Проектирование сталеплавильного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование сталеплавильного цеха



Оглавление

Введение

1. Сталеплавильный цех и его расположение

1.1 Расположение сталеплавильного цеха

1.2 Особенности расположения сталеплавильных агрегатов в цехе

1.3 Грузопотоки и транспорт сталеплавильного цеха

2. Шихтовые отделения сталеплавильных цехов

2.1 Верхнее шихтовые отделения для магнитных материалов

2.2 Нижние шихтовые отделения для магнитных материалов

2.3 Верхнее шихтовые отделения для сыпучих материалов

2.4 Нижнее отделение с ямными

2.5 Оборудование сталеплавильных цехов

3. Расчет основного оборудования сталеплавильного цеха

3.1 Шихтовой и печной пролеты

3.2 Распределительный пролет и отделение внепечной обработки стали

3.3 Отделение непрерывной разливки стали

3.4 Ковшевой и шлаковый пролеты

3.5 Отделение бункеров

Список использованных источников



Введение

Проектирования цехов - под проектом обычно понимают комплекс технической и технико-экономической документации (чертежи, схемы, расчеты, пояснительные записки и т. д.), содержащий проектные решения по всем техническим, организационным, социальным и экономическим вопросам, необходимым для сооружения (реконструкции) и последующей эксплуатации промышленного объекта [1].

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; с более высокими производительностью труда и уровнем организации труда и производства; с безопасными и по возможности комфортными условиями труда; с постоянным использованием мер и средств, предотвращающих загрязнение окружающей среды. Для разработки проекта в целом или любых частных проектных решений, определяемых спецификой работы того или иного цеха, существует ряд общих для любого проекта исходных положений или принципов.



1. Сталеплавильный цех и его расположение

Сталеплавильный цех представляет собой сложный взаимосвязанный и оснащенный разнообразным оборудованием комплекс зданий и сооружений, в котором осуществляют хранение запаса исходных шихтовых материалов, подачу и загрузку их в печь, выплавку и разливку стали, уборку продуктов плавки и подготовку оборудования, обеспечивающего выполнение этих технологических процессов [1].

Сталеплавильный цех подразделяют на ряд основных производственных и вспомогательных отделений, располагаемых либо в отдельных зданиях, либо представляющих собой отдельные пролеты или участки главного здания цеха. В состав сталеплавильного цеха могут входить следующие основные производственные отделения: главное здание, в котором производится выплавка и зачастую разливка стали;

- шихтовые отделения для магнитных и немагнитных материалов;

- миксерное отделение или отделение (участок) перелива чугуна;

- отделение непрерывной разливки (ОНРС);

- участок или отделение внепечной обработки жидкой стали;

- отделения подготовки и ремонта сталеразливочных и промежуточных ковшей;

- отделение раздевания слитков (стрипперное);

- отделения подготовки изложниц.

Вспомогательными отделениями и участками сталеплавильного цеха являются:

- шлаковые отделения;

- электроподстанции;

- насосные;

- мазутохранилища механические;

- ремонтные мастерские и участки;

- цеховые лаборатории;

- склады и отделения термообработки и зачистки литых заготовок и имеющиеся в ряде электросталеплавильных цехов отделения зачистки, обдирки и термической обработки слитков.

Кроме того, для каждого цеха предусматривают отдельное административно-бытовое здание.

Состав сталеплавильного цеха, число и тип входящих в него отделений и зданий зависят от типа сталеплавильного процесса, от принятого способа разливки стали и от того, сблокированы отделения друг с другом или нет. При выборе числа отделений и зданий учитывают, что цех целесообразно проектировать в соответствии с принципом поточного производства, вынося отдельные операции и элементы технологического процесса в специализированные отделения, в которых благодаря выполнению однотипных работ обеспечивается высокая производительность труда [1].

При этом также учитывают, что расположение специализированных отделений в отдельных зданиях обеспечивает улучшение условий труда в связи с отсутствием во многих отделениях вредностей, связанных с наличием жидкого металла и работой плавильных агрегатов, а также в связи с улучшением аэрации отдельно стоящих зданий.

При такой планировке сталеплавильного цеха с увеличением числа отдельно стоящих зданий и в особенности при использовании для связи между ними железнодорожного транспорта существенно увеличивается занимаемая сталеплавильным цехом площадь. Ранее при проектировании отечественных металлургических цехов и заводов этому фактору решающего значения не придавали. В настоящее время в связи с необходимостью экономии годных для земледелия площадей ставится задача разработки более компактной планировки с уменьшением числа отдельных зданий (путем блокирования отделений, организации работ в специализированных пролетах главного здания) [1].

При этом необходима разработка специальных мер по улучшению условий труда в многопролетном здании сталеплавильного цеха (изоляция плавильных агрегатов с улавливанием выделяющихся вредностей, установка местных отсосов в местах выделений пыли, тепла, вредных газов и др.).

1.1 Расположение сталеплавильного цеха

Основные производственные цехи располагают на территории металлургического завода с учетом направления "розы ветров". С тем чтобы уменьшить загрязнение воздушного бассейна над заводом, цехи, выделяющие наибольшее количество пыли и вредных газов, располагают с подветренной стороны. В направлении движения господствующих ветров вначале располагают прокатные цехи, за ними сталеплавильные и далее доменный [2].

Сталеплавильный цех располагают также с учетом основного направления транспортных путей завода. На большинстве заводов доставку сырья к основным цех дм и уборку продукции осуществляют железнодорожным транспортом и пути по заводу прокладывают преимущественно в одном направлении.

Расположение цеха и его путей должно создавать минимум помех общим транспортным потокам. Обычно главные здания мартеновских и электросталеплавильных цехов располагают вдоль направления основных путей. Главные здания конвертерных цехов в связи с их относительно малой длиной могут располагаться и в поперечном направлении [2].

1.2 Особенности расположения сталеплавильных агрегатов в цехе

Расположения сталеплавильных агрегатов в цехе - в проектах отечественных сталеплавильных цехов обязательным является использование плавильных агрегатов, емкость и основные размеры которых соответствуют утвержденному типовому ряду.

Применение плавильных агрегатов типовых емкостей позволяет стандартизировать подъемно-транспортное и технологическое оборудование цеха; исключает необходимость заново проектировать это оборудование, что сокращает сроки и стоимость проектирования и строительства [2].

Можно отметить две общие для любого сталеплавильного цеха особенности расположения сталеплавильных агрегатов. Одна из них заключается в том, что печи и конвертеры располагают в главном здании цеха в одну линию. Это соответствует принципу поточного производства, позволяя создать общую для всех печей транспортную систему подачи шихтовых материалов и уборки продуктов плавки.

Вторая общая особенность состоит в том, что печи и конвертеры располагают на определенной высоте так, чтобы обеспечивался выпуск стали и шлака в ковши, находящиеся на уровне пола цеха, и можно было перемещать под печами тележки со шлаковыми ковшами для уборки шлака [2].

В некоторых старых цехах печи устанавливали на уровне пола цеха, что требовало сооружения под печами глубоких траншей или приямков для ковшей; эти приямки затрудняют обслуживание печей и сложно обеспечить их очистку от выплесков шлака и металла и просыпи материалов. При верхнем расположении печей и конвертеров для удобства их обслуживания в цехе сооружают рабочую площадку на высоте от 6 до 12 м от пола цеха.

1.3 Грузопотоки и транспорт сталеплавильного цеха

Бесперебойная работа сталеплавильных агрегатов и цеха в целом возможна лишь в случае своевременной доставки и загрузки в печи шихтовых материалов и уборки продуктов плавки. Поэтому при проектировании цеха первостепенное значение придают рациональной организации грузопотоков и транспорта. Система грузопотоков и межцехового транспорта должна обеспечивать:

- транспортировку большого числа различных по свойствам грузов (жидких металла и шлака, сыпучих материалов, слитков, ферросплавов и др.);

- большой объем перевозок (например, в современный конвертерный цех необходим" доставлять до 20000 т жидкого чугуна в сутки);

- доставку материалов к печам и уборку от печей порциями в строго заданное время;

- точное взвешивание транспортируемых материалов;

- транспортирование материалов кратчайшим путем;

- доставку материалов наиболее удобным по требованиям технологии способом и оптимальное сочетание доставки с системами загрузки материалов в печи;

- полную механизацию и исключение ручного труда, а при возможности -- автоматизацию транспортировки.

В связи с этими требованиями система организации грузопотоков и транспорта должна предусматривать: организацию независимых грузопотоков основных материалов; исключение пересечения путей напольного транспорта; применение наряду с транспортными средствами общего назначения специальных видов транспорта (чугуновозы, шлаковозы, ширококолейные тележки для перевозки совков с ломом или корзин и др.) [3].

Вид транспорта выбирают с учетом типа перевозимых грузов, объема перевозок и особенностей отдельных разновидностей транспорта. Для новых цехов, как ранее отмечалось, рекомендуется широкое применение автомобильного и конвейерного транспорта.

Внутри производственных зданий рациональная организация грузопотоков обеспечивается за счет сочетания напольного транспорта (рельсового и реже автотранспорта), конвейерного транспорта и работы мостовых кранов, позволяющих перемещать грузы в любом направлении и независимо от напольного транспорта. Мостовые краны играют очень важную роль в обеспечении бесперебойной работы многих отделений сталеплавильных цехов.

С помощью кранов осуществляют заливку чугуна, загрузку лома, транспортировку сталеразливочных и шлаковых ковшей, ремонтные и многие другие работы [3].

До недавнего времени в отечественных сталеплавильных цехах применяли сравнительно тихоходные краны большой (100 т и более) грузоподъемности, у которых скорость перемещения главного подъема с траверсой составляла 2 -- 3 м/мин. В новых цехах предполагается установка тяжелых кранов, работа которых характеризуется следующими скоростями, м/мин: подъема и опускания траверсы 10; перемещения тележки 20 -- 45 и моста 50 -- 80.



2. Шихтовые отделения сталеплавильных цехов

Назначение шихтового отделения или пролета сталеплавильного цеха -- приемка и разгрузка поступающих в цех материалов, хранение определенного запаса материалов, обеспечивающего работу цеха в случае перерывов в снабжении и подготовка материалов к загрузке в плавильные агрегаты [3].

К операциям подготовки относятся взвешивание и погрузка материалов в мульды, совки, бункера, в приемные устройства конвейерных систем выдачи материалов из отделения; иногда проводят также сушку материалов (например, боксита, железной руды), помол (например, помол ферросплавов, извести и др.). Ранее шихтовое отделение или шихтовый пролет обычно называли шихтовым двором.

В старых сталеплавильных цехах малой производительности для хранения всех шихтовых и заправочных материалов служили шихтовые пролеты, являющиеся частью главного здания цеха. Однако опыт показал, что по мере роста производительности цеха и потока подаваемых шихтовых материалов организация работ в подобном пролете сильно усложняется и начиная с некоторого предела один пролет не в состоянии обеспечить приемку, хранение, перегрузку и бесперебойную подачу материалов к печам [3].

Поэтому в современных высокопроизводительных цехах часто сооружают отдельно стоящие здания шихтовых отделений, причем их делают специализированными -- одни предназначены для сыпучих материалов (железной руды, известняка, магнезитового порошка и т. п.), другие -- для магнитных материалов (стального лома, чушкового чугуна). Подобное разделение существенно облегчает организацию работ, поскольку выполняемые в отделениях перегрузочные работы и используемые для этого механизмы неодинаковы и зависят от типа материалов: магнитные материалы перегружают с помощью электромагнитов, сыпучие -- грейферами, ленточными транспортерами, питателями различных конструкций.

Для сыпучих материалов в современных цехах всегда сооружают отдельно стоящие шихтовые отделения, а для магнитных материалов во многих электросталеплавильных и некоторых конвертерных цехах предусматривают шихтовые пролеты в главном здании.

2.1 Верхнее шихтовые отделения для магнитных материалов

Отдельно стоящие шихтовые отделения, для магнитных материалов сооружают в мартеновских, иногда в конвертерных и редко в электросталеплавильных цехах. Ниже рассмотрены некоторые разновидности подобных отделений.

Верхнее шихтовое отделение. Отделение представляет собой однопролетное здание с рабочей площадкой, расположенной на уровне рабочей площадки печного пролета цеха. По всей длине здания тянется ямный бункер, выполненный из железобетона. Внутренние стенки бункера защищают от ударов кусков лома металлическим настилом (например, из рельсов) [3].

Иногда бункер разделен поперечными стенками на несколько отделений (для раздельного хранения чушкового чугуна и лома различного состава). Глубина бункера обычно изменяется от 2 до 3,5 -- 4,0 м.

Вдоль бункера, сбоку от него, проложены три рельсовых пути: разгрузочный, на него прибывают вагоны с ломом; погрузочные на которые устанавливают составы из тележек с мульдами или совками, в которых лом транспортируют в главное здание цеха. Отделение оборудовано мостовыми электрическими магнитными кранами, с помощью которых лом из прибывающих вагонов разгружают в бункера, а из бункеров в мульды или совки на погрузочных путях. На выезде из отделения расположены железнодорожные весы для взвешивания шихты (вместе с мульдами и железнодорожными платформами). Отделения подобного типа применяют в мартеновских цехах и некоторых конвертерных. Они связаны с главным зданием цеха эстакадой, расположенной на одном уровне с рабочей площадкой, что облегчает и ускоряет транспортировку составов с мульдами к печам. Вместе с тем для подачи в подобные отделения вагонов с поступающим ломом необходимо сооружать наклонные эстакады большой длины, поскольку уклон рельсового пути не должен превышать 15 град [3].

2.2 Нижние шихтовые отделения для магнитных материалов

Две разновидности нижних шихтовых отделений конвертерных цехов, предназначенных для хранения и загрузки лома в совки. В одном из них имеется несколько ямных бункеров, между которыми оставлены площадки для установки совков.

Лом привозят в вагонах по пути и разгружают в бункера магнитными кранами, эти же краны служат для загрузки совков. Совки с ломом вывозят из отделения самоходным скраповозом по поперечному пути, на котором расположены железнодорожные весы. Для перестановки совков служит мостовой кран.

Другое отделение оборудовано эстакадой, на которую прибывают самосвалы, выгружающие лом непосредственно в совки, устанавливаемые у края эстакады. Кроме того, лом поступает в вагонах на пути, откуда его магнитными кранами разгружают в ямный бункер или сразу в совки. Груженые совки перемещаются из отделения скраповозами по путям, расположенным перпендикулярно оси загрузочного пролета. Для перестановки совков служит кран.

За рубежом иногда делают открытые шихтовые отделения в виде площадки для хранения лома, обслуживаемой кранами, или же отделения, в которых лом перегружают непосредственно из вагонов, что требует большого числа вагонов и путей. В отечественной практике первые отделения не применяют из-за климатических условий, вторые -- в связи со сложностью работ и большими расходами на содержание подвижного состава [3].

2.3 Верхнее шихтовые отделения для сыпучих материалов

Почти вся площадь однопролетного здания занята ямными бункерами, число которых зависит от того, сколько разновидностей материалов применяют в данном цехе, и от величины расхода этих материалов; для каждого вида материала имеется один или несколько бункеров. Стенки бункеров железобетонные и покрыты изнутри настилом из рельсов для защиты от ударов грейфера.

Глубина бункеров для сыпучих обычно составляет 6 -- 7 м. Для удобства разгрузки длина бункера для каждого материала должна быть не меньше длины вагона. Над бункерами расположены два сквозных продольных железнодорожных пути. Путь в середине здания обычно является разгрузочным, на него прибывают вагоны 6 с поступающими в цех материалами [3].

Для разгрузки открывают откидные люки днища вагона и материал самотеком высыпается и бункер. В связи с использованием такой системы разгрузки материалы обычно привозят в вагонах-"гондолах" или полувагонах, днище которых выполнено в виде откидывающихся вниз люков. ковшевой шлаковый разливка сталь

Путь у края бункеров является погрузочным; на него подают платформы и тележки с мульдами или переносными бункерами, в которые загружают сыпучие материалы из ямных бункеров. Погрузку материалов ведут мостовыми грейферными кранами.

В свободной от бункеров части рабочей площадки отделения расположены печи барабанного типа для сушки материалов. Шихтовые отделения этого типа применяют в мартеновских цехах, где материалы необходимо транспортировать мульдовыми составами на уровне рабочей площадки цеха. Для подачи вагонов с материалами в подобные отделения необходимо сооружать протяженные наклонные эстакады с уклоном рельсового пути не более 15° [3].

2.4 Нижнее отделение с ямными

Нижнее отделение е ямными бункерами и конвейерной выдачей материалов - верх ямных бункеров находится на отметке ±0; в остальном устройство и расположение бункеров такие же, как и в описанном выше отделении верхнего типа. Поперечные разрезы нижних шихтовых отделений для сыпучих материалов с ямными бункерами

Материалы поступают в отделение по рельсовому пути, расположенному над бункерами, разгружаются самотеком после открывания люков в днище вагонов [3].

Материалы выдают из отделения ленточным конвейером, который движется вдоль стены здания. Для выдачи материалы грейферным краном из ямных бункеров загружают в приемные бункера конвейера, откуда они через питатель поступают на движущуюся ленту. Приемный бункер имеется над каждым ямным бункером.

Для сушки материалов в отделении имеются барабанные сушила, расположенные в одном из торцов здания.

2.5 Оборудование сталеплавильных цехов

Краны шихтовых отделений. Используемые в шихтовых отделениях мостовые магнитные и грейферные краны по устройству схожи с краном общего назначения. Несущей основой крана является мост, оборудованный механизмом передвижения, ходовыми колесами и кабиной для машиниста. Мост перемещается вдоль отделения по подкрановым рельсам, укрепленным на несущих колоннах здания. По мосту передвигается тележка, на которой размещен механизм подъема, оборудованный крюком [4].

У магнитных кранов на подъемный крюк навешивают электромагнит, в корпусе которого размещены катушки, питаемые постоянным током через розетку и защищенные снизу плитой из немагнитной стали. Путем подачи тока в катушки обеспечивают притягивание (захват) груза.

Грузоподъемность кранов составляет 5, 10, 15 и 30 т; диаметр, электромагнита 1150 и 1650 мм (намечен выпуск электромагнитов диаметром 2100 мм). Иногда на крюке крана с помощью специальной траверсы подвешивают два электромагнита.

Грейферный кран имеет вместо обычной специальную грейферную тележку с двумя подъемными механизмами, связанными стальными канатами с двухчелюстным двухканатным грейфером; один механизм обеспечивает подъем и опускание грейфера через канат, второй -- смыкание челюстей грейфера через канат. Грузоподъемность грейферных кранов 5 - 15 т, емкость грейферов 1,75 и 3 м3 Применяются также магнитно-грейферные краны, оборудованные грейферной тележкой и тележкой для подвески электромагнита [4].



3. Расчет основного оборудования сталеплавильного цеха

Задание. Рассчитать количество электропечей, установок для внепечной обработки и разливки, а также основные энерготехнологические показатели производства стали в цехе с заданной производительностью.

Дано: ДСП емкостью 200 т, ХМЛ = 0,7, производительность цеха 3,5млн.т, коэффициент выхода годного металла 0,96. Сталь 25ХГСА. Для непрерывной разливки аЧb = 150Ч200 мм.

3.1 Шихтовой и печной пролеты

Расчет количества и производительности ДСП

Производительность дуговой сталеплавильной печи в основном зависит от времени расплавления шихты, т.е. металлического лома и металлизованных окатышей, и от содержания металлизованных окатышей в шихте. Длительность расплавления лома определяется по формуле (ч):

где m0 - вместимость печи, т;

ХМЛ - доля скрапа в шихте;

W = 350 кВтч/т - удельный теоретический расход электроэнергии на расплавление 1т скрапа;

кР= 1,08 - расходный коэффициент при использовании металлической шихты (зависит от угара металла);

W1ТП - тепловые потери в подготовительный период, МВтч;

S - полная мощность электропечного трансформатора, МВА, принимаем 125;

cos = 0,75 - коэффициент мощности при работе на скрапе;

Э = 0,95 - электрический КПД;

Р2ТП - мощность тепловых потерь в энергетический период, МВт.

Тепловые потери в подготовительный период определяются по выражению (МВтч):

Ввиду трудностей аналитического расчета Р2ТП целесообразно для геометрически подобных ДСП пересчитывать пропорционально величине m00,67 .

По данным В.Е. Пирожникова для ДСП-100 Р2ТП составляет 3 МВт. Поэтому, учитывая геометрическое подобие, мощность тепловых потерь в энергетический период можно определить (МВт):

Длительность расплавления лома равна (ч):

Длительность плавления окатышей определяется по формуле (мин.):

где ХОК = 1 - ХМЛ - доля окатышей в шихте;

VОК - скорость плавления окатышей, принимаем 0,030 т/(минМВт);

cos = 0,63 - коэффициент мощности при работе на окатышах (имеет большие значения при меньших мощностях трансформатора);

кР.ОК= 1,13 - расходный коэффициент при использовании металлизованных окатышей.

Длительность плавления окатышей равна:

Время плавки (мин.):

где ПР - время межплавочных простоев, мин. Время межплавочных простоев (мин.):

где ЗАПР - время заправки, 15 мин.;

ЗАВ - время завалки шихты, 15 мин.;

ПЕР.ЭЛ - время перепуска электродов, 5мин.;

ВЫП - время выпуска, 8 мин.;

ПРОС - время простоев печи, 3 мин.

Время межплавочных простоев:

Время плавки:

Годовая производительность печи (т/год):

где 1440 - количество минут в сутках;

Ф - количество фактических рабочих суток печи в году, обычно составляет 340 суток.

Годовая производительность печи:

Количество дуговых электропечей в цехе (шт.):

где ПЦ - годовая производительность цеха, млн.т/год.

Количество дуговых электропечей в цехе:

Мостовые завалочные краны

Число мостовых завалочных кранов (шт.):

где А - число плавок в цехе за сутки, пл./сут.;

b = 0,8 - коэффициент использования крана;

У - задолженность крана на одну плавку, мин./пл.;

k - коэффициент неравномерности, принимаем 1,2.

Число плавок за сутки (шт.):

Задолженность крана (У) складывается из затрат времени на выполнение следующих работ:

Загрузка шихты -10минут.

Заправка печи центробежной машиной - 12 минут.

Наращивание и перепуск электродов - 13 минут.

Вспомогательные работы - 27 минут.

Число мостовых завалочных кранов:

Количество кранов в шихтовом пролете

Число магнитных и грейферных кранов определяется по формуле (шт.):

где QСШ - суточный расход шихтового материала, т/сут.;

У - время на перегрузку 1 т материала, мин./т;

k = 1,15 - коэффициент, учитывающий выполнение краном вспомогательных работ;

b = 0,8 - коэффициент использования крана; 1440 - число минут в сутках, мин./сут.

Число кранов пКР определяется для каждого шихтового материала отдельно и затем, суммируя, подсчитывается общая потребность.

Суточный расход лома составит (т/сут.):

где А - число плавок за сутки, пл./сут.;

з - коэффициент выхода годного металла.

Число магнитных кранов:

Суточный расход извести (т/сут.):

Число грейферных кранов для погрузки извести:

Суточный расход плавикового шпата (т/сут.):

Число грейферных кранов для погрузки плавикового шпата:

Общее число грейферных кранов (шт.):

Общее число кранов:

Число загрузочных корзин и скраповозов

При доставке корзин автоскраповозами из отделения подготовки лома - ОПЛ (или крапоразделочного цеха) число автоскраповозов (шт.):

где

А - число плавок в цехе за сутки, пл./сут.;

k = 1,2- коэффициент запаса;

фОБ - длительность оборота автоскраповоза, 90 мин.

Число корзин:

где фОБ - длительность оборота корзин, 120 мин.

3.2 Распределительный пролет и отделение внепечной обработки стали

Число кранов в распределительном пролете

Число мостовых кранов в распределительном пролете можно рассчитать по формуле (шт.):

где А - число плавок в цехе за сутки, пл./сут.;

b = 0,8 - коэффициент использования крана;

У - задолженность крана на одну плавку, мин./пл.;

k - коэффициент неравномерности 1,2.

Задолженность крана на одну плавку (мин./пл.):

где фР - время обслуживания разливки на УНРС, 17 минут;

фВК - длительность взятия ковша со сталевоза и его установки на стенд или сталевоз агрегата внепечной обработки (~ 4 минуты на один агрегат);

фМП - занятость на межплавочной подготовке сталеразливочных ковшей, 4 минуты;

фРЕМ - занятость на ремонтах ковшей, 4 минуты;

фШ - задолженность на уборке шлака, 15 минут;

фВСП - занятость на вспомогательных работах, 20 минут.

Число мостовых кранов в распределительном пролете (при разливке стали на УНРС):

Установки вакуумирования стали

Производительность одной установки вакуумирования стали рассчитывается по формуле (т/год):

где mСТ - масса стали в сталеразливочном ковше, т;

фЦВ - время цикла вакуумирования 17 минут;

фП - длительность подготовки установки к приему следующего ковша (около 30 минут);

а = 0,96 - выход годного по жидкой стали;

335 - число рабочих суток вакуумкамеры в году

Число УВС в цехе (шт.):

Десульфурация стали и продувка аргоном

Примем длительность цикла обработки стали на УДПА составляет фЦД = 15 минут.

Производительность одной УДПА (т/год):

Загруженность одной установки десульфурации составляет 80 %, таким образом, фактическая пропускная способность одной УДПА (т/год):

Количество УДПА в цехе (шт.):

Агрегаты комплексной обработки стали

Полезную энергию, затрачиваемую на внепечную обработку в установке ковш-печь, определяют из выражения (кВт·ч):

где WУД - удельный расход тепла, необходимого на нагрев 1 т стали на один градус, кВт·ч/(т·К);

Дt - разница между начальной и конечной температурой стали, 0С.

Энтальпия стали обычно изменяется в пределах температур от 1600 до 1700 0С, поэтому величина WУД может быть принята равной 0,215 кВт·ч/(т·К).

Для исходной стали температура в сталеразливочном ковше перед разливкой 1620 0С (1893 К),ТВЫП = 1650 0С (1923 К), ДtК = 20, ДtТР = 60. Получим:

Для формирования шлака периода доводки на установке ковш-печь необходимые энергозатраты WШЛ составят (кВт·ч):

где ДНШМ - изменение энтальпии шлакообразующих материалов (составляет 2,3 МДж/кг);

mшм- масса шлакообразующих материалов, кг (составляет около 19 кг на тонну стали в ковше);

ДНШЛ - удельное изменение энтальпии жидкого шлака при условии, что удельная теплоемкость жидкого основного шлака (СШЛ) составляет 2,0 кДж/(кг·К), а конечная температура шлака (ДtШЛ) превышает температуру жидкого металла на 100 К;

ДНШО - удельная теплота образования основного шлака (~ 558 кДж/кг);

Mшл - масса шлака.

Массу шлака можно определить по формуле (т):

где КШЛ - количество шлака в период доводки на установке ковш-печь, выраженное в процентах от массы металла в ковше, по экспериментальным данным составляет 2,25 %.

Получаем:

Расход тепла на изменение энтальпии легирующих материалов (ферросплавов) WЛ можно определить по формуле (кВт·ч):

где КОХЛ - охлаждающий эффект при введении легирующих добавок по ходу обработки, 6,5 0С

Общий расход электроэнергии будет равен (кВт·ч):

где: зКП=0,65

Мощность установки зависит от времени, затрачиваемого на внепечную обработку стали (мин.):

где Vt - скорость нагрева металла, 40С/мин.

Мощность установки составляет (кВт):

Мощность трансформатора установки ковш-печь зависит от коэффициента мощности cosц установки:

где: cosц=0,72.

Таким образом, для 200-т агрегата ковш-печь выбираем трансформатор ЭТЦНК- 52000/35.

Годовая производительность одного АКОС (т/год):

где а - коэффициент выхода годного, обычно составляет 1; фП - длительность подготовки установки к приему следующего ковша (около 20 минут).

Количество установок в цехе (шт.):

3.3 Отделение непрерывной разливки стали

Расчет потребности в оборудовании при непрерывной разливке стали

Годовая производительность МНЛЗ при работе методом "плавка на плавку" (т/год):

где mck=200 т - масса жидкой стали в ковше (принимается равной садке сталеплавильного агрегата);

а = 0,96- выход годных заготовок при непрерывной разливке;

n = 320 - число рабочих суток машины в году (для современных УНРС предусматривается фонд рабочего времени 320 сут.);

фп = 70 мин. длительность паузы при подготовке к разливке;

фм - машинное время разливки, мин.;

nпрл= 10 - число последовательно разливаемых плавок.

Продолжительность разливки (время собственно разливки без учета ввода затравки, от начала заполнения кристаллизатора до окончания опорожнения ковша) определяется (мин.):

При разливке для блюмовых заготовок с соотношениемbЗ /аЗ меньше 2 и толщиной не более 200 мм число ручьев принимается равным шести.

где N = 6 - число ручьев;

сСТ- плотность стали, принимается равной 7,6 т/м3;

F = 0,15•0,2 = 0,03 м2 - площадь поперечного сечения отливаемой заготовки;

vР- рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин.

При оптимальных температурных условиях разливки и высоком качестве стали, рабочая скорость вытягивания определяется по уравнению (м/мин.):

где а3 и b3 - толщина и ширина отливаемой заготовки, м;

Кv- 0,12 коэффициент скорости вытятигвания, учитывающий марку отливаемой стали и уровень совершенства конструктивных узлов УНРС, м2/мин.

Количество МНЛЗ в цехе (шт.):

3.4 Ковшевой и шлаковый пролеты

Сталеразливочные ковши и сталевозы

Число сталеразливочных ковшей определяется по выражению (шт.):

где 1,25 - коэффициент запаса;

nОБ, nСР , nКР- соответственно число ковшей, находящихся в обороте, в среднем ремонте (замена рабочего слоя футеровки) и капитальном ремонте (замена рабочего и арматурного слоев футеровки), шт.

Число ковшей, находящихся в обороте (шт.):

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

фОБ- 6 длительность цикла оборота ковша, ч/пл.

24 - число рабочих часов в сутки.

Число ковшей, находящихся в среднем ремонте (шт.):

где фср=16ч - длительность среднего ремонта;

m - стойкость рабочего слоя между ремонтами, 8 пл.

Число ковшей, находящихся в капитальном ремонте, находится как (шт.):

где фКР- длительность капитального ремонта, 30 ч;

фКАМ= N•фоб = 360 ч-

продолжительность кампании ковша до капитального ремонта;

N = 60- стойкость ковша, пл.

Число ям для ремонта или стендов для ломки футеровки (шт.):

Где

nР = nср +nкр= 4+1 = 5

шт./сут - число ковшей, ремонтируемых за сутки;

фКЛ = 8ч - время выкладки новой футеровки ковша или же задолженность стенда на ломку футеровки,

Число сталевозов принимается из расчета, что на одну печь приходится два сталевоза, т.е. 10 штук.

Количество мостовых кранов в ковшевом пролете

В специализированных пролетах, предназначенных для межплавочной подготовки или ремонта сталеразливочных ковшей, основная работа, выполняемая кранами, - это перестановка ковшей на стенды, предназначенные для выполнения отдельных операций по ремонту или подготовке ковшей. Необходимое число кранов определяется (шт.):

где А - число плавок в сутки, пл./сут.;

nПП=6 и nПР- 7 число перестановок ковша соответственно при подготовке к очередной плавке и ремонту;

nР=5 шт./сут. - число ковшей, ремонтируемых за сутки;

k = 1,2 - коэффициент выполнения краном вспомогательных работ;

b = 0,8 - коэффициент использования крана;

фП= 4 мин - задолженность крана на одну перестановку ковша.

Шлаковые ковши и шлаковозы

Число шлаковых ковшей при вывозе их из цеха самоходнымишлаковозами (шт.):

где k = 1,3 - коэффициент запаса;

n1- число шлаковых ковшей на одну плавку, шт./пл.;

фОБ= 4 - продолжительность оборота шлакового ковша.

Число шлаковых ковшей на одну плавку (шт.):

где m0- вместимость печи, т;

аШ = 0,08- количество шлака на 1 т выплавляемой стали, т/т;

VК= 16 - вместимость шлакового ковша, м3;

сШ = 2,8 - плотность жидкого шлака, т/м3

Число резервных ковшей принимают равным 1 на каждую печь. Всего шлаковых ковшей 9 штук.

Число кранов в шлаковом пролете (шт.):

где А - число плавок в цехе за сутки;

п1- число шлаковых ковшей на одну плавку, шт./пл.;

пП = 4 - число перестановок на один ковш;

фП = 3 мин - длительность одной перестановки;

k = 1,1 - коэффициент выполнения краном вспомогательных работ;

b = 0,8 - коэффициент использования крана.



3.5 Отделение бункеров

Вместимость бункеров, необходимых для хранения сыпучих материалов определяется потребностью в материалах, их насыпным весом и нормативами запаса по каждому материалу.

Объем бункера определяется (м3):f

где ПСУТ- суточная производительность цеха по стали, т/сут.;

fI - расход материала, т/т;

пI- норма запаса i-го материала, сут;

сI - насыпная плотность i-го материала, т/м3;

k - коэффициент заполнения бункера (1,2 для металлической шихты; 1,0 для ферросплавов и 0,8 для других сыпучих материалов).

Данные по нормам запаса сыпучих материалов и их насыпной плотности приведены в таблице 1.

Наименование материалов	Насыпная плотность, т/м3	Норма запаса материала, сутки
Известняк	1,7	15
Известь	0,8	1
Окатыши	1,9	2
Агломерат	2,0	15
Плавиковый шпат	1,75	10
Ферромарганец	3,0	10
Ферросилиций	2,0	10
Лом стальной	1,9	8

Расход материалов обычно принимается следующим (т/т): окатыши -

,

известь - 0,05 т/т, плавиковый шпат- 0,006 т/т, железная руда - 0,05 т/т, ферросплавы -0,004 т/т.

Суточная производительность цеха по стали

ПСУТ= А•m0 = 47,945•200 = 9589 т/сут

Объемы бункеров приёмного отделения м3:

Принимаем: глубина бункеров для сыпучих материалов - 7 м; для лома - 4 м. Принимаем ширину бункеров 2 м.

;

;

;

;

;

По данным было вычислено основное оборудование сталеплавильного цеха, количество основного оборудования представлено в таблице 4:

Таблица 4

Наименование оборудования и основные технико-экономические показатели	Количество
Количество дуговых электропечей в цехе	5
Время плавки, мин	116,4
Число плавок в сутки	47,945
Мостовых завалочных кранов	3
Количество магнитных кранов	20
Количество грейферных кранов	1
Число скраповозов	7
Число загрузочных корзин	10
Количество кранов в распределительном пролете	6
Число УВС в цехе	2
Количество УДПА в цехе	1
Количество АКОС в цехе	2
Мощность трансформатора установки печь-ковш, МВт•ч	39,26
Количество МНЛЗ	5
Число ям для ремонта или стендов для ломки футеровки	2
Число сталеразливочных ковшей	22
Число сталевозов	10
Число кранов в ковшевом пролете	2
Число шлаковых ковшей	3
Число кранов в шлаковом пролете	1



Список использованных источников

1) Черная металлургия [Офиц. сайт]. http://emchezgia.ru/proektirovanie /70_glavne_zdanie_ESPTS.php (датаобращения: 23.12.2015).

2) Черная металлургия [Офиц. сайт]. http://emchezgia.ru/ proektirovanie/ 70.1_Razmery_glavnogo_zdaniya.php (датаобращения: 23.12.2015).

3) Черная металлургия [Офиц. сайт]. http://emchezgia.ru/proektirovanie /1oborudovanieceha.php (дата обращения: 23.12.2015).

4) Черная металлургия [Офиц. сайт]. http://emchezgia.ru/proektirovanie/76_Organizatsiya_osnovnyh_rabot.php (датаобращения: 23.12.2015).

5) Королькова Л.Н. Устройство и оборудование металлургических цехов. Учебное пособие для выполнения курсового проектадлястудентовбакалавриата по направлению 22.03.02 (150400)"Металлургия". -Старый Оскол: СТИ МИСиС, 2015 - 67с.

Размещено на Allbest.ru