
|
Mg
|
S
|
SiO
|
|
Переходит в Ме, %
|
100
|
99
|
80
|
50
|
50
|
40
|
0
|
0
|
|
Улетучивается, %
|
0
|
1
|
20
|
50
|
50
|
60
|
100
|
100
|
Расчет
восстановителя.
Потребность в углероде для восстановления оксидов кварцита дана в таблице
8.1.
Таблица 8.1
|
оксид
|
из 100 кг кварцита
восстанавливается
|
при восстановлении
выделится О2
|
|
SiO2 - Si
|
91,556
|
48,830
|
|
SiO2 - SiO
|
3,896
|
1,039
|
|
Fe2O3 - Fe
|
0,792
|
0,238
|
|
Al2O3 - Al
|
0,660
|
0,311
|
|
CaO - Ca
|
0,225
|
0,064
|
|
MgO - Mg
|
0,020
|
0,008
|
|
Всего:
|
|
50,489
|
Для
связывания 50,489 кг кислорода в оксид необходимо углерода 
=37,867
кг.
Часть углерода, вносимого коксиком, затрачивается на восстановление
оксидов золы коксика.
Подсчет кислорода, выделяющегося при восстановлении золы коксика,
приводится в таблице 8.2.
Таблица 8.2
|
Оксид
|
Из 100 кг кокса
восстанавливается, кг
|
При восстановлении
выделяется кислорода, кг
|
|
SiO2 - Si
|
4,878
|
2,602
|
|
SiO2 - SiO
|
0,208
|
0,055
|
|
Fe2O3 - Fe
|
1,045
|
0,314
|
|
Al2O3 - Al
|
1,849
|
0,870
|
|
CaO - Ca
|
0,310
|
0,088
|
|
SO3 - S
|
0,300
|
0,180
|
|
всего
|
|
3,929
|
Для
восстановления этих оксидов требуется углерода 
=3,082
кг.
Из имеющихся в 100 кг кокса 74,89 кг углерода будет израсходовано:
на восстановление золы оксидов: 3,082 кг;
на восстановление оксидов кварцита: 74,89-3,082=71,810 кг, или 71,81%.
Для
восстановления 100 кг кварцита требуется 37,867 кг углерода или 
=52,732
кг коксика.
Принимаем,
что 10% коксика сгорает на колошнике и расходуется на науглероживание сплава.
При этом потребуется коксика 52,732:0,9=58,591 кг.
Углерод
электродов участвует в реакциях восстановления. Расход электродной массы на 1 т
кварцита (при плавке 45%-ного ферросилиция) равен 16 кг. Электродная масса
содержит золу, оксиды которой также частично восстанавливаются.
Потребность
в углероде для восстановления золы электродной массы приведена в таблице 8.3.
Таблица
8.3
|
оксид
|
из 1,6 кг электродной массы
восстанавливается
|
при восстановлении
выделяется кислород, кг
|
|
SiO2 - Si
|
0,077
|
0,041
|
|
SiO2 - SiO
|
0,003
|
0,001
|
|
Fe2O3 - Fe
|
0,021
|
0,006
|
|
Al2O3 - Al
|
0,020
|
0,010
|
|
CaO - Ca
|
0,006
|
0,002
|
|
MgO - Mg
|
0,001
|
0,0003
|
|
всего:
|
|
0,0594
|
Для
связывания 0,0594 кг кислорода в оксид углерода требуется углерода 
=0,045
кг.
Электродная
масса вносит электрода 1,6*0,79=1,264 кг.
Приблизительно
половина этого углерода расходуется на восстановление оксидов, что уменьшает
потребность в коксе на
(
-0,045):0,7181=0,818
кг.
Таким образом, потребность в коксе на колошу, содержащую 100 кг кварцита
равна 58,5591-0,818=57,773 кг.
Расчет состава сплава.
Количества элементов, восстановленных из 100 кг кварцита, 57,686 кг кокса
и 1,6 кг электродной массы приведены в таблице 8.4.
Таблица 8.4
|
элемент
|
из кварцита, в кг
|
из золы кокса, кг
|
из золы электродной массы,
кг
|
всего, кг
|
|
Si
|
42,726
|
1,315
|
0,036
|
44,077
|
|
Al
|
0,349
|
0,565
|
0,011
|
0,926
|
|
Fe
|
0,554
|
0,423
|
0,014
|
0,992
|
|
Ca
|
0,161
|
0,128
|
0,004
|
0,293
|
|
S
|
|
0,069
|
|
0,069
|
Данные о распределении восстановленных элементов приведены в таблице 8.5.
Таблица 8.5
|
Элемент
|
Перейдет в сплав, кг
|
В улет, кг
|
|
Si
|
2,947
|
|
Al
|
0,740
|
0,185
|
|
Fe
|
0,982
|
0,010
|
|
Ca
|
0,146
|
0,146
|
|
P
|
0,000
|
0,000
|
|
S
|
|
|
|
всего
|
45,945
|
3,289
|
Общий вес сплава с содержанием 45% кремния равен 45,495:0,45=94,947 кг.
Кожухи самоспекающихся электродов вносят 0,1 кг железа на 100 кг
кварцита. Необходимо добавить железа: 94,947-0,1-45,947=48,902 или 48,902:0,98=
49,9 кг стружки.
Данные о составе и весовом количестве металла приведены в таблице 8.6.
Таблица 8.6
|
элемент
|
из кварцита, кокса и
электродов
|
из стружки
|
общий вес
|
%
|
|
Si
|
44,077
|
0,175
|
44,252
|
46,399
|
|
Al
|
0,740
|
|
0,740
|
0,776
|
|
Fe
|
0,982
|
48,350
|
49,332
|
51,725
|
|
Ca
|
0,146
|
|
0,146
|
0,153
|
|
P
|
|
0,017
|
0,017
|
0,018
|
|
С
|
0,027
|
0,669
|
0,696
|
0,729
|
|
Mn
|
|
0,175
|
0,175
|
0,183
|
|
S
|
|
0,015
|
0,015
|
0,016
|
|
всего
|
|
|
95,373
|
|
Расчет
состава и количества шлака
Расход
шихтовых материалов на 1 т сплава, кг
Таблица 8.7
|
Расчетный
|
Произведенный
|
|
Кварцит
|
1048,515
|
1100
|
|
Железная стружка
|
523,204
|
550
|
|
Коксик
|
605,760
|
610
|
В таблице 8.8 приведен расчет состава и количество шлака.
Таблица 8.8
|
Идет на образование шлака
|
|
оксид
|
из кварцита
|
из золы кокса
|
из золы эл. массы
|
всего
|
|
|
|
|
кг
|
%
|
|
SiO2
|
1,948
|
0,060
|
0,001
|
2,009
|
48,189
|
|
Al2O3
|
0,540
|
0,874
|
0,012
|
1,425
|
34,189
|
|
FeO
|
0,007
|
0,005
|
0,000131
|
0,013
|
0,308
|
|
CaO
|
0,275
|
0,219
|
0,005
|
0,499
|
11,957
|
|
MgO
|
0,100
|
0,121
|
0,002
|
0,223
|
5,358
|
|
|
|
итого:
|
4,169
|
100,000
|
Кратность
шлака 
= 0,044.
Материальный
баланс плавки.
Сгорает электродной массы на колошнике 1,6:2=0,8 кг.
Для сжигания электродной массы требуется кислорода
,8*0,79*16:12=0,843 кг.
Этому
количеству кислорода соответствует азот 
= 2,821
кг.
Всего будет израсходовано воздуха
,574 + 18,661 + 0,843 + 2,821 = 27,898 кг.
При окислении углерода кислородом воздуха образуется
(4,180
+ 0,8 * 0,79) * 
= 11,229
кг СО
При
окислении углерода оксидами кварцита образуется
,867
* = 88,356
кг СО.
При
окислении углерода оксидами золы коксика образуется
,57773
* 3,082 * = 4,154
При
окислении углерода оксидами золы электродной массы образуется
,045
* = 0,104
Летучие и влага кварцита, коксика и электродной массы составят
*0,015 + 57,773*(0,12 + 0,0163) + 1,6*0,14= 9,598
Всего образуется газов
,661+2,821+11,229+88,356+4,154+0,104+9,598 =134,924
Материальный баланс процесса приведен в таблице 8.9.
Таблица 8.9
|
Приход
|
Расход
|
|
наименование
|
кг
|
%
|
наименование
|
кг
|
%
|
|
кварцит
|
100,000
|
47,0
|
сплав
|
95,373
|
44,8
|
|
кокс
|
57,773
|
27,1
|
шлак
|
4,169
|
2,0
|
|
железная стружка
|
49,900
|
23,4
|
газы
|
106,509
|
50,0
|
|
электроды
|
1,600
|
0,8
|
улет
|
3,289
|
1,5
|
|
воздух на горение кокса и
электродов
|
3,664
|
1,7
|
невязка
|
3,597
|
1,7
|
|
Всего:
|
212,936
|
100,0
|
Всего:
|
212,936
|
100,0
|
9. Охрана труда и техника безопасности. Охрана окружающей
среды
Охрана труда и техники безопасности
Обеспечение здоровых и безопасных условий труда, предупреждение
возникновения профессиональных заболеваний и производственных травм - это
основная цель мероприятий по охране труда.
Цех по плавке ферросплавов относится к горячим цехам производства.
Основными причинами травматизма и профессиональных заболеваний в цехе могут
быть: отравление выделяющимися газами и пылью, тепловое облучение, световое
излучение, ожоги, механические травмы при неправильной эксплуатации
оборудования.
В цехе принимаются меры по обеспечению требуемых оптимальных и безопасных
условий труда и социально - бытовому обслуживанию трудящихся (бытовые
помещения, организация питания, медицинского обслуживания и др.).
Температура, влажность и скорость движения воздуха, содержание в нём пыли
и вредных веществ, тепловое излучение на рабочих местах и уровень освещенности
- должны удовлетворять требованиям Единых санитарных норм.
Удаление пыли, вредных веществ и тепла обеспечивают за счет вентиляции. В
цехе применяется естественная общеобменная вентиляция (аэрация) в сочетании с
механической приточной или вытяжной вентиляцией отдельных участков. В местах
сильных пыле - и газовыделений этих помещений устраивают вытяжную вентиляцию.
Для целого ряда участков и помещений рекомендуется подача
кондиционированного воздуха. К ним относятся помещения ЭВМ, пульты управления
оборудованием, кабины кранов, комнаты отдыха, лаборатории. На рабочих местах с
сильными тепловыделениями предусматривают воздушное душирование, устанавливая
переносные или стационарные вентиляторы, теплоизоляционные экраны.
Для поддержания требуемой температуры в холодное время года все
производственные и бытовые помещения оборудуют системой отопления. При этом
отопление производственных помещений, в которых на одного работающего
приходится более 100 м2 площади в соответствии с санитарными нормами
не предусматривается. Такими помещениями являются здание плавильного цеха,
шихтовые отделения, и некоторые другие. В них предусматривают местный обогрев
рабочих мест инфракрасными излучателями и другими отопительными устройствами,
устраивают отапливаемые комнаты.
Электробезопасность обеспечивается соответствующим устройством и
прокладкой цеховых электросетей, расположением электроустановок и аппаратуры,
устройством заземлений, ограждений, предупредительной сигнализации, систем
дистанционного управления и блокирования.
Пожаробезопасность обеспечивается устройством систем пожаротушения, в том
числе автоматических, с обязательным расположением систем пожаротушения в
наиболее пожароопасных местах; устройством систем пожарной сигнализации;
разработкой противопожарных мероприятий в местах применения пожароопасных
веществ. Все здания и сооружения должны быть оборудованы молниезащитой.
Для обеспечения безопасного передвижения по цеху предусмотрена четкая
система проходов, переходных мостиков над опасными участками, требуемые
расстояния (габариты) между стенами здания, оборудованием и передвигающимся
транспортом.
Бытовые административно - конторские помещения, здравпункты, пункты
питания выполняются в соответствии с Едиными санитарными правилами; при этом
плавильный цех должен иметь гардеробные с горячим душем и работающие в три
смены столовую и здравпункт.
Плавильный цех. В печном пролете основную опасность представляют выделения
вредных веществ от электропечи: тепловыделения; выбивание из печи газов,
содержащих пыль, окись углерода, оксиды марганца, фтористый водород, сернистый
ангидрид; пылевыделения при ремонтах печи.
В печном пролете предусматривают естественную аэрацию, установку
вентиляторов на рабочей площадке, отсос печных газов через отверстие в своде и
иногда с помощью зонтов, устанавливаемых над печью. Отсос газов с помощью
зонтов менее эффективен, чем через отверстие в своде. Количество вредных выбросов
можно сократить, если при отсосе печных газов поддерживать под сводом давление,
равное атмосферному; при этом исключается подсос воздуха в печь и в отводимых и
выбивающихся газах будут отсутствовать окислы азота.
Разливочный пролет характеризуется большим уровнем тепловыделений и
сильной загрязненностью атмосферы. Тепло-, пыле- и газовыделения имеют место
при выпуске ферросплава и шлака из печи. Много пыли выделяется при ремонтах
ковшей и печи.
Охрана окружающей среды.
При эксплуатации плавильных агрегатов в плавильном цехе происходят
пылегазовыделения, значительно загрязняющие окружающую среду. Основные средства
и силы, направленные на защиту окружающей среды, связаны с защитой воздушного
бассейна.
Защита воздушного бассейна осуществляется по следующим основным
направлениям:
. Защита от так называемых «организованных» видимых загрязнений и
выбросов в виде отходящих (из агрегатов) газов и находящихся в их основе пыли,
копоти, дыма через трубу или газоотсасывающие устройства.
. Борьба с так называемыми «неорганизованными» загрязнениями, выделяемыми
в атмосферу в процессе перевозки, перемещения, складирования сыпучих
материалов, а также в процессе транспортировки и перелива жидких ферросплава,
шлака.
. Борьба с невидимыми загрязнениями токсического характера (которые
иногда оказываются более вредными, чем видимые).
Защита воздушного бассейна от выбросов сопровождается улавливанием и
последующей утилизацией этих выбросов.
Источником пылегазовых выбросов в рудовосстановительных печах являются
продукты основных реакций, протекающих в реакционной зоне, пылевидных фракций
загружаемого сырья и частиц продуктов плавки. Интенсивность и общее количество
плавильной пыли определяется видом выплавляемого сплава, мощностью конструкции,
давлением под сводом, положением электродов в ванне печи.
Основные части пыли задерживаются фильтрующим слоем вышерасположенной
шихты, имеющей более низкую температуру, что способствует конденсации части
возгонов на поверхности пустых материалов (шихтовых). Высота слоя шихты,
обеспечивающего улавливания значительной части образующейся в реакционной зоне
пыли для каждого вида сплава различна.
Задымленность газов зависит от электрических параметров процесса,
качества шихтовых материалов и их фракционного состава, способа загрузки в
печь, вида выплавляемого ферросплава. Концентрация пыли в газах отходящих от
печей, выплавляющих ферросплавы составляет 20%.
Существующая схема улавливания и очистки газов.
Отходящие газы с закрытых рудовосстановительных печей очищают как правило
в мокрых газоочистках, поскольку объем отходящих газов относительно небольшой и
кроме того, они пожаро- и взрывоопасны.
Принцип работы системы газоулавливания состоит в следующем: система
улавливания и очистки газов состоит из шести самостоятельных модулей (блоков)
по одному на каждый из шести самообжигающихся электродов. Печи работают в
режиме, обеспечивающем положительное давление под сводом 0,2 - 0,5 мм. вод.ст.
Отсос газа производится через шесть отверстий в плоском своде над которым
смонтированы шесть водоохлаждаемых цилиндров, называемых стаканами.
Принцип действия мокрых пылеулавливаний основан на том, что запыленный
поток соприкасается с жидкостью или орошаемыми ее поверхностями. Условная пыль
удаляется в виде шлама (смеси частиц пыли с водой).
Заключение
В результате проведенной работы была разработана технология выплавки
ферросплава ФС45 в закрытой рудовосстановительной печи, а также был выполнен
расчёт геометрии печи, тепловой расчёт футеровки и расчет материального
баланса.
Помимо этого, в работе приведены характеристика завода, его сырьевая
база, общая схема производства, характеристика цеха, назначение выплавляемого
ферросплава, технологическая схема и технология производства ферросплава, а так
же рассмотрено состояние экологии и БЖД на Челябинском Электрометаллургическом
Комбинате.
Библиографический список
1. #"728863.files/image043.gif">
|
Dв
|
Dк
|
Hк
|
hв
|
lэ
|
|
6240
|
7760
|
4440
|
2400
|
3200
|
Приложение В
Технологическая схема производства
Приложение Г
Состав исходных материалов
|
наименование материалов
|
Состав, %
|
|
SiO2
|
Fe2O3
|
Al2O3
|
CaO
|
MgO
|
P2O5
|
SO3
|
S
|
P
|
Fe
|
Mn
|
Si
|
C
|
зола
|
W
|
летучие
|
|
кварцит мытый
|
97,4
|
0,80
|
1,2
|
0,5
|
0,1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,50
|
|
|
коксик сушеный
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5
|
0,058
|
|
|
|
74,89
|
10,92
|
12,00
|
1,63
|
|
зола коксика
|
47,52
|
9,67
|
30,78
|
6,30
|
2,4
|
0,58
|
2,75
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
железная стружка
|
|
|
|
|
|
|
|
0,03
|
0,035
|
96,9
|
0,35
|
0,35
|
1,34
|
|
|
1,00
|
|
электродная масса
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
79,0
|
7,0
|
|
14,00
|
|
зола электродной массы
|
51,0
|
13,0
|
23,0
|
8,0
|
2,5
|
|
2,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Материальный баланс плавки
|
Приход
|
Расход
|
|
наименование
|
кг
|
%
|
наименование
|
кг
|
%
|
|
кварцит
|
100,00
|
47
|
сплав
|
95,373
|
44,8
|
|
кокс
|
57,773
|
27,1
|
шлак
|
4,169
|
2,0
|
|
железная стружка
|
49,9
|
23,4
|
газы
|
106,509
|
50,0
|
|
электроды
|
1,6
|
0,8
|
улет
|
3,289
|
1,5
|
|
воздух на горение кокса и
электродов
|
3,664
|
1,7
|
невязка
|
3,597
|
1,7
|
|
Всего:
|
212,936
|
100,0
|
Всего:
|
212,936
|
100,0
|