Проектировка мартеновского цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектировка мартеновского цеха

Реферат

Курсовой проект:

Целью данной курсовой работы является спроектировать мартеновский цех. Проект должен обеспечить создание цеха с технологией, оборудованием и сооружениями, соответствующими более высокому техническому уровню, чем в современных цехах; с высоким уровнем механизации и автоматизации.

Задание:

Производительность цеха 1,2 млн. тонн в год. Цех производит литую заготовку (40 % от общей производительности) сечением 200х200 и слитки (40%) массой 5,8т.

Содержание

Введение

1. Основы технологического процесса в цехе

2. Описание цеха и состава технических линий стана

3. Составление баланса по цеху

4. Выбор агрегатов и оборудования технологической линии цеха

4.1 Мартеновские печи

4.2 Миксеры

4.3 Заливочные краны

4.4 Завалочные машины

5. Расчет оборудования для разливки стали в слитки

6. Машины для непрерывного литья в заготовку

Выводы

Список используемой литературы

Введение

Мартеновский процесс постепенно вытесняется кислородно-конвертерным и электросталеплавильными процессами и новые мартеновские цехи не сооружают уже давно. Вместе с тем рассмотрение основных планировочных решений мартеновских цехов представляет интерес, поскольку еще в течение ряда лет большую часть стали в нашей стране будут выплавлять в мартеновских печах, а также в связи с тем, что предполагается реконструкция ряда мартеновских цехов с установкой в них кислородных конвертеров и, возможно, электродуговых печей.

Современные высокопроизводительные мартеновские цехи - это цехи с рельсовой системой подачи шихты и печами, работающими скрап-рудным процессом.

1. Основы технологического процесса в цехе

После выпуски очередной плавки, сталевар с помощью заправочной машины заправляет обожженным доломитом или магнезитом откосы и заднюю стенку печи и приступает к завалке сыпучих материалов для получения в дальнейшем необходимой основности шлака. Сыпучие материалы (окалина, известь) могут загружаться и одновременно с металлолом.

После разгрузки сыпучих материалов, в печь загружаться необходимое количество металлолома. В этот период дается максимальная тепловая нагрузка.

По окончании завалки устанавливают «ложные» пороги, для чего используется обожженный и сырой доломит. После прогрева шихты, в печь через чугуноразливочные желоба сливается жидкий чугун и начинается период плавления. Тепловая нагрузка печи снижается, а для ускорения процесса выгорания углерода подается кислород через сводовые фурмы.

Шихтовка плавки, т.е. количество лома и чугуна, определяется маркой, заказанной, для выпуска стали.

После расплавления шихтовых материалов берется проба металла и начинается его доводка до требуемого химического состава.

В процессе плавления через среднее завалочное окно, под которое внизу рабочей площадки устанавливается шлаковая чаша, скачивается шлак и при необходимости наводится новый шлак с елью химического связывания вредных примесей: серы, фосфора.

В зависимости от марки стали, проводится раскисление металла ферросилицием. Раскисление проводится подачей раскислителей в печь. Легирующие добавки FeCr, FeSi и др. подаются непосредственно в сталеразливочный ковш под струю металла.

Пробы на анализ металла пневмопочтой направляются в цеховую экспресс-лабораторию, и результаты анализа сообщаются по радио.

Выпуск готовой стали, производится через одинарный желоб (в один ковш).

Рядом со сталеразливочными ковшами на стендах устанавливаются шлаковые чаши, в которые сливается избыточное количество шлака.

2. Описание цеха и состава технических линий стана

Подача и загрузка твердых шихтовых материалов.

Мульдовые составы с шихтой заблаговременно подают в шихтовой открылок из шихтовых отделений цеха. Перед началом завалки мульдовый состав подают к печи на мульдовый путь. Хоботом завалочной машины мульды поочерёдно поднимают с состава, вводят через окно в печь и опрокидывают, после чего пустые мульды вновь устанавливают на состав. После загрузки очередной мульды состав передвигают ходом завалочной машины так, чтобы против рабочего окна печи опорожненной оказалось полная мульда.

Подача и заливка чугуна.

Жидкий чугун подают в печной пролёт на чугуновозный путь из миксерного отделения чугуновозами. Ковши поднимают заливочным краном и заливают из них чугун в печь через специальные желоба, которые перед заливкой устанавливают с помощью крана в рабочие окна печи.

Подача ферросплавов. Ферросплавы привозят в печной пролёт на железнодорожных платформах в саморазгружающихся бадьях. Бадью поднимают заливочным краном и разгружают ферросплавы в подвесные бункера, расположенные над рабочей площадкой между печами. Из бункеров ферросплавы выдают в печной пролёт и разливочный пролеты. Открывая затвор бункера, ферросплавы высыпают мульду или лоток, которые установлены на весах под затвором. Далее загруженную мульду завалочной машиной передают к печи, а лоток на передаточной тележке перевозят в разливочный пролет в зону действия консольного крана.

Шлак убирают через разливочный пролет. Шлак из печи во время плавки сливают, через среднее рабочее окно, в шлаковую чашу, которая перемещается под рабочим пространством по поперечному пути. После заполнения чашу выдают в разливочный пролет, где ее разливочным краном переставляют на шлаковозы, вывозящие шлак по продольному шлаковому пути.

Главное здание цеха.

В главном здании выплавляют и разливают сталь в изложницы. Основой обьемно-планировочных решений главного здания является характерное для всех сталеплавильных цехов расположение печей в одну линию и на определённой высоте (на уровне рабочей площадки), а также выполнение основных технологических операций - выплавки и разливки стали в отдельных специальных пролётах. План и поперечный разрез главного здания мартеновского цеха представлены в приложениях А и Б.

В печном пролёте расположены мартеновские печи 4, а также транспортные пути для подачи шихтовых, заправочных и вспомогательных материалов и оборудование для загрузки и обслуживания печей. Печи расположены между колоннами, разделяющими печной и разливочный пролеты так, что обеспечивается выпуск, стали в разливочный пролет. Вместе с тем печи выдвинуты в печной пролет настолько, что их оси находятся в зоне действия заливочного крана; последнее необходимо для обеспечения подачи грузов при ремонтах печи.

На рабочей площадке вдоль пролета уложены три рельсовых пути. Ближний к печам путь 6 нормальной колеи называется мульдовый. Дальний путь 8 нормальной колеи - чугуновозным. Средний путь 7 с шириной колеи от 7,5 до 9,5 м предназначен для перемещения завалочных машин.

Печной пролет оборудован мостовыми кранами 14 для заливки чугуна и напольными завалочными машинами 17 для завалки шихты с помощью мульд. В холостых пролетах между печами располагают подвесные бункера для хранения ферросплавов.

Шихтовый открылок предназначен для обеспечения бесперебойной подачи мульдовых составов с шихтой к печам. Он перекрыт рабочей площадкой, являющейся продолжением рабочей площадки печного пролета; на рабочей площадке уложены три железнодорожных пути 9. Эти пути связанны стрелочными съездами 19 между собой, а также с мульдовым путем печного пролета. На путях шихтового открылка подаваемые из шихтовых отделений мульдовые составы ожидают начала завалки. Железнодорожные пути обеспечивают также возможность маневрирования составами при их подаче к печам и движении обратно. Ширина шихтового открылка при трех рельсовых путях составляет 18 м. В шихтовом открылке нет кранового оборудования.

К шихтовому открылку примыкают помещения 21 котлов-утилизаторов, вблизи них находятся дымовые трубы 20.

Разливочный пролет служит для приема, выпускаемой из печей, стали, ее разливки по изложницам и для уборки из цеха шлака. Пролет оборудован разливочными 12, консольными 13 и велосипедными кранами 11; в нем размещены разливочные площадки 1, разливочные пути 2 для тележек 10 с изложницами, путь 3 для вывоза шлака и мусора, стенды для разливочных 22 и шлаковых 23 ковшей.

Организация основных работ в ОНРС.

В распределительном пролете ковши берут со сталевоза краном 28 и транспортируют к МНЛЗ, устанавливая ковш на консоль поворотного стенда 10, находящуюся в распределительном пролете. После поворота стенда на 180 ⁰ ковш оказывается над промежуточным ковшом и кристаллизатором. После окончания разливки из ковша краном 28 сливают шлак в имеющемся пролете шлаковые ковши, и затем опорожненный ковш ставят на сталевоз для передачи в ковшовый пролет главного здания.

Из пролета 2 ковши передают в пролет 3 с помощью тележек 26 по поперечным путям 25 и затем кранами 31 устанавливают на стенды для разогрева на рабочей площадке 27 МНЛЗ, а перед разливкой - на тележку, с помощью которой ковш устанавливают над кристаллизатором.

Литые заготовки с рольгангов МНЛЗ 30 выдаются на рольганг-тележку 35, которые по поперечному пути 32 доставляет их к рольгангу 33, по которому заготовки движутся на склад. В левом и правом торцах пролетов 4 и 5 организованы участки 24 ремонта сменного оборудования МНЛЗ.

МНЛЗ размещены вдоль распределительного пролета в одну линию и оборудованы поворотными стендами 10, оси которых находятся на границе пролета МНЛЗ и распределительного. Три пролета (3,4,5) оборудованы мостовыми кранами 12,15 и 17 значительно меньшей грузоподъемности, чем литейные.

3. Составление баланса по цеху

На слябовых МНЛЗ разливают 1,2*10⁶*0,6=720000тонн,

В слитки 1,2*10⁶*0,4=480000 тонн.

С учетом потерь необходимо выплавить стали:

Ам=(72000/0,99) + (480000/0,95) =1232535,8 тонн/год,

Где 0,99 и 0,95 - коэффициенты выхода стали с учетом потерь соответственно для МНЛЗ и в слитки.

Годовая потребность цеха:

Агод (чугуна)=1232535,8*0,55=677894,69 тонн;

Агод (мет. лома)=1232535,8*0,45=554641,11 тонн;

Агод (руды)=1232535,8*0,08=98602,86 тонн;

Агод (известняка)=1232535,8*0,07=86277 тонн;

Агод (бокситов)=1232535,8*0,018=22185,6 тонн;

Агод (ферросплавов)=1232535,8*0,07=86277,5 тонн.

цех линия стан сталь мартен литьё

4. Выбор агрегатов и оборудования технологической линии цеха

4.1 Мартеновские печи

Производительность агрегата зависит от длительности процесса и числа рабочих дней в году. Для мартеновских печей:

N=A/ Пгод* Кгод ,

Где

А - производительность цеха т./год.

П_год - производительность печей т./год

Кгод - коэффициент выхода годного

К_год =(П сл /П) *0.92 + (П заг /П)*0.98

К_год = (0,72 /1,2)* 0,92 +(0,48/1,2)* * 0,98=0,944

П_год = (mпл/t пл)*Т(1-/100),

Где

m_пл- вместимость печи в тоннах,

t _пл- часовая производительность печи 1 плавки,

Т- количество часов в год (8760 ч.),

-простои печи от 2 до 5 % (3 %).

t _пл принимаем по [1,стр.60] -3 часа при m_пл =200 т.

Тогда получим,

П_год =(200/3)*8760(1-3/100)=566480 т/год.

Количество печей:

N= 1232535,8 /0,944*566480=2,3

Принимаю 3 печи вместимостью 200 тонн.

4.2 Миксеры

Общая вместимость миксеров:

Qм=Кп* Псут* _ч* t _ср/24*м,

Где

Кп - коэффициент, учитывающий потери чугуна в миксере (1,01);

Псут - суточная производительность цеха, т./сут;

_ч-расход жидкого чугуна на 1 тонну слитков, т/т (0,8);

t _ср. - среднее время пребывания чугуна в миксере (6 ч.);

м- коэффициент заполнения миксера (0,7).

Псут= П./Кг*365=1,2*10⁶/0,944*365=3482,7 т/сут

Qм=1,01*3482,7*0,8*6/24*0,7=1005 т.

Принимаю 2 миксера по 600 т.

4.3 Заливочные краны

Количество заливочных кранов:

Nкр=Zпл*t*Кн/1440*Ки, шт

Где

Zпл- число завалок в сутки, шт./сут;

t-задолженность машины (длительность завалки) на одну плавку (15 мин.);

Кн. - коэффициент неравномерности, учитывающий возможность совпадения завалки на нескольких печах (К= 1,15)

Ки - коэффициент использования машины (Ки= 0,8)

Zпл =1440*N/Т*60=1440*3/3*60=24;

Тогда, Nкр= 24*15*1,15/1440*0,8=0,46.

Необходим 1 кран, но так как один кран обслуживает 2 миксера, принимаю 2 крана.

4.4 Завалочные машины

Общее число завалочных машин:

N=Zпл*tз*Кн/1440*Ки,

Где

Zпл - количество плавок в течении суток в цехе;

tз - время завалки, мин;

Кн - коэффициент неравномерности, учитывающий возможность совпадения завалки на нескольких печах (К=1,15);

Ки - Коэффициент использования мульды 0,85.

tз=nм*tм

nм-количество мульд в 1 завалке;

tм- время завалки 1 мульды (для напольной машины 0.5 мин).

Общее число мульд с шихтой

Nм=Qi/Vм*pi

Где

Qi-расход того или иного шихтового материала на 1 плавку, т;

Vм- объем мульды, м³;

рi- насыпная масса материала в мульде, т/м³.

Принимаю Vм=2 м³.

Ки - Коэффициент использования мульды 0,85. Продолжительность завалки 1 мульды 45 с. Полезный объем мульды: Vмп =Vм* Ки=2*0,85=1,7 м³.

Массу шихты в мульде рассчитаем по формуле Мм=Vмп* рм;

Мм=1,7*2=3,4 т.

Число мульд: N=Мш/Мм,

Где Мш - масса шихты необходимой для одной плавки, т (берем из табл.1);

N=15/3,4=4,4 т.

Принимаю 5 мульд.

Расчет количества мульд представлен в таблице 2.

Наименование материала	Количество необходимое для 1 плавки, т
Легковесный лом	15
Тяжеловесный лом	75
Железная руда	2
Известняк	1
Доломит	1
Известь	1

Таблица 2. Результаты расчета количества мульд.

Материал	Масса в мульде, т	Количество мульд
Легковесный лом	1,7	5
Тяжеловесный лом	3,2	12
Железная руда	2,7	1
Известняк	1,6	1
Доломит	1,6	1
Известь	0,8	1

Исходя из таблицы, мы видим, что всего мульд необходимо - 21 шт.

Продолжительность завалки определяется по формуле

Тз=(Qi/Vм*рi)*+tн,

Где

Qi/Vм*рi- общее количество мульд, шт.;

-продолжительность завалки одной плавки, с;(45с или 0.75 мин)

tн- длительность предварительного прогрева шихты tн=20 мин.

tз=21*0,75+20=45,57Ўг46 мин.

Nзав. маш. = 24*46*1.15/1440*0.8= 1,09

Принимаю 2 завалочные машины.

5. Расчет оборудования для разливки стали в слитки

Число разливочных кранов определяют по формуле:

n=А**к/1440*в,

Где

А - число плавок разливаемых за сутки, пл/сут;

- задолженность крана на разливку 1 плавки, мин/пл.;

к - коэффициент неравномерности, учитывающий возможность совпадения разливок в нескольких мартеновских печах (1,3);

в - коэффициент использования крана (0,8);

=осн+всп,

Где по [1,стр155]

осн =15+10+7+tразл+15.

tразл=nс*tс+(n-1)*0,5,

Где

nс - число слитков при разливке сверху или сифонов при сифонной разливке.

tс - время разливки одного слитка или сифона, мин.

m_с=150*0,6=90 т - на слитки с одного ковша.

Т.к. масса слитков 5,8 тонн, то

nс = 90/5,8=16 слитков.

tс = 3 мин по [1,стр150].

tразл= 16*3+(16+1)*0,5=72,75 мин.

осн =15+10+7+73+15=120 мин.

всп=25 мин по [1,стр150].

= 120+25=145 мин.

n=24*145*1,3/1440*0,8=3,9.

Необходимое количество кранов 4.

Число разливаемых площадок n_рп=А**к/1440*в;

=t_ор+t_разл+t_отс=20+73+30=123 мин по [1,стр150].

n_рп= 24*123*1,3/1440*0,8=2,33.

Необходимо 3 разливочные площадки.

Длина разливочной площадки определяется максимальной длиной разливочного состава и должна быть равна длине одного или двух составов.

Длина разливочного состава Lр.с.=Lт*nт,

Где

nт - число разливочных тележек;

Lт - длина тележки, м.

n_тел =1.08 n_c/ n_cт ,

Где

n_c - число слитков, получаемых при разливке одной плавки, шт.(6);

n_cт - число слитков (изложниц), устанавливаемых на одной тележке, шт.(5).

1.08 - коэффициент, учитывающий необходимость резервных изложниц.

n_тел = 1,08* 5/6=1 шт.

Длину тележки принимаем по [1,стр151] Lт =5,84 м, тогда

Lр.с.= 5,84*1=5,84 м.

Длина разливочной площадки Lр.п.= 2*Lр.с.=11,68 м.

Число сталеразливочных ковшей в цехе можно определить по формуле:

n=1,2*(n_обр+n_ср+n_кр),

Где

1,2 - коэффициент запаса,

n_обх, n_ср, n_кр - число ковшей соответственно, находящихся в обороте, в среднем ремонте и в капитальном ремонте.

Число ковшей, находящихся в обороте:

n_обр= А*t_об/24,

t_об= 6 часов по [1,стр151].

n_обр= 24*6/24=6 ковшей.

n_ср= n_обр*t_ср/m*t_об,

Где

t_ср - время среднего ремонта (25 часов);

m - стойкость рабочего слоя футеровки между ремонтами, плавок: 15 плавок по [1,стр151].

n_ср= 6*25/15*6=1,67 шт.

Необходимо 2 сталеразливочных ковша.

n_кр = n_обр*t_кр/t_комп,

Где

t_кр - продолжительность капитального ремонта (35 часов),

t_комп - продолжительность кампании ковша до капитального ремонта (10 месяцев = 300 дней = 7200 часов).

n_кр = 6*35/7200= 0,029. (Можно не учитывать).

Тогда число сталеразливочных ковшей в цехе:

n=1,2*(6+2)=15 шт.

6. Машины для непрерывного литья в заготовку

Количество необходимых МНЛЗ:

Nм=Пц/Пм,

Где

Пц - годовая производительность цеха на МНЛЗ;

Пм - годовая производительность машины.

Пм=(Q*1440*m/(m*tм+tn))*а*n,

Где

Q - масса стали в ковше, т;

а - выход годных заготовок(0,99);

n - число рабочих суток машины в году, сут/год;

m - число плавок, разливаемых без перерыва (10);

tм - машинное время (время разливки одной машины), мин.

tм = Q /N*F*V*,

Где

N - число ручьев МНЛЗ (для сортовых 4),

V - скорость слитка, м/мин,

F - площадь поперечного сечения слитка (0,2*0,2=0,04 м2),

- плотность стали (7,3 т/м³).

V=Кс*(а + в)/а*в ,

Где

Кс - коэффициент, учитывающий марку стали и совершенство узлов МНЛЗ, Кс=0,3 м²/мин [1,стр155],

а, в - высота и ширина литой заготовки.

V=0,3*(0,2+0,2)/0,04=3 м/мин,

tм = 150/4*0,04*3*7,3=42,8 мин.

tn' - пауза между сериями плавок при разливке методом «плавка на плавку», мин.

tn' принимаем равным 170 мин [1,стр155],

Пм=(150*1440*10/(10*42,8+170))*0,99*291=1040592,64 тонн/год

Пц=291*3482,7 =1013465,7 тонн/год.

Где 291 - число рабочих дней в году и 3482,7 - суточная производительность цеха.

Nм=1013465,7 / 1040592,64=0,97 .

Необходимо 1 МНЛЗ.

По [1,стр155] к расчетному числу добавляем еще 1, итого принимаю 2 МНЛЗ.

Выводы

В результате расчета курсового проекта получили, что для производительности 1,2 млн. тонн/год необходимо 3 мартеновские печи, вместимостью 200 тонн, 2 миксера, емкостью 600 тонн, 2 заливочных крана, 2 завалочные машины, 4 разливочных крана для разливки стали в изложницы, 15 сталеразливочных ковшей, 2 машины для непрерывного литья в заготовку.

Список использованной литературы

1. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. Якушев А.М. - М.: Металлургия, 1984. - 216 стр.

2. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технологические линии и комплексы металлургических цехов» по выбору и расчету оборудования с использованием ЭВМ (для студентов специальности 05-72)/Сост. Г.С. Клягин, М.Г. Пироженко - Донецк: ДПИ, 1988 - 36 стр.

Размещено на Allbest.ru