Вычисление баланса металла по электросталеплавильному комплексу

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

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 — 30 м; распределительный шириной — 25 м, разливочный — 24 м.

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 °C, 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 170 т. 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

2.1 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

2=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

480 000

5,1

24 480

0,7

3360

3360

507 840

3

240 000

6,5

15 600

0,6

1440

1440

257 040

4

80 000

11,45

9160

0,3

240

240

89 400

Итого:

800 000

49 240

0

5040

854 280

Рассчитываем расходный коэффициент по каждой группе марок сталей:

К1=

Мзад

=

507 840

=

1,058

т/т

Мг

480 000

К2=

257 040

=

1,071

т/т

240 000

К3=

89 400

=

1,1175

т/т

80 000

Выход годного — показатель, обратный расходному коэффициенту:

з1=

480 000

100%

=

94,5

%

507 840

з 2=

240 000

100%

=

93,4

%

257 040

з3=

80 000

100%

=

89,5

%

89 400

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

480 000

2

9600

4,5

21 640

448 760

1,070

3

240 000

2

4800

3,5

8400

226 800

1,058

4

80 000

2

1600

4,0

3200

75 200

1,064

Итого:

800 000

16 000

33 240

750 760

Распределяем металл по двум грузопотокам и определяем количество металла, пошедшего на Стан 280 и цех ТО

2.4 Распределение металла по переделам

Номер группы марки стали

масса металла на стан 280, т

Масса металла на термообработку, т

2

448 760

1

=

448 760

448 760

-

448 760

=

0

3

226 800

0,75

=

170 100

226 800

-

170 100

=

56 700

4

75 200

0,50

=

37 600

75 200

-

37 600

=

37 600

Итого:

656 460

94 300

2.5 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

448 760

3,3

14 809

7,5

33 657

400 294

1,124

4

170 100

3

5103

7

11 907

153 090

1,124

5

37 600

3,8

1429

6,5

2444

33 727

1,111

Итого:

21 341

48 008

587 111

3,359

Таблица 2.8. 2.6. Баланс металла по ЦТО

№ гр. марок стали

Задано Ме на ТО, т

Потери Ме

Получено годн. слитков, т

Расходы коэф., т/т

Из КПЦ

Из стана 280

Всего

Угар

Обрезь, брак

%

т

%

т

2

0

400 294

400 294

1

4002

1

4002

392 290

1,02

4

56 700

153 090

209 790

1

2097

1

2097

205 596

1,02

5

37 600

33 727

71 327

1

713

1

713

69 901

1,02

Итого:

94 300

587 111

681 411

6812

6812

667 787

3,06

2.7 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

507 840

3360

21 640

33 657

4002

62 659

445 181

3

257 040

1440

8400

11 907

2097

23 844

233 196

4

89 400

240

3200

2444

713

6597

82 803

Итого:

854 280

5040

33 240

48 008

6812

93 100

761 180

2.8 Сводный баланс металла по ЭСПЦ

№ п/п

Приход

т

%

Расход

т

%

1

Получено обо ротных отходов из:

1. Получено годных слитков

800 000

92,9

ЭСПЦ

5040

0,5

2. Оборотные отходы

5040

0,5

КПЦ

33 240

3,7

3. Безвозвратные потери

56 300

6,5

стан 280

48 008

5,2

цех ТО

6812

0,8

Всего

93 100

10,2

2

Покупной лом

761 180

89,7

Итого

854 280

99,9

Итого

854 280

99,9

2.9 Свободный баланс металла по заводу

№ п/п

Приход

тыс. т

%

Расход

тыс. т

1

Покупка металлошихты

761 180

1. Получено готовых изделий

667 787

Из: КПЦ

80 676

Стана 280

587 111

2

Оборотные отходы

93 100

2. Оборотные отходы

93 100

3. Безвозвратные отходы

Из: ЭСПЦ

49 240

КПЦ

16 000

Стана 280

21 341

ЦТО

6812

Итого:

854 280

Итого:

854 280

Общий выход металла по заводу:

Мсгп

100% =

667 787

100% =

78,1

%

Млома

854 280

2. Образуется безвозвратных потерь:

Мб.п.

100% =

93 100

100% =

10,8

%

Млома

854 280

3. образуется возвратных отходов, %

Мв.п.

100% =

80 671

100% =

11,1

%

Млома

854 280

3. Разработка схемы грузопотоков исходных материалов и продуктов плавки, обеспечивающая бесперебойную работу дуговой печи ДСП-100

3.1 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.

3.2 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».

3.3 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

15

150

320

=

842,93

тыс. т

(15

80

+ 30)

где: 1440 — количество минут в сутках, мин. ;

80 — длительность одной плавки, мин. ;

15 — количество плавок в одном цикле;

30 — длительность горячих простоев между циклами, мин. ;

150 — вместимость печи номинальная, т;

320 — продолжительность работы печи в году, сут.

Литой заготовки: 843×0,97 = 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

15

150

335

=

861

тыс. т

10

80

жидкого металла или литой заготовки:

861×0,97 = 835,2 тыс. т,

где: 80 — длительность простоев МНЛЗ между сериями, мин;

335 — продолжительность работы МНЛЗ и цеха в год, сут.

Количество печей (nп) определяется годовой программой цеха Пц и производительностью печи (Пп):

nп=

Пц

Пп

При годовой программе 800 тыс. т жидкой стали необходимое количество печей составит:

nп=

800

=

0,93

861

Принимаем 1 печь вместимостью 150 т. Тогда реальная производительность цеха в год составит:

861 1 = 861 т.

4.2 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:

22 2 = 44 мин.

Загруженность скраповоза на одну плавку составит:

44 1,2

100

=

66

%

80

где: 1,2 — коэффициент, учитывающий непредвиденные задержки и операции;

80 — длительность плавки, мин.

С учетом бесперебойности снабжения ЭСПЦ шихтой, ремонтов и технического обслуживания принимаем на 1 печь 2 скраповоза.

4.3 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;

— удаление остатков металла, скрапин, мелкий ремонт ковша (снятие шиберного затвора,

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:

1440

=

5 оборотов

267

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.

4.4 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;

0,12 — кратность шлака;

2,5 — плотность жидкого шлака, т/м3.

Принимаем, что из дуговой печи через рабочее окно удаляется 80% шлака:

18 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:

18 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:

11 0,8= 9 м3.

Тогда шлаковый ковш обеспечит прием послеразливочного шлака от:

9: 1,44 = 6 плавок.

При выплавке в цехе 17,1 плавок в сутки для приема шлака потребуется:

1 х 17,1 = 17,1 ковшей для шлака, удаляемого из печи;

17,1: 8= 2 ковша для шлака после разливки

Всего в сутки необходимо вывезти:

17,1+ 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:

8 + 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.

4.5 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.

4.6 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;

80 — 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:

738

= 0,51 крана

1440

Для бесперебойной работы и на случай ремонта принимается к установке 2 кран.

4.7 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:

1115

= 0,77 крана

1440

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 24 м (Г — Д).

5.1 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.).

5.2 Шихтовый пролет

Шихтовый пролет имеет ширину- 30 м. 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.).

5.4 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.

2. 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 170 т.

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

Расход электроэнергии 390 кВтч/т.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

2. Чуйко Н. М., Чуйко А. Н. «Теория и технология электроплавки стали»,-Киев; Донецк: Главное издательсво, 1983.- 248 С.

3. Поволоцкий Д. Я., Рощин В. Е. М. А. Рысс, А. И. Строганов, М. А. Ярцев. «Электрометаллургия стали и ферросплавов», — М. :Металлургия, 2009. -568 С.

4. 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 90 401, специализации электрометаллургия стали и ферросплавов дневной и заочной формы обучения «. -Днепропетровск: НМетАУ, 2009. -37С.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой