Вычисление баланса металла по электросталеплавильному комплексу
Вычисление
баланса металла по электросталеплавильному комплексу
Реферат
Ключевые слова, встречающиеся в данном курсовом
проекте: дуговая сталеплавильная печь (ДСП), вакуумная обработка, печь-ковш,
печной пролёт, бункерный пролёт, распределительный пролёт, сыпучие материалы,
металлошихта, трансформатор, разливка стали, одношлаковый процесс, поворотный
стенд, уборка шлака, баланс металла.
Задача проекта заключается в выборе технологии
плавки, внепечной обработки и разливки стали, разработке схемы грузопотоков
исходных материалов и продуктов плавки. Также необходимо произвести расчёт
баланса металла по электросталеплавильному комплексу, обосновать и рассчитать
количество оборудования отделений цеха, определить параметры и
объемно-планировочные решения цеха.
В данном проекте отделение выплавки и внепечной
обработки стали включает четырёхпролётное сооружение длинной 102 метров и
шириной 78 метров: печной шириной - 24 м; шихтовый - 30м; распределительный
шириной - 25 м, разливочный - 24м.
В ходе проекта было установлено, что выплавка
стали будет осуществляться по технологии высшего уровня, которая будет
включать:
получение полупродукта в дуговой сталеплавильной
печи ДСП-50 одношлаковым процессом на болоте жидкого металла.
доводка металла на печи-ковше
разливка стали на МНЛЗ
Также разработана схема обеспечения ЭСПЦ
шихтовыми материалами (подача металлошихты централизованная, подача сыпучих
материалов конвейерная) и схема грузопотоков продуктов плавки .
Производительность цеха при этом составит 600тыс.т.
Введение
В настоящее время мировая электросталеплавильная
промышленность достигла высоких результатов. Если доля электростали в Украине
составляет 3,2 % то в таких развитых металлургических странах как США, Японии,
Германия она достигает 25-42%. При этом развитие техники и технологии выплавки
стали в ДСП не стоит на месте, а продолжает двигаться в следующих направлениях:
модернизация ДСП традиционной конструкции путем использования оптимизированных
технологий и оборудования; применение ДСП новых конструкций (печи постоянного
тока, шахтные, с непрерывной подачей шихты и др.). Совершенствование
конструкций ДСП заключается прежде всего в увеличении их размеров и мощностей
трансформаторов, замене огнеупорной футеровки водоохлаждаемыми элементами, т.
е. по существу направлено на повышение производительности.
Улучшение технологии осуществляется в том же
направлении:
разработка процесса вспенивания шлака вдуванием
углеродсодержащего порошка и кислорода, благодаря этому удаётся повысить
удельную мощность трансформатора до 1,0 МВА/т;
работа печи с болотом жидкого металла на подине;
применение газокислородных
(топливно-кислородных) горелок для снижения эффекта "холодных зон" и
частичной замены электрической энергией топлива;
исключение восстановительного периода в печи и
переход на рафинирование расплава методами внепечной металлургии.
Для снижения энергоемкости электроплавки
внедрена интенсификация массо- и теплообмена за счет перемешивания ванны в
течение всей плавки путем вдувания кислорода через трубку (фурму) или продувкой
аргоном, азотом, через подовые устройства; металл выпускается через донное
отверстие, что позволяет уменьшить вторичное окисление и газонасыщенность
металла, а также увеличить площадь водоохлаждаемых элементов стен; используется
тепло отходящих газов электропечей для подогрева шихты в теплообменниках.
Раскисление и легирование металла перенесли в
разливочный ковш, что дало мощный толчок развитию внепечной обработки стати, в
частности разработке и совершенствованию агрегатов ковш-печь.
Поэтому в основе обоснования целесообразности
проекта положена задача - увеличить объём производства электростали в Украине
путём внедрения технологий высшего уровня и уйти от мартеновского производства,
которое является наиболее энергозатратным.
В ходе проекта решаются следующие вопросы :
выбор и обоснование технологии плавки, внепечной
обработки и разливки стали
расчёт количество баланса металлошихты по заводу
разработка схемы грузопотоков исходных
материалов и продуктов плавки
обоснование и расчёт количества оборудования
отделений цеха
определение параметров и объёмно-планировочные
решения цеха
1. Выбор и обоснования технологии выплавки,
внепечной обработки и разливки стали (конструкционная высококачественная типа
30ХН3А)
Годовой объём производства стали по группам
составляет: конструкционная высококачественная сталь 480 тыс.т., нержавеющая
хромоникелевая 240 тыс.т. и конструкционная малолегированная саль 80 тыс.т.
Годовой объем производства по цеху 800 тыс.т.
Конструкционные высококачественные стали широко применяются
для изготовления различных машин , механизмов и сооружений (например: валы,
оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин,
работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные
конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали,
работающие при низких температурах) и потому к ним предъявляются высокие
требования по механическим свойствам и хладноломкости. Основной характеристикой
этих сталей являются высокие статические и динамические свойства, которые
достигаются в результате легирования и термической обработки .
Нержавеющие хромоникелевые стали применяются в
авиационной технике, химической, нефтяной и пищевой промышленности. Основным
легирующим элементом является хром, который образует на поверхности металла
плотную окисную защитную плёнку, а никель улучшает коррозионную стойкость
металла. Поэтому хромоникелевые стали обладают весьма высокими
антикоррозионными свойствами при работе в агрессивных средах.
Выплавка высококачественной конструкционной
стали осуществляться одношлаковым процессом. Метод плавки под одним шлаком
будет заключается в том, что дефосфорация металла совмещается с периодом
расплавления и окисления углерода. При завалке или плавлении присаживают
известь, плавиковый шпат и железную руду с таким расчетом, чтобы основность
шлака была высокая (более 3), содержание окислов железа достигало 12-20 %. В
процессе плавления одновременно с окислением фосфора и других элементов
протекает реакция окисления углерода (0,2-0,5 %). При выделении окиси углерода
металл перемешивается со шлаком, что способствует его дефосфорации. Таким путем
можно снизить содержание фосфора с 0,04 до 0,013. Количество наводимого шлака
(из извести, руды и шпата) зависит от количества удаляемого фосфора и
составляет 4-8 % от массы металла. Восстановительный период для сокращения
длительности плавки протекают печи-ковше.
Плавка ведётся в 150 тонной дуговой
сталеплавильной печи оборудованной печным трансформатором. Печь имеет
водоохлаждаемый свод и стены, что значительно увеличивает стойкость всех
элементов печи и позволяет обеспечить средний вес загруженного лома в печь
170т. На печи применяется современная технология выплавки с остатком жидкой
стали - «болота» в количестве 10-15т. Эркерный выпуск металла предотвращает
попадание печного шлака в сталеразливочный ковш. Печь оборудована системой
Донарк, особенность которой заключается в правильном управлении химическими
реакциями, развивающимися внутри печи. Процесс «Донарк» использует тепло
сгорания монооксида углерода внутри печи, что снижает энергозатраты и
увеличивает производительность агрегата .Альтернативными источниками -
кислород, природный газ, окислительные реакции вносится 40% от общего
количества энергии на плавку.
В состав оборудования ДСП, работающего по
технологии «Донарк», входят:
4 кислородные фурмы, расположенные в днище,
расход кислорода 800 нм3/ч ;
сверхзвуковое копьё настенной установки типа
«Палмур», расход кислорода 3000нм3/ч, карбюризатора 20-40 кг/мин;
6 стеновых газокислородных горелок; расход
кислорода 4800нм3/ч;
2 системы подачи карбюризатора в стальной
расплав;
реактор последовательного включения
трансформатора ;
компьютерная система управления технологическим
процессом
Длительность плавки при этом составляет 80
минут.
Как уже отмечалось выше, восстановительный
период и десульфурация металла будут протекать в ковше-печи. В печи-ковше будет
производиться: нагрев металла, легирования присадками Fe-Si, Fe-Mn,
Fe-Cr
, десульфурация металла присадкой порошкового десульфуратора. Длительность
обработки составляет 40-45 минут.
Подача металлошихты в цех централизованная она
заключается в выносе операций по загрузке завалочных корзин в отдельно стоящее
скрапоразделочное отделение и подаче корзин с помощью автоскраповозов
непосредственно в печной пролет.
Подача сыпучих материалов в ЭСПЦ конвейерная.
Материалы из приемных бункеров централизованного склада направляются с помощью
наклонных конвейеров в бункерный пролет плавильного корпуса и разгружаются в
расходные бункеры цеха.
Подачи шихты в ДСП осуществляется с помощью
труботечки, что позволяет производить непрерывную добавку ферросплавов и других
материалов с контролируемой скоростью без отключения тока и открытия рабочего
окна печи, а также при работе печи со вспенивающимся шлаком.
Выпуск стали осуществляется через эркер, в ковш,
установленный на сталевозе, что уменьшает задолженность кранов и их количество,
а применение сталевоза повышает мобильность ковша.
Разливка стали осуществляется на МНЛЗ
радиального типа, что позволяет получить заготовки любой длины и высокую
производительность. Время разливки составляет 60 минут.
Эвакуация шлака осуществляется с помощью
автошлаковозов. Шлаковня со специальными цапфами устанавливается под печью на
уровне пола и по мере наполнения эвакуируется из-под печи и из цеха с помощью
специализированного автошлаковоза. Автошлаковоз с помощью лап-манипуляторов
устанавливает чашу на свою платформу, транспортирует её на шлаковый отвал,
опустошает и возвращает в ЭСПЦ.
Выплавка стали производится по технологии высшего
уровня, которая включает: получение в ДСП полупродукта; отсечка печного шлака
на выпуске и оставления болота жидкого металла; внепечная обработка
полупродукта в АКОС (ковш-печь, вакууматор), разливка стали на МНЛЗ. Это
обеспечит высокую производительность цеха, но в тоже время необходимо строго
контролировать исправность и точность работы всего оборудования.
2.
Расчёт баланса металлошихты по ЭСПЦ в условиях электрометаллургического завода
Сортамент
и годов. прогр. ЭСПЦ, тыс.т.
|
Схема
передела Ме на заводе (рис.1)
|
№
Групп стали
|
Распределение
готового сорта,% относит.
|
Годов.
Произв. цеха
|
№
групп стали,%
|
|
|
№
переделов по схеме
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
800
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
100
|
|
|
|
60
|
|
30
|
10
|
1-3-7-9-10
|
3
|
|
25
|
|
|
|
75
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
50
|
|
|
|
50
|
|
.1 Исходные данные
Таблица 2.1 Сортамент металл ЭСПЦ
Номер
и гр. марок стали
|
Наименование
групп марок сталей
|
Марки
стали, входящие в каждую группу
|
2
|
Конструкционные
высококачественные
|
30ХГСА,
18ХНВА, 20ХНМВА и др
|
4
|
Нержавеющие
хромоникелевые
|
08-12Х18Н9Т,
10Х17Н13М2Т и др
|
5
|
Углеродистые
|
У7-У12А
|
Таблица 2.2
Цех,
агрегат
|
Виды
потерь
|
Нормативы
потерь, %
|
|
|
Номер
марки стали
|
|
|
2
|
4
|
5
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
ЭСПЦ1
|
Скрап,
брак
|
0,7
|
0,3
|
0,8
|
|
Угар
и потери при зачистке
|
5,1
|
11,45
|
5,41
|
КПЦ3
|
Обрезь,
брак (заготовки)
|
4,5
|
3,5
|
4,0
|
|
Угар
(заготовки)
|
2
|
2
|
2
|
Ст2807
|
Обрезь,
брак (прокат)
|
7,5
|
7,0
|
6,5
|
|
Угар
(прокат)
|
3,3
|
3,0
|
3,8
|
Термический
цех 9
|
Обрезь,
брак (прокат)
|
1
|
1
|
1
|
|
Угар
(прокат)
|
1
|
1
|
1
|
Нормативы потерь
2=100; 4=100; 5=100
2=100;4=75;5=50
2=0
3=25
4=50
2=100; 3=75;
4=50
=100; 3=100;
4=100
Рис. 1 Схема передела металла на заводе
2.2 Баланс металла в ЭСПЦ
№
групп марок стали
|
Требуется
годных слитков, т
|
Потери
металла
|
Всего
оборотных отходов, т
|
Потреб.
мет. шихты, т
|
|
|
Угар
и зач. слитка
|
скрап
брак недоливки
|
|
|
|
|
%
|
т
|
%
|
т
|
|
|
2
|
480000
|
5,1
|
24480
|
0,7
|
3360
|
3360
|
507840
|
3
|
240000
|
6,5
|
15600
|
0,6
|
1440
|
1440
|
257040
|
4
|
80000
|
11,45
|
9160
|
0,3
|
240
|
240
|
89400
|
Итого:
|
800000
|
49240
|
0
|
5040
|
854280
|
Рассчитываем расходный коэффициент по каждой
группе марок сталей:
К1=
|
Мзад
|
=
|
507840
|
=
|
1,058
|
т/т
|
|
Мг
|
|
480000
|
|
|
|
К2=
|
257040
|
=
|
1,071
|
т/т
|
|
|
|
240000
|
|
|
|
|
|
К3=
|
89400
|
=
|
1,1175
|
т/т
|
|
|
|
80000
|
|
|
|
|
|
Выход годного - показатель, обратный расходному
коэффициенту:
з1=
|
480000
|
100%=94,5%
|
|
|
|
|
507840
|
|
|
|
|
з
2=
|
240000
|
100%=93,4%
|
|
|
|
|
257040
|
|
|
|
|
з3=
|
80000
|
100%=89,5%
|
|
|
|
|
89400
|
|
|
|
|
В соответствии с заданной схемой металл
полностью направляется из ЭСПЦ на КПЦ.
2.3 Баланс металла по КПЦ
№
группы марок стали
|
Задано
слитков
|
Потери
Ме
|
Получено
годных заготовок, т
|
Расходн.
коэфф. т/т
|
|
|
Угар
|
Обрезь,
брак
|
|
|
|
|
%
|
т
|
%
|
т
|
|
|
2
|
480000
|
2
|
9600
|
4,5
|
21640
|
448760
|
1,070
|
3
|
240000
|
2
|
4800
|
3,5
|
8400
|
226800
|
1,058
|
4
|
80000
|
2
|
1600
|
4,0
|
3200
|
75200
|
1,064
|
Итого:
|
800000
|
16000
|
33240
|
750760
|
|
Распределяем металл по двум грузопотокам и
определяем количество металла, пошедшего на Стан 280 и цех ТО
.4 Распределение металла по переделам
Номер
группы марки стали
|
масса
металла на стан 280, т
|
Масса
металла на термообработку, т
|
2
|
448760
|
1=448760448760-448760=0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
226800
|
0,75=170100226800-170100=56700
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
75200
|
0,50=3760075200-37600=37600
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого:
|
656460
|
94300
|
.5 Баланс металла на стан 280
№
гр. марки стали
|
задано
поковок в переплав
|
Потери
Ме
|
Получено
годн. Слитков, т
|
Расходн
коэфф., т/т
|
|
|
Угар
|
Обрезь,
брак
|
|
|
|
|
%
|
т
|
%
|
т
|
|
|
2
|
448760
|
3,3
|
14809
|
7,5
|
33657
|
400294
|
1,124
|
4
|
170100
|
3
|
5103
|
7
|
11907
|
153090
|
1,124
|
5
|
37600
|
3,8
|
1429
|
6,5
|
2444
|
33727
|
1,111
|
Итого:
|
|
21341
|
48008
|
587111
|
3,359
|
Таблица 2.8. 2.6. Баланс металла по ЦТО
№
гр. марок стали
|
Задано
Ме на ТО, т
|
Получено
годн. слитков, т
|
Расходы
коэф., т/т
|
|
Из
КПЦ
|
Из
стана 280
|
Всего
|
Угар
|
Обрезь,
брак
|
|
|
|
|
|
|
%
|
т
|
%
|
т
|
|
|
2
|
0
|
400294
|
400294
|
1
|
4002
|
1
|
4002
|
392290
|
1,02
|
4
|
56700
|
153090
|
209790
|
1
|
2097
|
1
|
2097
|
205596
|
1,02
|
5
|
37600
|
33727
|
71327
|
1
|
713
|
1
|
713
|
69901
|
1,02
|
Итого:
|
94300
|
587111
|
681411
|
|
6812
|
|
6812
|
667787
|
3,06
|
.7 Свободный баланс оборотных отходов по заводу
№
гр. марок стали
|
Треб.мет.
для ЭСПЦ
|
Поступает
отходов в т. из
|
Всего
оборотн. отходов
|
Треб.
покупн. лома
|
|
|
ЭСПЦ
|
КПЦ
|
Стан
280
|
ТО
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
507840
|
3360
|
21640
|
33657
|
4002
|
62659
|
445181
|
3
|
257040
|
1440
|
8400
|
11907
|
2097
|
23844
|
233196
|
4
|
89400
|
240
|
3200
|
2444
|
713
|
6597
|
82803
|
Итого:
|
854280
|
5040
|
33240
|
48008
|
6812
|
93100
|
761180
|
.8 Сводный баланс металла по ЭСПЦ
№
п/п
|
Приход
|
т
|
%
|
Расход
|
т
|
%
|
1
|
Получено
обо ротных отходов из:
|
|
|
1.
Получено годных слитков
|
800000
|
92,9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭСПЦ
|
5040
|
0,5
|
2.
Оборотные отходы
|
5040
|
0,5
|
|
КПЦ
|
33240
|
3,7
|
3.
Безвозвратные потери
|
56300
|
6,5
|
|
стан
280
|
48008
|
5,2
|
|
|
|
|
|
|
цех
ТО
|
6812
|
0,8
|
|
|
|
|
|
|
Всего
|
93100
|
10,2
|
|
|
|
|
|
2
|
Покупной
лом
|
761180
|
89,7
|
|
|
|
|
|
|
Итого
|
854280
|
99,9
|
Итого
|
854280
|
99,9
|
2.9 Свободный баланс металла по заводу
№
п/п
|
Приход
|
тыс.
т
|
%
|
Расход
|
тыс.
т
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Покупка
металлошихты
|
761180
|
|
1.
Получено готовых изделий
|
667787
|
|
|
|
|
|
Из:
КПЦ
|
80676
|
|
|
|
|
|
Стана
280
|
587111
|
2
|
Оборотные
отходы
|
93100
|
|
2.
Оборотные отходы
|
93100
|
|
|
|
|
|
3.
Безвозвратные отходы
|
|
|
|
|
|
|
Из:
ЭСПЦ
|
49240
|
|
|
|
|
|
КПЦ
|
16000
|
|
|
|
|
|
Стана
280
|
21341
|
|
|
|
|
|
ЦТО
|
6812
|
|
Итого:
|
854280
|
|
Итого:
|
854280
|
Общий выход
металла по заводу: |
|
Мсгп
|
100%
=667787
100%
=78,1%
|
|
|
|
|
|
Млома
|
|
854280
|
|
|
|
|
2.
Образуется безвозвратных потерь:
|
|
Мб.п.
|
100%
=93100
100%
=10,8%
|
|
|
|
|
|
Млома
|
|
854280
|
|
|
|
|
3.
образуется возвратных отходов, %
|
|
|
|
Мв.п.
|
100%
=80671
100%
=11,1%
|
|
|
|
|
|
Млома
|
|
854280
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Разработка схемы грузопотоков исходных
материалов и продуктов плавки, обеспечивающая бесперебойную работу дуговой печи
ДСП-100
.1 Схема подачи металлолома
Подготовка и загрузка скрапа в корзины,
взвешивание шихты производится в отдельно стоящем цехе подготовки скрапа.
Платформа с корзиной автоскраповозом
грузоподъемностью 100 т устанавливается на напольные весы; производится
загрузка корзины скрапом. Затем автоскраповоз транспортирует платформу вместе с
загруженной корзиной в электропечной пролет ЭСПЦ и устанавливает ее на пол цеха
в зоне действия загрузочного крана, которым корзина подается на печь,
разгружается и возвращается на платформу. Автоскраповоз подъезжает под
платформу, приподнимает ее и транспортирует обратно в цех подготовки скрапа.
.2 Подача сыпучих материалов и ферросплавов
Кусковые материалы (фракции 10-50 мм),
шлакообразующие и ферросплавы, из отделения их подготовки, расположенного в
отдельном здании, подаются в расходные бункеры ЭСПЦ конвейерным транспортом.
Порошки кокса, извести, раскислителей фракции
менее 1 мм, применяемые для доводки стали на АКОС, подаются в цех
автотранспортом в специальных пневмоконтейнерах; остальные материалы на АКОС
подаются также как и в дуговую печь.
Заправочные порошки (магнезит, доломит) из
отделения подготовки сыпучих материалов доставляются тоже автотранспортом в
саморазгружающихся контейнерах.
Управление доставкой материалов осуществляет
персонал цеха с помощью телефонной и радиосвязи; заполнение расходных бункеров
производится при помощи автоматизированной системы «Шихта».
.3 Транспортировка металла и шлака
Слив жидкого металла осуществляется через донное
эксцентренное отверстие в предварительно разогретый ковш, установленный на
сталевоз. Металл после выпуска подается на установку АКОС для окончательной
доводки и после взятия пробы направляется разливочным краном на поворотный
стенд МНЛЗ. Заготовки направляются на термообработку, зачистку и затем на склад
готовой продукции.
Основная часть шлака сливается в шлаковый ковш,
установленный стационарно под рабочим окном печи в печном пролете. Шлак,
попадающий в сталеразливочный ковш из печи и образующийся при доводке,
сливается в шлаковые ковши, установленные в раздаточном пролёте. Шлак из-под
печи и из раздаточного пролёта вывозится автошлаковозами.
4. Расчёт оборудования отделения электроплавки и
внепечной обработки стали
Продолжительность плавки в печи вместимостью 150
т., мин.
№
п/п
|
Операции
|
Состав
шихты100% лома
|
1
|
Заправка
|
3
|
2
|
Завалка
|
3
|
3
|
Подвалка
|
4
|
4
|
Перепуск
и замена электродов
|
5
|
5
|
Плавление
под током
|
40
|
6
|
Окислительный
период
|
20
|
7
|
Выпуск
|
5
|
|
Всего:
|
80
|
№№
пп
|
Наименование
показателей
|
Ед.
изм.
|
Количество
|
|
|
|
|
1
|
Количество
дуговых печей
|
шт
|
1
|
2
|
Количество
МНЛЗ
|
«
|
1
|
3
|
Режим
работы цеха
|
сут/год
|
365
|
4
|
Продолжительность
ремонтов дуговой печи в т.ч.:
|
«
|
53
|
|
-
капитальный
|
«
|
12
|
|
-
холодный
|
«
|
9
|
|
-
профилактический
|
«
|
12
|
|
-
горячий
|
«
|
20
|
5
|
Число
суток работы печи
|
«
|
320
|
6
|
Число
суток работы МНЛЗ
|
«
|
335
|
7
|
Число
суток работы цеха
|
«
|
335
|
8
|
Длительность
плавки
|
мин.
|
80
|
9
|
Длительность
остановки печи на осмотр и ремонт подины после серии плавок
|
«
|
30
|
10
|
Число
плавок в серии
|
шт.
|
15
|
11
|
Количество
разливок в серии методом «плавка на плавку» на МНЛЗ
|
шт.
|
15
|
12
|
Длительность
подготовки МНЛЗ после каждой серии
|
мин.
|
60
|
4.1 Расчет годовой производительности печи и
определение количества печей
Годовая производительность печи определяется по
формуле:
Пп=
|
1440
|
15150320=842,93тыс.
т
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(15
|
80+
30)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где: 1440 - количество минут в сутках, мин.;
- длительность одной плавки, мин.;
- количество плавок в одном цикле;
- длительность горячих простоев между циклами,
мин.;
- вместимость печи номинальная, т;
- продолжительность работы печи в году, сут.
Литой заготовки: 843 х 0,97 = 818 тыс.т,
где 0,97 - коэффициент выхода годного на МНЛЗ.
С учетом непрерывной работы МНЛЗ и разливки в
серию 15 плавок
производительность цеха составит:
Пп=
|
1440
|
15150335=861тыс.
т
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
|
80
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкого металла или литой заготовки:
x 0,97 = 835,2
тыс.т,
где: 80 - длительность простоев МНЛЗ между
сериями, мин;
- продолжительность работы МНЛЗ и цеха в год,
сут.
Количество печей (nп)
определяется годовой программой цеха Пц и производительностью печи
(Пп):
При годовой программе 800 тыс.т жидкой стали
необходимое количество печей составит:
Принимаем 1 печь вместимостью 150 т. Тогда
реальная производительность цеха в год составит:
861 1 = 861 т.
.2 Расчет количества и загруженность
автоскраповозов (при работе дуговой печи с использованием 100% лома)
Длительность операций автоскраповоза
по подаче одной завалочной корзины, мин.:
операции по замене одной корзины в
ЭСПЦ (установка полной и взятие пустой корзины) -3;
время транспортировки пустой корзины
от ЭСПЦ к цеху подготовки скрапа -6;
операции по замене одной корзины в
цехе подготовки скрапа (установка пустой и взятие полной корзины) -3;
время транспортировки полной корзины
от цеха подготовки скрапа до ЭСПЦ -10.
Общее время, мин - 22.
При работе на 100% лома в завалку на
каждую плавку необходимо 2 бадьи и время подачи лома на одну плавку составит:
2 = 44 мин.
Загруженность скраповоза на одну
плавку составит:
44
1,2
100=66%
|
|
|
|
|
80
|
|
|
|
|
где: 1,2 - коэффициент, учитывающий
непредвиденные задержки и операции;
- длительность плавки, мин.
С учетом бесперебойности снабжения ЭСПЦ шихтой,
ремонтов и технического обслуживания принимаем на 1 печь 2 скраповоза.
.3 Расчет количества сталеразливочных ковшей
вместимостью 175 т
Задолженность сталеразливочного ковша на плавку
складывается из следующих операций, мин:
ожидание выпуска металла -8;
выпуск металла -5;
подача ковша на АКОС -11;
внепечная обработка стали и подогрев -35;
подача ковша на разливку -8;
разливка стали -80;
слив шлака из разливочного ковша - 8;
очистка ковша, мелкий ремонт футеровки) -20;
установка шиберного затвора, пористой пробки -
20;
сушка и разогрев ковша (включая операции по
транспортировке) - 54;
неучтенные работы -18;
Итого: - 267 мин.
Количество оборотов одного ковша в сутки:
при: 17,1 плавок в сутки необходимо иметь в
работе:
17.1
|
=
|
3,4
принимаем 4 ковша
|
5
|
|
|
Количество ковшей, выбывающих в сутки на ремонт
при стойкости футеровки 15 плавок:
17,1
|
=
|
1,1
принимаем 2 ковш
|
15
|
|
|
Требуемое количество ковшей: 4+2=6.
Учитывая, что в ремонте (крупном) находится 1
ковш и 1 ковш резервный, получаем: 6 + 1 + 1=8 ковшей.
.4 Расчет количества и загруженность
автошлаковозов
Среднее количество шлака от одной плавки при
работе на 100 % лома составит:
1500,12 = 18 т
или 18 : 2,5 = 7,2 м3,
где: 150 - вместимость печи, т;
,12 - кратность шлака;
,5 - плотность жидкого шлака, т/м3.
Принимаем, что из дуговой печи через
рабочее окно удаляется 80% шлака:
0,8 = 14,4 т или 14,4 : 2,5 = 5,76
м3.
С учетом возможного выхода
максимального количества шлака и его вспенивания принимаем шлаковые чаши
емкостью 11 м3 с возможностью их замены после каждой плавки.
В процессе доводки удаляется 20%
шлака:
0,8 = 3,6 и или 3,6 : 2,5 = 1,44 м3.
С учетом коэффициента заполнения
ковша, равного 0,8 полезная вместимость шлакового ковша составляет:
0,8= 9 м3.
Тогда шлаковый ковш обеспечит прием
послеразливочного шлака от:
: 1,44 = 6 плавок.
При выплавке в цехе 17,1 плавок в
сутки для приема шлака потребуется:
х 17,1 = 17,1 ковшей для шлака,
удаляемого из печи;
,1 : 8= 2 ковша для шлака после
разливки
Всего в сутки необходимо вывезти:
,1+ 2= 19 шлаковых ковшей.
Задолженность одного шлаковоза по
передаче одного шлакового ковша из ЭСПЦ в отделение переработки шлаков и
обратно, мин;
взятие одного наполненного шлакового
ковша в ЭСПЦ - 8;
транспортировка наполненного шлакового
ковша от ЭСПЦ
до отделения шлакопереработки и
обратно -21;
задолженность шлаковоза в отделении
шлакопереработки - 9;
задолженность автошлаковоза в ЭСПЦ
по установке порожнего шлакового ковша - 8.
Общая задолженность по замене одного
шлакового ковша составит:
+ 21+9 + 8 = 46 мин.
Для вывоза из цеха 19 шлаковых
ковшей необходимо шлаковозов:
19
46
1.2=0,73%
|
|
|
|
1440
|
|
|
|
где 1,2 - коэффициент, учитывающий
непредвиденные задержки.
С целью обеспечения бесперебойной работы цеха и
с учетом остановок на ремонт и техническое обслуживание принимаем 2 шлаковоза.
.5 Расчет количества шлаковых ковшей
Время оборота шлакового ковша составляет 46 мин.
Тогда количество оборотов одного ковша в сутки может составить:
1440
|
=
26
отборов
|
46
1,2
|
|
где 1,2 - коэффициент, учитывающий
непредвиденные задержки и операции.
Требуемое количество шлаковых ковшей:
в обороте -1;
подпечью -1;
в раздаточном пролете -1;
в отделении шлакопереработки -1;
в резерве или ремонте -1;
Итого: -5.
.6 Расчет количества кранов в печном пролете
Печной пролет обслуживается загрузочным мостовым
краном грузоподъемностью 160/32 т.
Задолженность одного крана на плавку
складывается из следующих операций, мин:
захват и подача заправочной машины к печи -2;
заправка электропечи -4;
возврат и отцепление заправочной машины -2;
захват груженой корзины со стенда и подача к
электропечи (2 корзины) -8;
захват электродного огарка, извлечение его из электрододержателя
и установка на станок -5;
установка нового электрода в
электрододержатель -3;
перепуск двух электродов -4;
подача электродов и инструмента -5;
Итого на плавку -33;
Неучтенные работы -14;
Итого на плавку -47,
Количество плавок в сутки:
1440
15=15,7
плавок
|
|
|
(1080+60)
|
|
|
где 1440 - количество минут в сутках;
- длительность плавки, мин; 15 - количество
плавок, разлитых в одну серию, шт.; 60 - время на обслуживание одной МНЛЗ после
каждой серии, мин. Задолженность крана по цеху в сутки:
4715,7 = 738 мин.
Требуемое количество кранов:
Для бесперебойной работы и на случай ремонта
принимается к установке 2 кран.
.7 Расчет количества кранов в распределительном
пролете
Пролет обслуживается разливочными кранами
грузоподъемностью 180 + 60/32т.
Исходя из характеристики крана, задолженность
одного крана на плавку складывается из следующих операций, мин:
захват сталеразливочного ковша со стенда для
сушки
и установка его на сталевоз -4;
подача разливочного ковша на АКОС -4;
подача разливочного ковша на МНЛЗ -4;
слив шлака из разливочного ковша (включая
снятие ковша со стенда МНЛЗ) -7;
обслуживание АКОС -4;
подача сталеразливочного ковша на стенд для
монтажа шиберного затвора -4;
перестановка разливочного ковша со стенда для
монтажа шиберного затвора на стенд для сушки (подогрева) -4;
перестановка шлакового ковша в зону действия
шлаковоза и обратно -8;
работы по обслуживанию холодных ремонтов
разливочных ковшей (удаление козлов и костылей, уборка боя огнеупоров и мусора
после ломки футеровки и др.) 30% от общего времени -12;
Неучтенные работы -20; Итого на
плавку -71.
Задолженность крана по цеху в сутки составит:
71 15,7 = 1115 мин.
Требуемое количество кранов:
В связи с тем, что кран работает по
транспортировке расплавленных металла, для бесперебойной работы раздаточного
пролета принимается к установке 2 разливочных крана грузоподъемностью 180 +
60/32т.
5. Объемно-планировочные решения отделения
Отделение выплавки и внепечной обработки стали
представляет собой четырёх пролетное сооружение длиной 102 м и шириной 78 м.
Отделение включает четыре пролета: печной -
шириной 24 м ( Б - В ), шихтовый- шириной 30 м (А - Б), распределительный -
шириной 24 м (В - Г).
Разливочный- шириной 24м (Г - Д).
.1 Печной пролет
В печном пролете размещены: дуговая печь
ДСП-150, заключенная в пыле-, шумоизолирующий кожух, блок сооружений, включающий
трансформаторную подстанцию. Предусмотрен также автовъезд для вывоза шлака из
цеха на автошлаковозах.
Рядом с печью размещены пульт управления печью,
установка станции пневмопочты проб, котел-утилизатор.
В осях расположен стенд для наборки свода и стенд
с траверсой , запасная подина .
В торце печного пролёта находится запасной свод
и яма для аварийного слива металла.
Пролёт обслуживается двумя мостовыми
электрическими загрузочными кранами (Q = 160/32 т.).
.2 Шихтовый пролет
Шихтовый пролет имеет ширину- 30м.Он
предназначен для подготовки и складирования шихты. Шихтовый пролет состоит из
закромов для металлической шихты- 2, магнитными кранами 30/16т.- 3 и бодьевыми
весами-1
5.3 Распределительный пролет
В распределительном пролете производится передача
сталеразливочного ковша от печи к АКОС (печь-ковш), внепечная обработка стали и
передача ковша от АКОС на поворотный стенд МНЛЗ отделения непрерывной разливки
стали.
Пролёт обслуживается одним мостовым
электрическим разливочным краном (Q = 180+63/20 т.) и одним подвесным краном с
электрической талью (Q = 10 т.).
.4 Разливочный пролет
Разливочный пролет предназначен для разливки
стали и складирования заготовок, он состоит из: установки МНЛЗ- 1,
электротельфера- 10, стенд для слябов- 7, ремонтная яма- 1,стенд для ковша-
1,весы гп 20 тс- 1.
Выводы
1. Выплавка высококачественной
конструкционной стали осуществляться одношлаковым процессом в 150 тонной
дуговой сталеплавильной печи. Плавка ведётся на болоте жидкого металла под
одним шлаком, дефосфорация металла совмещается с периодом расплавления и
окисления углерода. При завалке или плавлении присаживают известь, плавиковый
шпат и железную руду с таким расчетом, чтобы основность шлака была высокая
(более 3), содержание окислов железа достигало 12-20 %. В процессе плавления
одновременно с окислением фосфора и других элементов протекает реакция
окисления углерода (0,2-0,5 %). При выделении окиси углерода металл
перемешивается со шлаком, что способствует его дефосфорации. Таким путем можно
снизить содержание фосфора с 0,04 до 0,013. Количество наводимого шлака (из
извести, руды и шпата) зависит от количества удаляемого фосфора и составляет
4-8 % от массы металла. Длительность плавления составляет 60 минут. Выпуск
стали осуществляется через эркир в ковш, установленный на сталевозе, что
уменьшает загруженность кранов и их количество, а применение сталевоза повышает
мобильность ковша. Восстановительный период для сокращения длительности плавки
протекают в печи-ковше. В печи-ковше будет производиться: нагрев металла,
легирования присадками Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr,
десульфурация металла присадкой порошкового десульфуратора. Длительность
обработки составляет 25-30 минут. Следующем этапом будет вакуумная обработка на
циркуляционном вакууматоре, которая необходима для дегазации металла. В
результате снизится концентрация водорода до (0,8-1,3)10-4,
азота на 15% и кислорода 2010-4 также уменьшится
количество неметаллических включений. Длительность обработки 20-25 минут.
Разливка стали осуществляется на МНЛЗ радиального типа, что позволяет получить
заготовки любой длины и высокую производительность. Время разливки составляет
60 минут.
. Для обеспечения заданной программы
необходимо установить в печном пролёте одну 150 тонную сталеплавильную печь
оборудованной печным трансформатором. Печь имеет водохлаждаемый свод и стены
что значительно увеличивает стойкость всех элементов печи и позволяет
обеспечить средний вес загруженного лома в печь 170т.
Печь оборудована системой Донарк,
особенность которой заключается в правильном управлении химическими реакциями,
развивающимися внутри печи. Процесс «Донарк» использует тепло сгорания
монооксида углерода внутри печи, что снижает энергозатраты и увеличивает
производительность агрегата. Альтернативными источниками - кислород, природный
газ, окислительные реакции вносится 40% от общего количества энергии на плавку.
В состав оборудования ДСП, работающего по технологии «Донарк», входят:
4 кислородные фурмы, расположенные в
днище, расход кислорода 800 нм3/ч;
сверхзвуковое копьё настенной
установки типа «Палмур», расход кислорода
нм3/ч, карбюризатора
20-40 кг/мин;
6 стеновых газокислородных горелок;
расход кислорода 4800нм3/ч;
2 системы подачи карбюризатора в
стальной расплав;
реактор последовательного включения
трансформатора ;
компьютерная система управления
технологическим процессом
Расход электроэнергии 390 кВтч/т.
. Подача металлошихты в цех
централизованная она заключается в выносе операций по загрузке завалочных
корзин в отдельно стоящее скрапоразделочное отделение и подаче корзин с помощью
автоскраповозов непосредственно в печной пролет.
Кусковые материалы шлакообразующие и
ферросплавы, из отделения их подготовки, расположенного в отдельном здании,
подаются в расходные бункеры ЭСПЦ конвейерным транспортом.
. Принято следующие оборудование:
сталеразливочные ковши - 8шт.; шлаковые ковши - 5шт.; автоскраповозы - 2шт.;
автошлаковозы - 2шт.; мостовой электрический загрузочный кран Q = 160/32 т.-
1шт.; мостовой электрический разливочный кран Q = 180+63/32 т. - 2шт.Также на
вооружения приняты: сталевозы, подвесные краны с электрической талью Q = 10 т.,
траверсы, машина для торкретирования , заправочная машина.
. Предполагаемый цех длиной 102метра
и ширенной 78метров. Включает четыре пролёта: печной -24м., шихтовый-30м.,
распределительный -24м.,разливочный-24м.
Данный проект позволяет работать по
технологии высшего уровня т.е. обеспечить непрерывный цикл ДСП-АКОС-МНЛЗ что
обеспечит хорошую производительность цеха но необходимо строго контролировать
исправность и точность работы всего оборудования .
Литература
электрометаллургический
плавка сталь
1. В.А. Гладких, М.И. Гасик, А.Н.
Овчарук, Ю.С. Пройдак «Проектирование и оборудование электросталеплавильных и
ферросплавных цехов»,-Днепропетровск: системные технологии, 2010.-735 С.
. Чуйко Н.М., Чуйко А.Н. «Теория и
технология электроплавки стали»,-Киев; Донецк: Главное издательсво, 1983.- 248
С.
. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е.. М.А.
Рысс, А.И. Строганов, М.А. Ярцев. «Электрометаллургия стали и ферросплавов»,-
М.:Металлургия, 2009.-568 С.
. В.А. Гладких, М.И. Гасик
«Методические указания и контрольные задания к проведению практических заданий
и выполнению курсового проекта по дисциплине «Технологическое проектирование
электрометаллургических цехов» для студентов специальности 090401,
специализации электрометаллургия стали и ферросплавов дневной и заочной формы
обучения ».-Днепропетровск: НМетАУ,2009.-37С.