Рудный двор и его оборудование

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общая характеристика и устройство доменных цехов

Доменный цех является одним из основных цехов металлургического завода. В его состав входит несколько доменных печей, с относящимся к каждой из них и расположенным вблизи них комплексом объектов (литейный двор, воздухонагреватели с воздухопроводами, система подачи шихты к колошниковому загрузочному устройству, система газоочистки, установки припечной грануляции шлака и некоторые другие); бункерная эстакада; система транспортных путей, газопроводов и ряд общих для цеха или нескольких печей отделений и участков, таких как склад шихтовых материалов, отделение разливки чугуна, склад холодного чугуна, воздуходувная станция, отделение приготовления масс и ремонта чугуновозов и шлаковозов; вспомогательные отделения - ремонтные мастерские, электроподстанция и др. Для доменных цехов характерны большой объем и сложная система грузопотоков, среди которых можно выделить грузопотоки шихтовых материалов к бункерной эстакаде с фабрик агломерации и окомкования, коксохимического цеха (завода) и ряда других источников снабжения цеха шихтой, находящихся за пределами завода; системы подачи материалов от бункерной эстакады к колошниковому загрузочному устройству; грузопотоки уборки продуктов плавки - чугуна, шлака, колошниковой пыли; системы линий уборки коксовой мелочи и мелочи агломерата; грузопотоки материалов, используемых при ремонтах объектов цеха, трубопроводная подача к доменным печам кислорода и природного газа и отвод колошникового газа. Устройство доменного цеха, характер размещения в нем основных объектов во многом определяются выбранной системой грузопотоков и транспорта, причем изменение этих систем существенно сказывается на планировке цеха 1,4.

На рис. 2.1 приведена схема грузопотоков доменного цеха с подачей шихтовых материалов машинами периодического действия 1,6.



Рис.2.1. Схема грузопотоков доменного цеха. 1 - карьер сырых материалов; 2 -рудники; 3 - агломерационная фабрика; 4 - железнодорожная станция доменного цеха; 5 - вагон; 6 - толкатель; 7 - вагоноопрокидыватель; 8 - приемная траншея; 9 - тележка перегрузочного крана; 10 - перегрузочный кран; 11 - путь перегрузочного крана; 12 - склад; 13 - штабель; 14 - вагон; 15 - коксохимический завод; 16 - коксовый перегрузочный вагон; 17 - вагон; 18 - бункерная эстакада; 19 - скиповой подъемник; 20 - колошник доменной печи; 21 - газовая подстанция; 22 - воздухонагреватели; 23 - воздуходувная станция; 24 - кислородная станция; 25 - литейный двор; 26 - чугуновозы; 27 - шлаковозы; 28 - разливочная машина; 29 - отделение грануляции шлака; 30 - придоменные установки грануляции шлака; 31 - фильтры грубой очистки; 32 - фильтры полутонкой очистки; 33 - фильтры тонкой очистки

Флюсы, добытые в карьерах сырых материалов, руду из рудников 2 и агломерат с агломерационной фабрики 3 направляют на железнодорожную станцию 4 доменного цеха и передают на склад шихтовых материалов вагонами 5. Вагоны при помощи толкателя 6 подают на вагоноопрокидыватель 7, который выгружает из них материал в приемную траншею 8. Шихту из траншеи 8 забирают грейфером тележки 9 перегрузочного крана 10 и выгружают послойно в штабеля 13. Грейферный кран перемещается вдоль склада 12 по специальным путям 11.

Шихтовые материалы из штабелей перегрузочным краном подают в вагоны 14 и направляют на агломерационную фабрику 3 или подают в бункер эстакады доменного цеха. Крупный металлургический кокс с коксохимического завода 15 направляют на бункерную эстакаду, где распределяют по бункерам доменных печей коксовым перегрузочным вагоном 16. Из бункеров эстакады 18 агломерат, окатыши и кокс (после его сортировки на грохотах и загрузки весовой воронки) порционно в определенной последовательности подают в скипы подъемника 19, поднимают на колошник доменной печи 20 и через загрузочное устройство загружают внутрь печи.

От газовой подстанции 21 газ направляют в воздухонагреватели 22 для нагрева их насадок. Воздух от воздуходувной станции 23 после подогрева в воздухонагревателе 22 обогащают кислородом, подаваемым от кислородной станции 24, и через фурмы подают в доменные печи совместно с природным газом, который поступает от газораспределительной подстанции 21. Продукты плавки доменной печи (чугун, шлак) через летки печи и желоба литейного двора 25 сливают соответственно в чугуновозы 26 и шлаковозы 27. Часть жидкого чугуна в ковшах передают на разливочную машину 28 для получения твердых чушек, а остальной чугун направляют в миксерные отделения сталеплавильных цехов. Жидкий шлак в шлаковозах отправляют на грануляцию в специальные отделения 29, остальной шлак гранулируют на придоменных установках 30 и по трубам передают в отстойники. Доменный газ перед подачей потребителям очищают от пыли в пылеуловителях грубой 31, полутонкой 32 и тонкой очистки 33. Пыль, выделенную в пылеуловителях, передают железнодорожным транспортом на агломерационную фабрику.



2. Определение годовой производительности доменной печи и числа печей в цехе

Годовую производительность доменного цеха определяют на основании составляемого баланса металла по заводу 1,4. Исходной величиной для составления баланса является годовой объем производства проката - готовой продукции металлургического завода. Зная эту величину и расходные коэффициенты металла для производства заданного сортамента готовой продукции, определяют потребность прокатных цехов в стальных слитках. Далее по известной величине расхода чугуна на 1 т стальных слитков определяют потребность сталеплавильных цехов в жидком чугуне. К найденной величине добавляют количество товарного чугуна, которое завод должен отправлять на сторону, и потребность вспомогательных цехов завода в литейном чугуне, получая требуемую величину годовой производительности доменного цеха П_ц (т/год).

Необходимо также учитывать потери чугуна в скрап в желобах и чугуновозных ковшах и в ковшах со шлаком, которые по нормативам составляют соответственно 0,2; 0,35 и 1,0% 4.

Годовую производительность доменной печи П_П.Г.(т/год) можно рассчитать по формуле (т/год):

(2.1)

где: V_n - полезный объем печи, м³;

КИПО - коэффициент использования полезного объема, м³(т/сут);

т - число рабочих суток печи в году, сут.

Тогда :

В СНГ строились и эксплуатируются доменные печи с полезным объемом 1033, 1386, 1719, 2000, 2300, 2700, 3000, 3200, 5000 и 5500 м³. Для построенных в последнее время доменных цехов приняты печи объемом 3200 и 5000-5500 м³. При реконструкции и капитальных ремонтах существующих печей рекомендуют производить, в случае необходимости, увеличение их полезного объема.

Для проектируемых печей большого объема, работающих на постоянном давлении газа под колошником с применением кислорода и природного газа, Гипромез рекомендует 4 принимать КИПО в пределах 0,370-0,385.

Число рабочих суток в году для печей объемом 2700 м³ и более принимают равным 355, для печей меньшего объема - 357.

Тогда потребное число доменных печей (П_П) в проектируемом цехе можно определить из соотношения (шт):

(2.2)

Для действующих цехов, в которых число доменных печей и их производительность известны, годовую производительность цеха определяют из выражения (2.2) (т/год).

П_Ц.Г.=П_П П_П.Г.

П_Ц.Г.=6 0,907 = 5,442 млн.т. (2.3)



3. Рудный двор и его оборудование

Рудный двор представляет собой склад шихтовых материалов (2.2), предназначенный для приемки, хранения, создания требуемого запаса и усреднения компонентов шихты по химическому и гранулометрическому составу. В настоящее время большинство доменных печей работает на окускованном сырье (агломерат, окатыши), поэтому непосредственно с рудного двора в печи поступает незначительное количество материалов, а рудные дворы используют как склады сырья для фабрик окускования 4.

В зависимости от принятой схемы разгрузки, транспортировки и усреднения материалов состав оборудования складов может быть различным. В случае разгрузки вагонов передвижными вагоноопрокидывателями транспортировку и усреднение материалов осуществляют перегрузочными кранами. На складах со стационарными вагоноопрокидывателями применяют конвейеры, бункера, питатели и комплекса машин для усреднения. Площадка рудного двора ограничена с одной стороны бункерной эстакадой 21, а с другой - приемной траншеей 14, вдоль которой проложен железнодорожный путь 16 для прибывающих на разгрузку вагонов, а по ширококолейным рельсовым 15 и 17 перемещаются башенный вагоноопрокидыватель 19 и толкатель 18. Вся площадь рудного двора обслуживается кранами-перегружателями 2, которые передвигаются вдоль склада над штабелями 10. Поступающие на разгрузочный путь 16 открытые вагоны с материалами подают в башенный вагоноопрокидыватель 19 для выгрузки из них компонентов шихты в траншею 14. Из траншеи материалы перегружают в штабель грейфером крана-перегружателя. Для подачи к печам материал забирают из штабеля грейфером и загружают им перегрузочный вагон 3, который перемещается по рельсам бункерной эстакады 21 и разгружает этот материал в бункер.



Рис.3.1 Схема рудного двора доменного цеха. 1 - коксовые бункера; 2 - перегрузочный кран; 3 - рудный вагон-перегружатель; 4 - коксовый вагон-перегружатель; 5 - путь подачи кокса; 6 - железнодорожный путь; 7 - путь подачи железорудной части шихты; 8,12 - пути перегрузочного крана; 9 - консольный путь; 10 - штабель материала; 11- грейферная тележка перегрузочного крана; 13 - железнодорожный путь; 14 - траншея для шихтовых материалов; 15,17 - рельсовые пути башенного вагоноопрокидывателя и толкателя; 16 - железнодорожный путь подачи вагонов на вагоноопрокидыватель; 18 - толкатель; 19 - башенный вагоноопрокидыватель; 20 - железнодорожный путь подачи вагонов на аглофабрику; 21 - бункерная эстакада

3.1 Определение потребного количества вагоноопрокидывателей

Число вагоноопрокидывателей, предназначенных для разгрузки материалов из открытых железнодорожных вагонов на склад, определяют исходя из годового поступления материалов (грузооборота) (шт) 1, 6.

(3.1)



где: М - годовое поступление материалов на склад (грузооборот), т/год;

К_Н - коэффициент неравномерности прибытия составов под разгрузку (К_Н = 1,3ч1,6);

Q - грузоподъемность одного вагона, т;

t - число часов работы вагоноопрокидывателя за год;

П_В - часовая производительность вагоноопрокидывателя, ваг/час.

Число часов работы вагоноопрокидывателя определяют из выражения (час):

t = в(24 - t_сп), (3.2)

где: в - число рабочих суток вагоноопрокидыватля в год;

t_сп - время суточных простоев на профилактику (t_сп 4),час;

24 - число часов в сутках.

Производительность вагоноопрокидывателя определяют по формуле (ваг/час):

(3.3)

где: 1440 - число минут в сутках;

t_р - задолженность вагоноопрокидывателя на разгрузку одного вагона, мин; t_сп - время суточной профилактики, мин. Задолженность башенного или роторного вагоноопрокидывателя на разгрузку одного вагона (подача вагона на люльку или ротор, опрокидывание вагона и его выдача) составляет 2-3 минуты. Тогда: t = 350(24 - 2)=7700 час.,



3.2 Расчет нормы запаса шихтовых материалов на рудном дворе

Норму запаса на рудном дворе шихтовых материалов определяют по

формуле 1,6 (т):

З = П_Ц.сут. К Д, (3.4)

где: П_Ц.сут - суточная производительность доменного цеха по чугуну т/сут;

К - плановый расходный коэффициент сырых материалов, т/т;

Д - норма запаса, сут.

Д = Д_тек. + Д_рез, (3.5)

где: Д_тек. - норма текущего запаса, сут;

Д_рез. - норма резервного запаса, сут.

Норма текущего запаса материала равна интервалу (в сутках) между двумя очередными поставками материала по плану.

Тогда: Д =19+2 = 21 сут.

З = 15243 1,6521 =528169.95 т

Пц.сут = _, (3.6)

3.3 Определение фронта погрузки и выгрузки шихты

Длину фронта погрузки и выгрузки шихты определяют исходя из пропускной способности склада шихтовых материалов (рудного двора) 1, 6 (м):



L = 1,1 n_вl_в , (3.7) _{, ,}

где: 1,1 - коэффициент, учитывающий расстояние между вагонами;

l_в - длина вагона, м;

n_в - число вагонов одновременно загружаемой партии (подача).

Количество вагонов в одной подаче (шт):

(3.8)

где: N_c -суточное количество прибывших в цех вагонов;

q - число подач в сутки (шт):

(3.9)

где: 24 - число часов в сутках;

t - продолжительность разгрузки подачи, включая время на уборку порожняка и подачу груженых вагонов.

Значения этих величин определяют с учетом конкретных условий работы цеха.

Тогда:

,

L = 1,1 1310=143м.



3.4 Определение объема штабеля

доменный цех рудный металлургический

В зависимости от физических свойств материалы могут храниться штабелях или бункерах.

На рудном дворе материалы хранятся в штабелях (рис. 3.2).

Объем штабеля рассчитывают по формуле 1. 6, 7 (м³):

, (3.10)

где: h - высота штабеля, м;

l, b, l₁, b₁ - соответственно длина и ширина основания штабеля и его верхней части, м (рис. 3.2а).

Высота штабеля (м):

(3.11)

где: - угол естественного откоса материала, град.

Тогда:

Объем штабеля трапецеидального сечения:



Рис.3.2 Расчетная схема для определения объема штабеля шихты: а - трапецеидального; б - в виде обелиска

3.5 Определение потребного количества перегрузочных кранов и их производительности

Формирование штабелей с одновременным усреднением материалов на рудном дворе и забор материала из штабелей осуществляют грейферами перегрузочных кранов.

Производительность перегружателя зависит от грузоподъемности грейфера, скорости передвижения грейферной тележки, технологической схемы его работы, а также других факторов и определяется по формуле (м³/ час):

(3.12)

где: Q - вместимость грейфера, м³;

K - коэффициент, учитывающий использование подъемной силы грейфера;

t_ц - продолжительность одного цикла работы крана, мин.

Тогда:

Количество рудно-грейферных кранов на рудном дворе 1, 6 (шт):

(3.13)

где: t_цi - время, затрачиваемое краном на один цикл перегрузки для разных видов работ и материалов, мин;

Ц_i - количество циклов работы крана для разных видов работ и материалов за сутки;

K_i - коэффициент неравномерности выполнения различных видов работ;

t_пер - время, затрачиваемое краном на переезды за сутки, мин;

t_пр - время простоев крана за сутки, мин.

Данные о продолжительности цикла, полученные на основании хронометража отдельных операций, а также о соотношениях перегружаемых материалов за месяц работы цеха, используют 8 для определения средней продолжительности цикла t_ср. При этом, считая циклы работы по перегрузке материалов однотипными, формулу (2.13) можно преобразовать в:

(3.14)

где: t_ц.ср. - средняя продолжительность цикла погрузки материалов, мин;

Ц - общее число циклов работы крана в сутки;

K - коэффициент неравномерности выполнения работ для перегружаемых материалов.

Тогда:



4. Бункерная эстакада и ее оборудование

Бункерная эстакада связывает потоки материалов, поступающих с агломерационной или обогатительной фабрик, коксохимического завода, склада (рудного двора), с подачей этих материалов к доменному подъемнику для последующей загрузки их в доменную печь.

Бункерная эстакада представляет собой вытянутое вдоль цеха и фронта печей железобетонное сооружение, возвышающееся над уровнем цеха примерно на 10 м и состоящее из ряда отдельных бункеров (рудных и коксовых) и обслуживающего их оборудования. Рудные бункера располагают обычно в два ряда вдоль фронта доменных печей, а коксовые - непосредственно у доменного подъемника. Над бункерами прокладывают железнодорожные пути для рудных и коксовых вагонов-перегружателей, составов с агломератом, окатышами, добавками или устраивают галереи для транспортирующих устройств (ленточных конвейеров). Под бункерами расположены питатели (барабанные или вибрационные) и грохоты для выдачи и рассева материалов, а также транспортирующие и взвешивающие устройства (вагон-весы или пластинчатые конвейеры и взвешивающие воронки) для подачи материалов к доменному подъемнику в соответствии с заданной программой загрузки доменной печи.

В настоящее время различают две системы подачи шихтовых материалов на бункерную эстакаду и с эстакады к доменному подъемнику - машинами периодического действия (вагоны-перегружатели и вагон-весы) (рис.4.1) и непрерывного действия (ленточные конвейеры с автостеллой и пластинчатые или ленточные конвейеры) (рис.4.2). В подбункерном помещении эстакады располагают также системы уборки мелочи агломерата или окатышей (при подаче шихты к доменному подъемнику конвейерами).

Более подробно о разновидностях устройства бункерных эстакад доменных цехов изложено в работах 1, 2, 4, 5.



4.1 Определение необходимого количества вагонов-перегружателей и их производительности

Необходимое количество вагонов-перегружателей 1, 4 (шт):

(4.1)

где: t_ц - среднее время цикла работы вагона-перегружателя, мин;

a - среднесуточное количество выгрузок материала из вагона-перегружателя в бункера;

t_пр - время простоев вагона-перегружателя за сутки (для смазки, ремонта и т.д.), мин;

1440 - число минут в сутках.

Производительность перегрузочных вагонов 1, 4 (т/час):

(4.2)

где: m_м - масса материала в вагоне, т;

K - коэффициент заполнения бункера (принимают равным 0,9);

t_ц - время цикла работы перегрузочного вагона, мин, которое определяют из выражения:

t_ц = t_п + t_гр + t_в + t_б/гр , (4.3)

где: t_п - время погрузки материала, мин;

t_гр - время движения вагона с грузом, мин;

t_в - время выгрузки материала, мин; t_б/гр, - время движения вагона без груза, мин.

Тогда: t_ц = 4,33 + 1,83 + 0,43 + 2,02 = 8,61мин_;

т/час

4.2 Выбор вместимости бункеров и расчет их пропускной способности

Вместимость бункеров эстакад в соответствии с существующими нормами рассчитывают на хранение 8-12 ч запаса агломерата и окатышей и 5-8 ч запаса кокса. В строившихся ранее цехах при доставке рудных материалов железнодорожным транспортом вместимость рудных бункеров рассчитана на хранение 20-24 ч запаса материалов 4.

Рис.4.1. Система подачи шихтовых материалов машинами периодического действия.



1 - путь коксового перегрузочного вагона; 2 - путь саморазгружающихся вагонов с агломератом или окатышами; 3 - путь рудного вагона; 4 - консольный путь; 5 - бункера железосодержащей части шихты; 6 - вагоны с агломератом или шлаками; 7 - коксовый перегрузочный вагон; 8 - рудный перегрузочный вагон; 9 - вагон-весы; 10 - течка; 11 - скип доменного подъемника; 12 - коксовые бункера; 13 - грохот питатель; 14 - весовая воронка кокса; 15 - бункер коксовой мелочи; 16 - скип подъемника коксовой мелочи; 17 - саморазгружающиеся железнодорожные вагоны

Пропускная способность (расход материала) бункера определяется количеством материала, которое может пройти через выпускное отверстие в единицу времени 1, 3, 5 (т/час):

П_б = 3600F V , (4.4)

где: F - площадь отверстия, м²;

V - скорость истечения материала, м/с;

- объемная масса материала, т/м³ (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Свойства компонентов шихты для доменной плавки

Компоненты шихты	Крупность, мм	Объемная масса, т/м3	Угол естественного откоса , град
			в покое	в движении
Агломерат	5 - 50	1.6 - 2,0	45 - 50	40 - 45
Окатыши: обожженные сырые	8 - 18 9 - 18	1.9 - 2,1 2,0 - 2.2	35 45	25 37
Руда	-	2,1 - 3,5	40 - 45	35 - 40
Известняк	40	1,4 - 1,7	40 - 45	30 - 35
Кокс	20 - 40	0,43 - 0,50	45 - 50	35 - 40

Угол наклона стенки бункера к горизонтали должен быть больше угла естественного откоса в покое на 5-10 для нормального его опорожнения.

Для бункеров с большим углом (гидравлическое истечение) (рис. 2.6,а) скорость истечения материала определяют как (м/с):

(4.5)

где: h - высота слоя материала в бункере, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

- коэффициент истечения, определяемый опытным путем (для легкосыпучих материалов - песок, сортировочный уголь и др. = 0,55 0,65; для крупнозернистых материалов с крупными кусками неправильной формы = 0,3 0,5; для пылевидных, порошкообразных, мелкокусковых материалов с большим содержанием пыли, а также для влажных порошкообразных материалов = 0,2 0,25) 3.

Рис. 4.3. Виды и характер истечения сыпучих материалов из бункеров: а -нормальное; б - гидравлическое

Для бункеров с относительно малым углом , которые используют в доменных цехах (рис. 2.6, б) скорость истечения равна, (м/с):



(4.5)

где:R - гидравлический радиус отверстия истечения (м):

(4.6)

где: L - периметр горловины бункера, м;

F - площадь отверстия истечения (м²) с учетом среднего размера типичных кусов насыпного материала d_ср (табл. 2.2), для прямоугольного отверстия равна (м²):

F = (A - d_ср)(B - d_ср), (4.7)

где: А и В - длина и ширина отверстия бункера, (м):

A K (d_max + 0,08)tg, (4.8)

где: d_max - максимальный размер типичного куска, м (табл. 4.2);

- угол естественного откоса материала в покое (табл. 2.1);

K - опытный коэффициент (принимают 3, 5 K = 2.4 2,6).

L = 2(А+B) (4.8.1)

Тогда: A 2,4 (0,16 + 0,08)tg50=2,4*0,24*1,19=0,685м

F = (0.685 - 0.11)*(1.9 - 0.11) = 0.575*1.79 = 1.029

П_б = 3600*1,029 0,57 1.72 = 3631 т/час;

Таблица 4.2 Крупность типичных кусков насыпных материалов 3

Материалы	Размер типичных кусков, мм
	минимальный,	максимальный,	средний
Кусковые, среднекусковые	60	160	110
Мелкокусковые	10	60	35
Зернистые, крупнозернистые	2	10	6

Формула (4.8) применима при углах естественного откоса материала, равных 30-50, и размере кусов материала до 0,3 м.

Размер выходного отверстия должен быть не менее 3d_ср 5 .

На каждой доменной печи обычно имеется два коксовых бункера, а иногда четыре; их общую емкость принимают из расчета 0,7м³ на 1м³ полезного объема печи. Вместимость бункеров для рудных материалов принимают из расчета 2,5м³ на 1м³ полезного объема печи.

Число бункеров агломерата (кокса) для доменной печи определяют по выражению (шт):

(4.9)

где: V_а(к) - объем агломерата (кокса) (м³) для заданного запаса работы За(к),ч;

V_б - геометрическая вместимость бункера, м³;

K_и - коэффициент использования

геометрического объема бункера (K_и = 0,8).

Объем агломерата (кокса) для заданного запаса работы За(к) находят из выражения:

(4.10)

где: Q_а(к) - расход агломерата (кокса) на доменной печи (м³/ч):

(4.11)

где: V_n - полезный объем печи, м³; КИПО - коэффициент использования полезного объема печи (см. п. 2.2);

_a(к) - коэффициент расхода агломерата (кокса) на 1т чугуна;

_а(к) - насыпная масса агломерата (кокса), т/м³.

Действительную норму запаса агломерата (кокса) уточняют по выражению (час):

(4.12)

Тогда:

4.3 Определение производительности ленточного конвейера

Ленточными конвейерами транспортируют кокс, руду, агломерат и окатыши с последующей их загрузкой в соответствующие бункера бункерной эстакады.

Производительность ленточного конвейера определяют по формуле 1, 7 (т/час):

(4.13)

где: В - ширина ленты, м (должна быть не менее:

В = 2d_max+ 0,2 7; (4.14)

где: d_max - максимальный размер типичного куска, м;

v - скорость движения ленты, при транспортировке кокса v = 1,5-2,0 м/с; при транспортировке руды v = 2,0-3,15 м/с 3);

- насыпная масса материала, т/м³;

- угол естественного откоса материала в покое, град.

Тогда: т/час

4.4 Определение производительности вагон-весов

Производительность вагон-весов, транспортирующих шихту (кроме кокса) к доменному подъемнику и засыпающих ее в скип главного подъема, зависит от их грузоподъемности и организации совместной работы с доменным подъемником.

Среднюю часовую производительность вагон-весов определяют 1, 4 как (т/час):

(4.15)

где: m_в - грузоподъемность вагон-весов, т;

K - коэффициент заполнения карманов (принимают K = 0,9 4);

t_ц - длительность цикла работы вагон-весов, с.

Длительность цикла включает время набора материалов из бункеров и их разгрузки в скип, перегружения от скиповой ямы к соответствующим бункерам и обратно и время простоя в ожидании скипов. Тогда:

т/час

4.5 Определение производительности барабанных питателей

Производительность барабанного питателя, выдающего сыпучие материалы из бункеров в вагон-весы, рассчитывают по формуле 4 (т/час):

, (4.16)

где: h - высота разгрузочной щели (0,250,35 м);

l - рабочая длина барабана (1,885 м);

D - диаметр барабана (1,524 м);

w - угловая скорость вращения барабана (0,167с^-1);

- насыпная масса материала, т/м;

K - коэффициент заполнения щели материалом (K_з= 0,7).

Тогда: = 480,89 т/час

4.8 Определение производительности вибрационного грохота и эффективности грохочения материалов

В доменных цехах вибрационные грохоты используют для отсева мелкой фракции шихты (руды, агломерата, окатышей, кокса) при выдаче их из бункеров эстакады. Для определения производительности грохота вначале рассчитывают эффективность грохочения 1, 5:

(4.17)

где: - содержание мелочи в исходном материале, %;

- содержание мелочи в готовом продукте, %.

(4.18)

(4.19)

где: Q_и - количество исходного материала;

Q_м.о. - количество мелочи, удаляемой в отсев;

Q_м.п. - количество мелочи, оставшейся в готовом продукте.

Тогда:

Производительность грохота по надрешетному продукту П_пр можно определить как 1,3 (т/час):

, (4.20)

где: и - в долях единицы;

П_п - производительность грохота по питанию, т/час, которую определяют из выражения:

П_п = qBL, (4.21)

где: q_п - удельная производительность по питанию, м³/м²час;

B - расчетная ширина сита, м;

L - рабочая длина сита, м;

- объемная масса материала, т/м³.

При этом используют выражения: (при этом а 10 мм); где а - размер ячеек (щели) сита, мм.

Тогда:

П_п = 29,39250,5=146,95 т/час

т/час

Для случая, когда указанные выше параметры неизвестны, производительность грохота определяют по известной скорости движения материала по ситу грохота 3,5 (т/час):

П_гр = 3600B h v_д, (4.22)

где: B - ширина грохота, м;

h - высота слоя материала, м;

- объемная масса материала, т/м³;

v_д - скорость движения материала по ситу грохота, м/с.

Скорость движения материала по ситу определяют из выражения (м/с):



v_д = wrsin( + ), (4.23)

где: w - угловая скорость колебаний короба, с^-1;

r - амплитуда колебаний (эксцентриситет вала вибратора), м;

- угол наклона сита, град;

- угол подбрасывания частиц материала на сите, град.

Тогда: v_д = 76,450.005sin(22 + 20)=76.45*0.005*sin42 = 382.25*0.6691 = 0.255 м/с

П_гр = 3600 2 0.25 0.5 0.255 = 229.5 т/час

4.9 Определение загруженности подъемника коксовой мелочи

Мелкую фракцию кокса, выделенную после отсева на виброгрохотах, направляют в скип подъемника коксовой мелочи.

Возможная производительность подъемника коксовой мелочи 1,6 (т/сутки):

(4.24)

где: V - геометрическая вместимость скипа, м³ (см. п.2.5.1);

- объемная масса коксовой мелочи (принимают равной 0,60,8 т/м³ 3);

K_з - коэффициент заполнения скипа;

t_ц - время цикла работы скипа, (с):

t_ц=t_д+ t_п, (4.27)



где: t_д - время движения скипа, с;

t_п - время пауз, с.

Тогда:

t_ц=t_д+ t_п,=48+16=64с;

т/сутки

Необходимая производительность подъемника (т/сутки):

(4.25)

где: - коэффициент отсева мелочи ( =0,1);

М_к - суточный расход кокса, т.

Тогда: т/сутки

Загруженность подъемника коксовой мелочи (%):

(4.26)



5. Системы подачи шихты на колошник

В настоящее время применяют две системы подачи шихты на колошник доменной печи к ее загрузочному устройству - скиповую (рис. 5.1) и конвейерную (рис. 5.2).

Скиповая система (скиповый подъемник) (рис. 5.1) включает наклонный мост 5, два перемещающихся по рельсам 7 моста скипа 3, скиповую лебедку 1 и систему канатов 4, и блоков. Наклонный мост имеет две опоры - фундамент скиповой ямы 6 и колонну 2 (пилон). Угол наклона моста к горизонту = 47-54, а на участке скиповой ямы - до 60. Скипы соединяют канатами с барабаном скиповой лебедки, расположенной в машинном зале под наклонным мостом таким образом, что обеспечивается уравновешивание скипов; при движении груженого скипа вверх порожний скип опускается вниз, в скиповую яму. Загрузка материалов в скип 3б производится в скиповой яме 6, разгрузка - на колошнике, где материал подается в приемную воронку загрузочного устройства за счет опрокидывания (наклона) скипа 3а вследствие того, что передние скаты скипа движутся по основному рельсовому пути, а задние - по дополнительным рельсам широкой колеи, загибающимся вверх. Время подъема (опускания) скипа составляет 35-40 с, скорость движения по мосту - 3-4 м/с 4.

Скиповые подъемники используют на доменных печах объемом 1033-3000 м³ 5.

На печах объемом свыше 3200м³ принимают конвейерный колошниковый подъем (рис. 5.2), включающий один наклонный ленточный конвейер, размещенный в закрытой наклонной галерее, монтируемой на нескольких опорах и соединяющий колошниковое устройство печи с бункерной эстакадой 5.

Угол наклона конвейера к горизонту составляет 1012, а длина 250500 м 4.

Для таких конвейеров применяют резинотросовые ленты с покрытием из трудновоспламеняющейся резины шириной 1,22,0 м. Для придания ленте желобообразной формы боковые опорные ролики конвейера наклонены к горизонту под углом 30. Скорость движения ленты составляет около 2,0м/с. Конвейер снабжен грузовым натяжным устройством.

Подъемник работает непрерывно, а транспортируемые материалы располагают на ленте конвейера отдельными порциями с определенными интервалами, величина которых зависит от режима работы загрузочного устройства печи и требуемой интенсивности загрузки.

Более подробно сведения о системах подачи шихты на колошник доменной печи можно найти в работах 15.

Рис.5.1. Схема скипового подъемника 1 - скиповая лебедка; 2 - пилон; 3 - скип; 4 - система канатов; 5 - наклонный мост; 6 - скиповая яма; 7 - рельсы

Рис.5.2. Схема конвейерного колошникового подъема. 1 - бункерная эстакада; 2 - галерея ленточного конвейера; 3 - контргруз для натяжения ленты; 4 - натяжной вал; 5 - опоры; 6 - загрузочное устройство; 7 - доменная печь

5.1 Определение вместимости скипа

Скип представляет собой стальную сварную вагонетку прямоугольного сечения с открытым передним торцом и закругленным дном, предназначенную для транспортировки шихты к загрузочному устройству доменной печи. Вместимость скипа для доменных печей объемом 1033-3200 м³ находится в пределах 8,120 м³ 2, 3.

В настоящее время при четырехскиповой подаче вместимость скипа выбирают равной вместимости воронки распределителя шихты (одна четвертая полезного объема межконусного пространства) 5.

В зависимости от вместимости печи вместимость скипа можно определить по эмпирической формуле 1,4, 5 (м³):

, (5.1)

где: V_п - полезный объем печи, м³;

= 0,00650,0075

Тогда: м³;



5.2 Определение производительности скипового подъемника и его загруженности

Производительность скипового подъемника по сравнению с расчетной принимают с некоторым запасом в связи с неравномерностью загрузки печи по времени и с возможным увеличением ее производительности. Коэффициент загруженности подъемника не должен превышать 60-75% 4. Расчетный коэффициент загруженности (З_р) подъемника выражают в виде отношения потребного (необходимого) для печи с заданной производительностью числа подач Z_н к теоретически возможному числу подач Z_в при непрерывной работе подъемника (%):

(5.2)

Теоретически возможную производительность скипового подъемника (возможное число подач) определяют из соотношения (подач/сутки):

(5.3)

где: t_п - время подъема одной подачи (с):

t_п= n_ж(t_п.ск.+ t_ж)+ n_к(t_п.ск.+ t_к), (5.4)

где: t_п.ск - время подъема скипа на колошник (t_п.ск= 3550 с 4, и в каждом конкретном случае определяется путем построения графика движения, учитывающего длину подъемника, скорость движения, время разгона в начале пути и торможения в конце);

t_ж и t_к - время остановки скипа при загрузке соответственно железорудной части шихты (t_ж= 15-20 с) и кокса (t_к= 12-15 с) 4 в скип;

n_ж и n_к - соответственно число скипов железосодержащей части шихты и кокса в подаче.

Тогда: t_п= 2(43_.+ 17)+ 2(43_.+ 15)=230 с

подач/сутки

Потребное или необходимое число подач (Z_н) определяют по заданной суточной производительности доменной печи (П_сут). При этом с учетом величины удельного расхода кокса А(т/т) и железосодержащей шихты на 1 т чугуна G (т/т) суточный расход кокса М_к определяется как М_к=АП_сут(т/сут) (А принимают равным 0,35-0,50 т/т), а суточный расход железосодержащей шихты М_ж= СП_сут (т/сут) (С принимают равным 1,75-2,1 т/т).)

Псут=Пц.сут/6

где: Пц.сут - производительность доменного цеха в сутки (формула 3.6)

6 - число печей в доменном цехе

Тогда: Псут=15243/6=2540,5 т/сут

М_к =0,452540,5=1143 т/сут

М_ж= 1,92540,5=4827 т/сут

Необходимое число подач по коксу (железосодержащей шихте) составит (подач/сутки):

, (5.5)

где: М_к(ж) - масса кокса (железосодержащей шихты) в скипе, т.

Для определения величины коэффициента загруженности подъемника берут бульшую величину числа подач.

Массу материала в скипе находят из выражения:

m_к(ж)= V_ска(к) К_з, (5.6)

где: V_ск - вместимость скипа, м³;

К_з- коэффициент заполнения скипа (0,85);

_а(к) - насыпная масса i-того материала, т/м³(для кокса _к=0,45; для агломерата _а=1,9; для окатышей ₀=1,9т/м³) 4.

Тогда: m_к= 9,790,450,85=3,74 т

m_ж= 9,791,90,85=15,81 т

подач/сутки

подач/сутки



6. Оборудование для уборки чугуна и шлака

В современных доменных печах для транспортировки жидкого чугуна и шлака от доменной печи широко применяют чугуновозы и шлаковозы, которые для заполнения устанавливают под сливными носками желобов литейного двора. Уборка чугуна производится по графику и начинается с выпуска его из печи. Число выпусков чугуна в сутки зависит от вместимости доменной печи 4. Вместимость печи, м³ - 1000; 1000-1700; 2000; 2700; 3000; 5000; число выпусков - 4-5; 6-7; 8-12; 14-16; 18-20; 20-24. Продолжительность выпусков - 2560мин.

Чугуновозы состоят из футерованных огнеупорным кирпичом ковшей, несущих рам (платформ) и ходовых тележек железнодорожного типа. Тепловозом или паровозом их отвозят в сталеплавильные цехи для заливки передельного чугуна в миксер или непосредственно в сталеплавильные агрегаты, либо их отправляют на разливочные машины для разливки чугуна в чушки.

Различают три основных типа чугуновозов: с ковшами конической (вместимость 80т), грушевидной (вместимость 100 или 140 т) и сигарообразной (миксерного типа, вместимость 150, 420 и 600т) формы.

Устройство чугуновозов, их преимущества и недостатки подробно рассмотрены в работах 1, 2, 4, 5.

Шлаковозы, как правило, содержат литую из чугуна или стали емкость для шлака, опорное кольцо для чаши, раму с лафетами, две двухосные ходовые тележки железнодорожного типа и предохранительные устройства. В них транспортируют жидкий шлак от доменной печи к отдельно стоящим агрегатам грануляции или к шлаковому отвалу (ковшовая уборка) для переработки его в различные строительные материалы. Шлаковозы, как и чугуновозы, перемещают по железнодорожным путям обычно тепловозами.

В случае применения агрегатов для придоменной грануляции шлака (бесковшовная уборка) необходимость в транспортировании жидкого шлака шлаковозами отпадает.

Различают два основных типа шлаковозов: с одной чашей (одночашевые) и с двумя чашами (двухчашевые). Шлаковозы каждого типа обычно имеют механизм опрокидывания чаш. Привод механизма опрокидывания - электрический. В отечественных доменных цехах получили широкое применение шлаковозы с одной чашей вместимостью 11, 16 и 16,5 м³.

Более подробно вопросы конструкции шлаковозов освещены в работе 4.

6.1 Определение необходимого количества чугуновозных ковшей

Наиболее распространены в доменных цехах чугуновозы открытого типа с грушевидным ковшом - емкостью, которая обеспечивает минимальные потери тепла.

Необходимое количество (n_к) открытых грушевидных чугуновозных ковшей (парк ковшей) определяют по формуле 4 (шт):

n_к = n_об. + n_рем. + n_рез., (6.1)

где: n_об., n_рем. и n_рез - число ковшей, находящихся в обороте, ремонте и резерве соответственно.

Число ковшей, находящихся в обороте, (шт):

(6.2)

где: П_сут - суточная производительность печи, т/сут;

n_п - число печей в цехе, шт;

t_об - длительность цикла оборота ковша (57 час);

К_н - коэффициент неравномерности выпусков чугуна (1,25);

V_k - номинальная емкость ковша, т;

K_з - коэффициент заполнения ковша чугуном (0,8).

Тогда:

Число ковшей, одновременно находящихся в ремонте, (шт):

(6.3)

где: t_х.р. и t_г.р.- продолжительность холодного и горячего ремонтов соответственно, час;

m_ф - стойкость футеровки (число наливов) между холодными ремонтами, шт;

n_г.р.- число горячих ремонтов, проводимых за одну кампанию между холодными ремонтами (капитальными) и горячими, составляет соответственно 350 и 115-120 наливов; продолжительность ремонтов соответственно около 100 и 8 часов 9.

Тогда:

Число резервных ковшей в соответствии с нормами технологического проектирования определяют как (шт):

, (6.4)

где: - максимальная производительность одной печи, т/сут.;

m_в.ч. - число выпусков в сутки на печи с максимальной производительностью. Примерное число выпусков чугуна (m_в.ч.) в сутки на печах с одной леткой составляет 810, при двух летках - 1014; при трех-четырех летках - 1520 4 в зависимости от вместимости доменной печи (см. п. 2.6.).

Тогда:

n_к = 50 + 4 + 14 = 68шт;

6.2 Определение необходимого числа чугуновозных ковшей миксерного типа

Число чугуновозных ковшей миксерного типа рассчитывают аналогично числу грушевидных чугуновозных ковшей, при этом стойкость футеровки холодными (замена футеровки) и горячими (ремонт горловины и футеровки в месте падения струи чугуна) ремонтами принимают соответственно равной 600 и 170200 наливов. Длительность горячего ремонта составляет 8 часов, а холодного, по опыту одного из отечественных заводов, 450 часов 4.

6.3 Определение потребного числа шлаковозов

Число шлаковозов при ковшовой уборке шлака в доменном цехе определяют по формуле 4 (шт):

n_шл. = n_об. + n_рем + n_рез., (6.5)