Проектирование электросталеплавильного цеха

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Томского политехнического университета Механико-машиностроительный факультет Кафедра «Металлургия чёрных металлов»

Курсовой проект по дисциплине «Основы проектирования и оборудования электрометаллургических цехов»

Выполнил: Уманец Д.Ю.

Проверил: доцент, к.т.н. И. Д. Рожихина Юрга 2007

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Задачи цеха

1.1.1 Общая характеристика здания цеха

1.2 Элементы конструкции здания

1.3 Транспорт электросталеплавильного цеха

1.4 Подготовка металлошихты, сыпучих и других материалов, их транспортировка в ЭСПЦ

1.5 Грузопотоки электросталеплавильного цеха

1.6 Методы уменьшения газовыделений и техника безопасности этих участков

2. ШИХТОВЫЙ ПРОЛЁТ

2.1 Бункерный пролёт

3. ПЕЧНОЙ ПРОЛЁТ

3.1 Организация работы

4. РАЗДАТОЧНЫЙ ПРОЛЁТ

4.1 Участок внепечной обработки

4.2 Участок разливки

4.2.1 Оборудование для разливки и его подготовка

4.3 Организация работ в отделении МНЛЗ

5. РАСЧЁТ ОБОРУДОВАНИЯ ШИХТОВОГО ПРОЛЁТА

5.1 Расчёт количества кранов шихтового пролёта

5.2 Расчет количества «вертушек»

5.3 Расчёт ямных бункеров

5.4 Расчёт количества скраповозов

5.5 Расчёт количества бункеров для сыпучих

6. РАСЧЁТ ОБОРУДОВАНИЯ ПЕЧНОГО ПРОЛЁТА

6.1 Расчёт количества дуговых электросталеплавильных печей

6.2 Расчёт количества кранов

6.3 Расчёт количества шлаковых чаш

7. РАЗДАТОЧНЫЙ ПРОЛЁТ

7.1 Участок внепечной обработки

7.1.1 Расчёт количества агрегатов для внепечной обработки

7.2 Участок разливки

7.2.1 Расчет количества сталеразливочных ковшей

7.2.2 Количество разливочных кранов

7.3 Определение производительности и основных параметров МНЛЗ

7.3.1 Количество промежуточных ковшей

7.3.2 Количество стендов для сушки промежуточных ковшей

8. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

8.1 Реконструкция электросталеплавильных цехов СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

В третье тысячелетие человечество приходит по прежнему со сталью в качестве основного конструкционного материала. Основным путём быстрого и экономичного повышения производства стали является развитие электрометаллургии. Развитие электрометаллургии позволяет решить другую важную проблему — значительное улучшение качества стали.

Особые преимущества производства стали в электрических печах, мало требовательных к качеству шихты и обеспечивающих получение стали любого состава. Улучшение работы электросталеплавильных печей, расширение сортамента выплавляемой в них сталей и понижение её себестоимости вызывает интенсивное развитие электрометаллургии. Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая роль, в производстве качественной и высококачественной стали. Благодаря ряду принципиальных особенностей этот способ, как ни один другой приспособлен для получения разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием серы, фосфора, кислорода и других вредных или нежелательных примесей и высоким содержанием легирующих элементов; хрома, никеля, марганца и др. Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны главным образом с использованием для нагрева металла электрической энергии. Выделение тепла в электропечах происходит либо в самом нагреваемом металле, либо в непосредственной близости от его поверхности. Это позволяет в сравнительно небольшом объёме сконцентрировать большую мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур. Расход тепла и изменение температуры металла при электроплавке довольно легко поддаётся контролю и регулированию. Лучше других агрегатов электропечь приспособлена и для переработки металлического лома. Вся шихта в электропечь загружается в один приём, причём твёрдой шихтой занят весь объём печи, и это не вызывает затруднений в её расплавлении. Период плавления в электропечах значительно короче, чем в мартеновских печах. Работа электропечей легко поддаётся автоматизации. Следовательно электропечи — это агрегат будущего. В электропечах выплавляют стали обширного сортамента, но печи разного типа и ёмкости специализированы на выплавку стали сравнительно небольшого круга марок. Разная потребность народного хозяйства в металле определённого назначения и существующие технические и экономические возможности развития электросталеплавильного производства определяют различные темпы увеличения выплавки металла того или иного назначения.

Электросталеплавильный цех является структурным подразделением металлургического завода осуществляющим работы по обеспечению кузнечных и механических цехов предприятия сталью.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ Проектирование электросталеплавильного цеха сводится к частичному переоборудованию оборудования, при сохранении металлоконструкции основного здания ЭСПЦ. При этом предусматривается установка дополнительных вакуум камер и агрегатов внепечной обработки АКОС, и другого необходимого оборудования, на базе использования новейших технологий, тем самым, обеспечивая повышение не только производительности, но и качества металла. Частичное переоборудование проводится с целью устранения узких мест даёт существенное повышение объёма производства (до 2 000 000 т. в год) и улучшенных условий труда.

Цех состоит из пролётов; шихтового, бункерного, печного и раздаточного, а также участка МНЛЗ. При этом в шихтовом пролёте располагаются участки; размещения контейнеров, хранения огнеупоров, металлолома, в нём расположены печи для прокаливания материалов. Отведены специальные помещения; для размещения таких материалов как никель и др. дорогостоящих материалов предусматривается закрываемое помещение, а также комната отдыха для рабочих, обслуживающих ЭСПЦ. Ширина пролёта составляет 28 м, длина 205 м. Для подачи материалов в печной пролёт предусматривается 4 скраповоза. Пролёт обслуживается 5-мя кранами.

Ширина бункерного пролёта составляет 10,5 м, длина 200 м, он предназначен для хранения и подготовки сыпучих и ферросплавов. В нём расположены печи для прокаливания материалов, трансформаторные помещения, а также щитовые (для обслуживания дуговых печей).

В печном пролёте выполняются следующие задачи: доставка и загрузка в печь металлошихты, шлакообразующих и ферросплавов; заправка печей; доставка электродов и организация их наращивания по мере расхода; организация уборки шлака, выпуск жидкого металла в сталеразливочный ковш; организация капитальных, холодных и горячих ремонтов печей. Для ремонта печного свода и подины с торца расположены специальные стенды. Ширина пролёта 24,5 м., длина 160 м.

В раздаточном пролёте расположены камеры внепечной обработки, насосные подстанции (для вакуум камер) для обслуживания вакуум камер и АКОС, стенды подготовки разливочных ковшей к приёму металла из печи, стенд для сушки промежуточных ковшей, стенды для охлаждения футеровки для ломки футеровки и для кладки футеровки промежуточных ковшей, сталь-ковшей.

1.1 Задачи цеха

— Изготовление и выпуск продукции в соответствии с планом предприятия.

— Обеспечение договорных обязательств, ритмичный выпуск заготовок для цехов предприятия, а также сторонним организациям и предприятиям.

— Обеспечение высокого качества изготовляемой продукции.

— Рациональное и экономическое использование материалов и трудовых ресурсов, эффективное использование основных и оборотных фондов.

— Обеспечение наивысшей производительности труда, снижение себестоимости продукции.

1.1.1 Общая характеристика здания цеха Производственное здание предназначено для осуществления в них основных или вспомогательных производственных процессов и служат целям рационального размещения оборудования и рабочих мест в определенной технологической последовательности для эффективной организации производственного процесса.

Объемно — планировочная схема и конструкция здания в значительной мере зависят от вида применяемого внутрицехового транспорта. Основным видом внутрицехового транспорта сталеплавильного цеха являются электрические краны. Основной, наиболее распространенный тип промышленных зданий каркасный. Каркас воспринимает внешние воздействия на здание (ветер, снег), внутренние эксплуатационные нагрузки, собственную массу элементов здания и давления грунта на подземные части здания. К несущим элементам относятся фундаменты, колонны, стропильные и подстропильные фермы, подкрановые балки.

Другой набор конструктивных элементов каркасного здания — ограждающие элементы (крыша, стены) — изолируют оборудование, протекающие в здании процессы и работающих людей от внешнего пространства и воздействия атмосферы. Дополнительную жёсткость каркаса обеспечивают подкрановые балки, на которых укладывают рельсы мостовых кранов. Также к горизонтальным связям относят «ветровые фермы», установленные в торцах зданий на уровне подкрановых балок или нижнего пояса строительных ферм.

При колебаниях температуры наружного воздуха каркас здания изменят свои размеры. Это приводит к появлению дополнительных напряжений в конструктивных элементах каркаса, что при чрезмерно больших деформациях грозит нарушением его несущей способности. Кроме того, при больших деформациях возможно образование трещин в ограждающих конструкциях, крыше и стенах. Такое же воздействие оказывает неравномерная осадка здания из — за неоднородности грунтов на площадке застройки или из — за резко выраженной разницы в нагрузке на основание. Для предупреждения этих явлений в каркасе здания предусмотрены деформационные швы (температурные, усадочно — сейсмические).

1.2 Элементы конструкции здания Фундаменты. Из — за многообразия грунтовых условий и значительных колебаний нагрузок на фундаменты, типизация фундаментов очень сложна.

1 — монолитный фундамент (подошва); 2 — подколонник; 3 — железобетонная колонна; 4 — фундамент балки.

Рисунок 1 — Фундамент под отдельно стоящие колонны.

Для здания характерны одиночные столбчатые фундаменты под несущие колонны. Они устанавливаются при очень сильных нагрузках и при слабых неоднородных грунтах.

Фундаментные балки. Для опирания самонесущих и навесных стен по периметру здания по обрезам фундамента укладывают фундаментные балки или рандбалки, изготовленные из железобетона. Фундаментная балка уложена так что её верхняя грань выше уровня грунта, но ниже чистого пола на 30 мм. Такое расположение балки позволяет избежать касания грунта стенами и таким образом предотвращает их от увлажнения, устройства дверей и ворот без порогов.

Колонны. Основной элемент несущего каркаса. Они опираются на фундаменты и в свою очередь являются опорами для несущих конструкций покрытия. В колоннах различают верхнюю часть, надколонник, на который опираются несущие конструкции покрытия: основной стержень, по которому передаются нагрузки от покрытия и кранов. Выделяется башмак (база) передающий нагрузку колонны на фундамент. Покрытия. Служат для ограждения внутренних помещений здания от атмосферных осадков и внешних температурных воздействий. Применяют настил из стальных листов, которые хорошо выдерживают неравномерный нагрев лучистым теплом расплавленного или раскалённого металла. Существует недостаток: противостояние коррозии, поэтому через 7−10 лет следует окрашивать.

Рисунок 2 — Стальные колонны.

Существует два типа колонн одноветьевые и двухветвевые. Одноветьевые устанавливаются в торце печного пролёта. Двухветвевые колонны связаны между собой двухплоскостной решёткой из прокатных уголков. Надколонник — сплошной имеет проёмы для прохода обслуживающего персонала. Нагрузку колонн на фундаменты передают через башмаки, привариваемые к нижней части колонн. Они расположены на 500−600 м ниже пола.

Стропильные фермы. Стропильные фермы несут покрытие здания. Применяем стропильные фермы с параллельными поясами. Верхний и нижний пояс имеет уклон 8%, что компенсирует провисание конструкции при эксплуатации. Стропильная ферма изготовлена из стальных уголков, широкополочных тавров, соединяемых в узлах электросваркой, в верхней части которой устроен аэрационный фонарь.

Рисунок 3 — Стропильная ферма.

Стены. Наружные стены совместно с покрытиями защищают внутреннее пространство здания от внешних воздействий. В зависимости от конструкций и по роду статической работы станы подразделяют на несущие, самонесущие и навесные. Для устройства несущих стен использованы кирпич, крупные и мелкие блоки; самонесущих из кирпича, мелких блоков или панелей. Торцевые стены испытывают большие нагрузки, в связи с этим для обеспечения их устойчивости сооружён дополнительный каркас, размещённый в плоскости стен. Он состоит из железобетонных стальных ригелей. Этот дополнительный каркас называют фахверком. Так как цех является цехом с избыточным тепловыделением то стены устроены из стальных волнистых и ребристых листов (лёгкие стены). Листы навешены на ригели фахверка внахлёст. Для защиты лёгких стен от случайных повреждений цокольная часть стен выполнена из бетонных панелей.

Ворота. Служат для проезда автотранспорта и железнодорожного транспорта. Для проезда автотранспорта высота ворот не ниже 2,4 м и ширина не менее 2 м. Для проезда железнодорожного транспорта нормальной колеи 4,7×5,6 м. Для прохода небольшого количества работающих в створах ворот устроены двери. В цехе существует несколько конструкций ворот; распашные (створные), раздвижные. Распашные ворота имеют лучшую герметичность притвора. Их недостатком при большой величине створок является большой вес, возможные перекосы полотен и медленное открывание. Полнота ворот выполняется цельнометаллическими в виде сварной рамыпереплёта из прокатных стальных профилей с прикреплённой сваркой, с наружной стороны обшивкой из гофрированной листовой стали. Воздушно-тепловые завесы, защищающие работающих от холодного наружного воздуха, устроены с подачей тёплого воздуха с боков проёма. Завесы устроены в тех воротах, которые открываются чаще пяти раз в смену или менее чем на 40 мин. Для экономии тепла включение воздушной завесы блокируют с открывающим ворота механизмом.

1.3 Транспорт электросталеплавильного цеха Работа электросталеплавильного цеха тесно связана с функционированием различных цехов и отделений металлургического завода, в процессе взаимодействия которых осуществляется большой объем перевозок. Эти перевозки связаны с обеспечением ЭСПЦ металлошихтой, ферросплавами, шлакообразующими добавками, огнеупорами и другими материалами, а также необходимостью вывоза готовой металлопродукции из ЭСПЦ в виде слитков в кузнечный цех металлургического завода и отходов в виде шлака, без огнеупоров и мусора.

Промышленный транспорт металлургического предприятия разделяют на внутренний и внешний. Внешний транспорт, железнодорожный, обеспечивает доставку в цехи металлургического предприятия материалов от внешних источников снабжения. На заводе имеется железнодорожный цех со своим специфическим хозяйством, который обеспечивает связь с внешним транспортом (МПС). В качестве внутрицехового и межцехового транспорта применяют железнодорожный, автомобильный, непрерывный транспорт. Недостатки железнодорожного транспорта — относительно невысокая оперативность и гибкость: больше занимаемые площади на стрелки, тупики, резервные пути и повороты (минимальный радиус поворота железнодорожной колеи — не менее 150 м), высокие капитальные затраты (1 км железнодорожного пути стоит 170 тыс. руб.) и высокие эксплуатационные расходы. Автомобильный транспорт служит для внутризаводских перевозок грузов с центральных складов и отделений металлургического предприятия в цехи. Он обладает большой маневренностью по сравнению с железнодорожным транспортом, позволяет сократить площади, создавать компактные схемы грузоперевозок, радиус поворота автомобиля 20 м.

Пневматический транспорт применяют для транспортировки тонко измельченных и зернистых материалов по трубам в смеси с воздухом. Материалы перемещаются в результате сообщения им скорости движущимся потоком воздуха. Этот способ применяется, в частности, для вдувания различных материалов в сталь при внепечной обработке. Под давлением воздуха по трубам транспортируют калиброванную тару (патрон) с пробами металла от печи в экспресс-лабораторию центральной заводской лаборатории (пневмопочта).

1.4 Подготовка металлошихты, сыпучих и других материалов, их транспортировка в ЭСПЦ

При выплавке электростали 95% всей шихты представляет лом и отходы черных металлов. На металлургическом заводе перерабатывается свой оборотный металлолом, крупногабаритной обрези и др. отходов производства, а также товарный металлолом, собираемый и поставляемый системой «Вторчермет» .

В условиях ухудшающегося качества лома наиболее уязвима, чаще всего не справляется со своей задачей система обеспечения металлоломом. Однако она может быть использована в качестве шихты электрических печей только после подготовки и переработки в копровом цехе металлургического предприятия. Лом, поступающий в копровый цех должен соответствовать общим техническим условиям на черные вторичные металлы в соответствии с ГОСТ 2787–86.Согласно указанному ГОСТу, вторичные черные металлы подразделяются на классы (стальные: лом и отходы и чугунные: лом и отходы), по наличию легирующих элементов на категории (А — углеродистые, Б — легированные), по показателям качества на 26 видов, по содержанию легирующих элементов на 67 групп. Важное значение для более полного использования легирующих элементов, содержащихся в ломе, имеет организация раздельного сбора, хранения и транспортировки лома по соответствующим группам. Смешение отдельных групп лома ведет не только к невозвратимым потерям легирующих элементов, но зачастую является причиной брака при производстве стали в ДСП.

Вторичные черные металлы должны быть безопасны для перевозки, переработки от огне взрывоопасных материалов. Стальной лом и чугунный, предназначенный для переплава в плавильных печах, регламентируется по габаритам, насыпной плотности и массе отдельных кусков. При работе с немагнитной мелкой обрезью и стружкой применяют много челюстной грейфер типа «Полип», при погрузке штучных немагнитных кусков — клещевой захват.

а)б) амногочелюстный грейфер, б — клещевой захват с кернами.

Рисунок 4 — Устройство для загрузки немагнитной шихты.

Крупногабаритный лом, имеющий в сечении более 500 мм, разбивают на специальных установках — копрах. Крупногабаритные стальные массивы (станины, козлы, ковши с металлом), которые не могут быть разбиты копром и не поддаются ножничной резке, разделываются взрывным способом с применением взрывчатых веществ. Для резки металлического лома в виде прутков применяют аллигаторные ножницы, с электромеханическим приводом. Для разделки сортового металла, металлоконструкций применяют огневую резку. Резка высоколегированных сталей, а также чугунного лома осуществляется кислородно-флюсовым способом.

Таблица 1 — Характеристики дробилок.

Стружку перерабатывают путем ее дробления и дальнейшего брикетирования. Для дробления стружки применяют фрезерные, молотковые, и валковые стружка дробилки производительностью 1,5−2,0 т/ч. Брикетирование стружки осуществляется холодным прессованием. Холодное прессование осуществляется на горизонтальных гидравлических прессах, при этом брикеты получают массой 50−150 кг с плотностью 5,6−6 т/м³. Примерно 40% металлолома поступающего на переработку в копровый цех находится в смешанном состоянии по видам и крупности. После сортировки металлоотходов в копровом цехе магнитный лом загружают кранами с электромагнитными плитами на специальные платформы и перевозят в шихтовый пролет (где разгружаются в резервные закрома) и в загрузочные бадьи грейферного типа (рис.7), которые на скраповозах перевозятся в печной пролёт и после взвешивания загружаются в печь с помощью мачтового завалочного крана. Немагнитный лом в копровом цехе грузят грейферным краном в специальные контейнеры, которые устанавливают на железнодорожные платформы и подают в шихтовый пролет ЭСПЦ. В таких же контейнерах подается в ЭСПЦ и магнитная шихта. Применение контейнеров позволяет более полно использовать крановое оборудование шихтового пролета.

Необходимые для электроплавки ферросплавы доставляют в шихтовый пролет ЭСПЦ навалом в железнодорожных вагонах либо автотранспортом, а потом с помощью кранов перегружают в бункерный. Сыпучие материалы, такие как железная руда, агломерат, боксит, плавиковый шпат, магнезитовый порошок, кокс, разгружают в бункерный пролете ЭСПЦ в специальные бункера. Применяемые в ЭСПЦ ферросплавы, такие как ферросилиций, высоко и среднеуглеродистый ферромарганец, силикохром, феррохром, характеризуются большой объемной массой и образивностью. Поэтому эти ферросплавы перевозят с ферросплавных заводов железнодорожным транспортом навалом. Разгрузка и перегрузка этих ферросплавов в шихтовом отделении ЭСПЦ осуществляется грейферным мостовым краном либо в бункера.

Кроме металлошихты, при производстве стали применяют большое количество сыпучих и порошкообразующих материалов. В качестве шлакообразующих материалов используют свежеобожженную известь, шамотный бой, боксит. В качестве окислителя применяют железную руду плюс 30% окалины. В качестве раскислителей применяют порошкообразные материалы: кокс, молотый ферросилиций, алюминиевый порошок.

Для легирования стали применяют различные ферросплавы с крупностью кусков 30−50мм. Все перечисленные сыпучие и порошкообразные материалы электроплавки должны быть хорошо просушены, а лучше пропалены. Это связано с тем, что после загрузки материалов в печь или ковш с жидким металлом, влага быстро испаряется, а образовавшийся атомарный водород растворяется в расплавленном металле. Металл, содержащий повышенное количество водорода чувствителен к образованию флокенов и волосовины. Прокаливание материалов производится при температуре 700−900^оС с целью удаления гигроскопической и гидратной влаги. Для прокаливания материалов применяют две печи с газовым отоплением, где прокалка осуществляется в мульдах. Печь для прокаливания имеет выкатную подину, позволяющую выкатываться в бункерный пролет, чтобы непосредственно с подины нагревательной печи при помощи мульдозавалочного крана можно было брать коробки и доставлять к электровибрационным питателям. Через ленточный конвейер попадает в распределительное устройство, а из него на наклонный ленточный конвейер, по конвейеру через труботечки непосредственно в печь.

Шлакообразующие материалы, поступающие в цех, разгружают непосредственно в бункера. При наличии бункеров упрощается организация работ в печном пролете, пылевыделения при разгрузке сыпучих материалов в бункеры локализуется и в меньшей степени попадают в печной пролет. Выдача материалов из бункеров в мульды (коробки), установленные на подине сушильной печи, осуществляется при помощи крана бункерного пролёта.

1-питатель, 2-расходные бункеры, 3-ленточный конвейер.

Рисунок 5 — Схема подачи ферросплавов и порошкообразных материалов.

1.5 Грузопотоки электросталеплавильного цеха Основные грузопотоки ЭСПЦ связаны с обеспечением приёма лома и его загрузки в печь, подачи и загрузки сыпучих материалов, шлакообразующих и ферросплавов, загрузки легирующих в печь, уборки шлака, разливки стали и транспортировки в другие цеха готовой продукции.

Подача лома в ЭСПЦ из копрового цеха осуществляется железнодорожным транспортом на платформах («вертушками») в контейнерах. Составы с шихтовыми материалами поступают на сквозной ж/д путь шихтового пролёта, вдоль которого расположены ямные бункеры. Кантуя контейнера краном шихтового пролёта, шихта перегружается в ямные бункера. Магнитный лом перегружается мостовыми магнитными кранами. Чушковый чугун специальными клещами и хранится в отдельном бункере. Шихта из бункеров загружается в саморазгрузочные бадьи. После установки бадьи на передаточную тележку (скраповоз), со встроенными весовыми устройствами, производят завес металлозавалки, и если в бадье находится требуемый развес шихты то передают в печной пролёт, в котором производят завалку шихты в печь сверху при отведённом своде. Завалочный кран опускает само загружающую бадью внутрь рабочего пространства печи не доходя до уровня подины на 500 мм, бадья раскрывается, и лом загружается в печь. После завалки ДСП, кран пролёта возвращает бадью на скраповоз, которая отправляется в шихтовый. Поступающие в шихтовый пролёт шлакообразующие материалы, кокс и шамотный бой перегружаются в бункера бункерного пролёта. Ферросплавы из бункеров загружают в коробки, установленные на подине сушильной печи и подвергаются термической обработке, откуда и поступают в печь.

В печном пролёте сталь из печи выливают в ковш, установленный на сталевозе, по ж/д путям поступает в раздаточный пролёт. Краном пролёта ковш устанавливается с начала на тележку агрегата внепечной обработки АКОС, а потом вакууматора, которые доставляют непосредственно к агрегатам. После обработки, ковш транспортируется мостовым краном разливочного пролёта снова на сталевоз, а там на разливку в МНЛЗ. При ведении плавки образуется шлак который по мере заполнения шлаковой чаши, установленой на тележке-щлаковозе, при помощи трасов передается в раздаточный пролёт, где их краном переставляют на состав из шлаковозов. Шлаки доводки, формирующиеся в ковше во время выпуска или после окончания его, поступают в раздаточный пролёт, где он сливается в шлаковую чашу, которая ставится на специальный стенд. После заполнения чашу ставят на этот же состав. Состав отправляют в шлаковое отделение, где чаши опорожняют и возвращают в цех. Здесь порожние чаши устанавливают по своим местам, а на состав устанавливают следующую партию чаш.

1.6 Методы уменьшения газовыделений и техника безопасности этих участков Оборудование для отсоса и очистки отходящих газов. Располагается частично в печном пролёте (отводящие тракты как от ДСП, так и от печи прокаливания) и «формовочном «пролёте (основное оборудование).

Для расположения основного оборудования для отсоса и очистки газов предусмотрено помещение. Помещение рассчитано на приём газов от двух печей. При работе печей отвод дымовых газов осуществляется следующим образом. Над печью установлен пыле — газоулавливающий распашной зонт печи, основная часть газов удаляется через него. А для более полного удаления газов из печи предусмотрено технологическое отверстие в рабочем окне печи, через которое принудительно, с помощью вентиляторов отсасываются печные газы.

Отобранный из печи газ поступает на газоочистное оборудование, после чего очищенные печные газы выбрасываются в атмосферу. Для очистки печных газов использован мокрый способ очистки газов с помощью труб Вентури. Газ отбирается как через зонт печи так и через рабочее окно, с установленным патрубком с диаметром отверстия 200 мм, который вместе с печью наклоняется в сторону слива металла или рабочего окна, либо перемещается вместе с ванной, которая выкатывается под загрузку печи.

Рисунок 6 — Схема отбора и очистки.

1- Зонт печи; 2- Патрубок зонта; 3- Заслонка; 4- Патрубок; 5- Труба; 6- Неподвижный патрубок; 7- Водяная форсунка; 8- Испаритель; 9- Скруббер; 10- Труба Вентури; 11- Шламоотстойник; 12- Вентилятор дымососа; 13- Дымовая труба;14- Рабочее окно.

Сочленение патрубка с неподвижным патрубком осуществляется через зазор, который регулируется перемещением трубы. Тяга в системе отбора газа создаётся вентилятором дымососа. В случае неисправности или остановки дымососа 1 предусмотрен второй вентилятор. В испарителе установлены термопары, сигнал которых поступает на регулятор температуры, управляющий работой водяных форсунок. Вода в испаритель для охлаждения газов поступает через патрубок. Отработанный пар поступает на установку внепечной обработки стали (вакууматор) в качестве топлива для пароэжекторных насосов.

Очистка газов от пыли осуществляется в металлическом скруббере, орошаемый водой, и в трубах Вентури. Дымососы работают только в период расплавления и в окислительный период (наибольшее пылегазовыделение). В восстановительный период дымосос отключен, так как отрицательное давление, создаваемое при отводе газов приводит к угару легирующих и раскислителей, а улавливание газов осуществляется зонтом печи, расположенный над печью. Для непопадания газов в цех во время восстановительного периода предусматривается установка для подачи воздуха со стороны рабочего окна, поток которого направлен к зонту печи.

Управление системой газоочистки сосредоточено в специальном помещении бункерного пролёта. Здесь установлены приборы показывающие состав газов до и после газоочистки, температуру отходящих газов до и после скруббера, перепад разряжения в трубах Вентури, давление и температуру воды, поступающую на газоочистку в распределительные коллекторы. Приборы также показывают расход воды на трубах Вентури. Суммарный расход воды на скруббер и шламоулавитель составляет 14,7 м³/т (на общецеховские нужды 20 м³). Итого общий расход воды по цеху за год составляет 3 млн. 470 тыс. тонн.

Скруббер, трубы Вентури, шламоотстойники, дымосос, дымовая труба установлены в отдельном помещении, премыкающее к печному пролёту ЭСПЦ. Дымовые газы транспортируются от ДСП по специальному коллектору.

Помимо сталеплавильного участка также выделяется участок наибольшего газовыделения это участок расположения печей прокаливания. Отвод газов (SO_n = 6,5 т/г; CO_n = 3,9 т/г; NO_n = 1,7 т/г; аэрометаллические масла 0,03 т/г.). Отвод осуществляется через зонт, установленный над печами. Газы, выделяющиеся при этом транспортируются по трактам расположенные по стенам пролёта и примыкают к общей газоочистке.

Для удаления выделяющихся газов на участках разливки и полготовки составов не предусматривается очистка, а предусмотрена естественная обще обменная вентиляция (аэрация). Для более успешной аэрации в каждом пролёте, по всей длине, в кровле цеха установлен аэрационный фонарь, куда и направляется нагретый воздух. В таких помещениях, как кабины мостовых кранов, пульты управления действует система кондиционирования. Вентиляционные и охлаждающие приспособления установлены и на рабочих местах (воздушные и водовоздушные души). Применение таких приспособлений несколько улучшают условия работы трудящихся.

электросталеплавильный цех шихтовый бункер

2. ШИХТОВЫЙ ПРОЛЁТ Шихтовый пролет предназначен для хранения и обеспечения печного пролета шихтой. Шихта доставляется в пролет по железной дороге на «вертушках». Вертушка — это специальный железнодорожный состав предназначенный для доставки контейнеров с ломом в цех и обратно в отделение подготовки лома. На одну «вертушку» помещается 27 контейнеров. Объем контейнеров составляет 16 м³.В шихтовый пролет подается порожняя бадья на скраповозе. Скраповоз устанавливается на напольные весы для контроля загрузки бадьи.

Современные цехи с печами вместимостью более 50 т оснащаются грейферными бадьями (рисунок 7).

Рисунок 7 — Загрузочная бадья грейферного типа. 1-крюк; 2-траверса; 3-корпус; 4-челюсти; 5-канаты.

Шихтовый пролет обслуживается кранами грузоподъемностью 30/15т.

Загрузка бадей осуществляется следующим образом. Часть контейнеров для загрузки берется прямо с платформ «вертушки», а часть контейнеров берется с пола шихтового пролета. Корректировку массы загруженной бадьи осуществляют с помощью электромагнита. Лом, хранящийся россыпью в ямных бункерах, захватывается электромагнитом и засыпается в бадью. После того как бадья будет загружена, она отправляется на скраповозе в печной пролет.

2.1 Бункерный пролёт В цехе ЭСПЦ № 2 НКМК технологический запас сыпучих материалов хранится в стационарных бункерах объёмом 30 метров кубических, установленных над рабочей площадкой в бункерном пролёте, между шихтовым и печным пролётами. Бункерный пролёт обслуживается двумя мостовыми кранами, с помощью которых доставленные в торец пролёта контейнеры с материалами пересыпают содержимое в стационарный бункер.

3. ПЕЧНОЙ ПРОЛЁТ Работа печного пролёта подчинена выполнению следующих задач:

— доставка и загрузка в печь металлошихты, шлакообразующих и ферросплавов,

— заправка печей,

— доставка электродов и организация их наращивания по мере расхода,

— организация уборки шлака,

— выпуск жидкого металла в сталеразливочный ковш,

— обработка металла на агрегатах внепечной обработки,

— организация капитальных, холодных и горячих ремонтов печей.

В печном пролёте располагаются дуговые печи и вспомогательное оборудование, необходимое для обслуживания ДСП (стенды для ремонта свода и подины).

3.1 Организация работы

Печи установлены на фундаментах, а их обслуживание осуществляется с рабочей площадки, которая возвышается относительно нулевой отметки цеха на высоте 8 м. Установка печей выше нулевой отметки, несмотря на увеличение стоимости здания, имеет ряд достоинств; удобство обслуживания нижних механизмов печей, лучшая организация уборки шлака, наличие дополнительной площади под рабочей площадкой, которая используется под склады огнеупоров, ремонтные мастерские, тракты подвода и отвода воды, отпадает забота об уровне грунтовых вод в зоне выпуска стали из печи. Для обслуживания печей сооружена рабочая площадка, представляющая собой металлическую конструкцию из опорных колонн, продольных и поперечных балок и настила. Настил выполнен из железобетонных плит. Высота от рабочей площадки до порога печей составляет 0,8 м. Эта высота удобна для работы сталеваров и мульдозавалочной машины (предназначена для заправки печи и скачивания шлака). На площадке располагаются оборудование, необходимое для проведения процесса сталеварения.

Таблица 2 — Основные параметры сталеплавильного участка ЭСПЦ.

В промежутках между печами расположен проём, в котором проложены два рельсовых пути, на которых расположены передаточные тележки.

Доставка и загрузка металлошихты из шихтового пролёта в печной осуществляется в самозагружающихся бадьях (с шихтой), которые на передаточных тележках по поперечным путям передаются из шихтового пролёта. После доставки бадей, бадьи, с помощью завалочного мостового крана поднимаются, и устанавливаются либо над печью для завалки, либо на специально отведённую площадку, расположенную возле рабочей площадки на нулевой отметке. Загрузка производится завалочным краном в один приём.

Таблица 3 — Грузоподъёмность завалочного крана.

Само загружающаяся бадья (корзина) предназначена для загрузки электропечи шихтой и состоит из корпуса и днища виде двух челюстей, шарнирно прикреплённых к корпус. Раскрытие челюстей происходит только после приложения тянущих усилий к канатам с помощью вспомогательного подцепа крана. К корпусу бадьи приварены крюки, за которые с помощью траверсы бадья подвешивается к крюку главного подъёма крана.

Доставка шлакообразующих материалов и ферросплавов осуществляется непосредственно с подины нагревательной печи при помощи крана бункерного пролёта. Коробки берутся и доставляются к электровибрационным питателям, которые подают на ленточный конвейер. Через него ферросплавы попадают в распределительное устройство, а из него на наклонный ленточный конвейер, по конвейеру через труботечки непосредственно в печь. Все материалы подлежат прокаливанию при температуре700−900^оС.

Выпуск жидкого металла в сталеразливочный ковш. Наклоняя печь на 12 градусов сталь выливают в ковш, установленный на сталевозе, потом по ж/д путям поступает в раздаточный пролёт.. Заправка печи. Осуществляется после предварительной очистки откосов и подины от оставшегося шлака и металла, огнеупорным материалом (магнезит) мульдозавалочной машиной.

Подача к печи электродов и их наращивание. Доставка электродов осуществляется с помощью автотранспорта или по ж/д. Размещают их на рабочей площадке или под ней на нулевом уровне. При помощи вспомогательного крюка завалочного крана и специальной машины проводят наращивание электродов. Наращивание свечи электродов производят после загрузки печи металлошихтой, плавно без рывков.

Скачивание и уборка шлака. Шлаки, образующиеся при расплавлении и в окислительный период удаляются из печи через рабочее окно. Шлаки доводки, формирующиеся в ковше во время выпуска и вакуумирования после разливки выливаются в приёмную шлаковую чашу, установленную в разливочном пролёте на специальном стенде. Шлак из печи удаляется самотёком или при помощи мульдозавалочной машины (прикрепляется специальный скребок) в чугунную шлаковую чашу, предварительно установленную под печью за 20 мин до полного расплавления металла. По мере наполнения шлаковой чаши шлаком, шлаковая чаша при помощи лебёдки вытягивается в разливочный пролёт, от куда на составе в шлаковое отделение. Перед подачей шлаковой чаши к печи, она подлежит покраске с помощью известкового молока и подсыпают сухой мусор, чтобы в случае попадания металла в шлаковую чашу он не пригорел к чаше. Организация ремонтов печей связана с проведением большого объёма работ по замене отдельных элементов кладки ДСП, ремонту и профилактике механического и электрического оборудования печи. ДСП потребляют значительное количество огнеупорных материалов, что связано с большой массой элементов футеровки, выполненной из огнеупорных материалов. При эксплуатации ДСП различают простои печи, связанные с проведением холодных и профилактических ремонтов и с проведением горячих ремонтов футеровки свода и боковых стен. Общая продолжительность простоев составляет 52 суток. Для обрушивания и кладки сводов, используются соответствующие стенды, установленные в печном пролёте. Запасной набранный свод находится там же. При обрушивании стен печи, использованные огнеупоры высыпают в коробку, устанавливаемую во время ремонта печи на рабочую площадку, которая по мере заполнения передаётся в шихтовый пролёт, где высыпается в думпкар.

Крановое оборудование. Участок обслуживается двумя мостовыми кранами с тремя лебёдками различной грузоподъёмности. Лебёдки расположены на тележке, перемещающаяся по мосту крана. Работа с бадьями выполняется главным подъёмом, грузоподъёмностью 180 т. Работы, связанные с заменой свода, открывании дна завалочной бадьи выполняются средним подъёмом, грузоподъёмностью 63 т., наращивание электродов и др. вспомогательные работы выполняются малым подъёмом, грузоподъёмностью 20 т.

4. РАЗДАТОЧНЫЙ ПРОЛЁТ

4.1 Участок внепечной обработки Внепечная обработка (далее по тексту ВОС.) является неотъемлемым элементом технологии производства стали в дуговых электропечах. ВОС предполагает использование специального, дорогостоящего оборудования, что позволяет увеличить производительность печи на 15%, в 1,5 — 2 раза уменьшить угар легирующих и тем самым уменьшить расход ферросплавов. Внепечной метод дегазации позволяет понизить содержание водорода до уровня, исключающего образование флокенов. С помощью ВОС можно гомогенизировать расплав по химическому составу и температуре, получать сталь с узкими пределами содержания её компонентов, модифицировать неметаллические включения, возможность понижения содержания серы до уровня 0,001%. Продувка нейтральным газом, является неотъемлемым элементом рафинирования стали в ковше во время обработки её вакуумом это приводит к некоторому снижению содержания водорода, азота и кислорода за счёт флотации и выноса восходящими потоками металла оксидных включений.

Таблица 4 — Усвоение и пределы колебаний элементов при вакуумировании.

Выбор агрегатов для внепечной обработки. Таким образом, рассчитываемый электросталеплавильный цех, специализирующийся на производстве конструкционных марок стали, должен иметь в своём составе АКОС и вакууматор, при этом через АКОС проходят все плавки, независимо от того флокеночувствительны они или нет, через вакууматор — только флокеночувствительные.

Поэтому в цехе я поставил три агрегата типа АКОС и один циркуляционных вакууматора.

Циркуляционный вакууматор имеет два патрубка. По одному металл поступает в камеру, по другому — вытекает. Когда из камеры откачивается воздух, металл под действием атмосферного давления по обоим патрубкам поднимается в камеру на барометрическую высоту и покрывает подину. Одновременно в нижнюю часть одного из патрубков вдувают аргон. В патрубке возникает восходящий газожидкостный поток большой скорости (2,5−5,0м/с), который вбрасывается в камеру, разбиваясь на капли и брызги, что способствуют быстрой дегазации расплава. Дегазационный металл по второму патрубку стекает обратно в ковш.

Выбор пал на эту установку благодаря ряду достоинств: во — первых, она универсальна. Она может обслуживать сталеплавильные агрегаты различной вместимости. Циркуляционный вакууматор характеризуется незначительным охлаждением металла за время обработки, возможность точно корректировать и выравнивать состав расплава и его температуру, высокой эффективностью при дегазации. Поскольку в камере находится только часть обрабатываемого металла, мощность вакуумных насосов может быть невелика, что очень важно при обработке плавок большой массы.

4.2 Участок разливки Предназначен для проведения следующих операций:

— работы, связанные с ломкой и кладкой футеровки ковшей, сводов и набора стопоров.

приема сталеразливочного ковша из вакууматора.

разливка металла на радиальной МНЛЗ.

слив шлака из сталеразливочного ковша в шлаковую чашу, после окончания разливки и подача ковша на стенд очистки и подготовки ковша, расположенного на сталеплавильном участке.

4.2.1 Оборудование для разливки и его подготовка

Сталеразливочный ковш, в который выпускают металл из сталеплавильного агрегата после окончания плавки служит для разлива стали в МНЛЗ. Вместимость ковша составляет 130 т. при массе жидкой стали 100 т, потому что при внепечной обработке возможно бурление и вспенивание металла в процессе обработки, поэтому над уровнем металла в ковше имеется свободный объем. Для разливки стали из ковша в МНЛЗ служит стакан со стопором. Ковш представляет собой выполненный из стальных листов футерованный сосуд, имеющий форму усеченного конуса, расширяющегося кверху. Отношение диаметра конуса к высоте 0,9, конусность стен составляет 3−3,5%.

Кожух ковша изготовлен сварным из стальных листов толщиной. К кожуху закреплены цапфы, для чего служит привариваемый к кожуху снаружи цапфовый пояс из двух кольцевых ребер и двух групп поперечных и продольных ребер жесткости. За цапфы ковш захватывают крюками мостового крана и транспортируют ковш к месту разливки удерживая его над МНЛЗ во время разливки. Дозирующем устройством ковша является шиберный затвор. Он закрепляется на наружной стороне днища ковша, огнеупоры затвора до начала разливки не контактируют с расплавленным металлом. Эта особенность шибрного затвора позволяет увеличить выдержку перед началом разливки до требуемого для внепечной обработки предела (до 800 — 100 С). Одним затвором можно разлить 2 -3 плавки. Однако эти затворы дорогостоящи, качественная сборка только в специальных оборудованных отделениях (мастерских). Ковш для разливки и внепечной обработки имеет в футеровке днища вставки из пористых огнеупоров, через которые подаётся в металл нейтральный газ. При внепечной обработке жидкой стали, условия службы футеровки ковша ухудшаются, в связи с большой температурой металла, значительным увеличением длительности его пребывания в ковше, активным перемешиванием металла и наличием при этом основного шлака, в металл также вдувают агрессивные по отношению к футеровке добавки. Поэтому футеровку делают либо основной, либо высокоглиноземистой, при наличии материалов в цехе. В качестве высокоглиноземистой применяют муллитокорунд, основным составляющим которого AL2O3 (70%) и SiO2.

В качестве основной футеровки применяют магнезитохромит, предварительно подвергнутый термообработке. Основная и высокоглиноземистая футеровки более дороги, и обладают низкой термостойкостью и высокой теплопроводностью. Поэтому для предотвращения растрескивания футеровки при колебаниях её температуры, а также с целью предотвращения сильного охлаждения жидкой стали в ковше при выпуске и разливке применяется высокотемпературная эксплуатация. Она заключается в том, что после окончания кладки футеровки её нагревают до ~1100 ^оС горелкой, затем ковш подают под разливку и при дальнейшей эксплуатации ковша не допускают снижения температуры футеровки ниже 800 С. При этом после каждой разливки ковш ставят на стенд, оборудованный манипулятором для замены стаканчика, накрывают футерованной крышкой и обогревают горелкой до подачи под разливку следующей плавки. Стойкость футеровки при горячей эксплуатации достигает 60 плавок.

Торкретирование футеровки ковшей. Торкретирование — это нанесение огнеупорной массы на внутреннюю поверхность футеровки ковша. Торкретируют изношенные участки футеровки. Торкрет-покрытие должно прочно сцепляться, а рабочей поверхностью футеровки, а при попадании в ковш металла сплавляться с ней, образуя единое целое. Благодаря торкретированию повышается стойкость футеровки ковша и снижается расход ковшевых огнеупоров. Используют полусухое торкретирование, при котором торкрет-установка через сопло с помощью сжатого воздуха наносит на футеровку огнеупорную массу с влажностью 8−15%, при этом огнеупорный порошок смешивается с водой в сопле установки. Торкретирование осуществляются последовательным нанесением нескольких слоев. Благодаря тому, что ковш работает при горячей эксплуатации, после нанесения торкрет массы она сплавляется в монолит и при дальнейшей выдержки при высокой температуре улучшает свою стойкость.

В качестве торкрет массы используется масса на основе шамота с добавкой 8−10% глины и связующих (жидкое стекло, водяной раствор алюмохромфосфата). Стойкость нанесенного при торкретировании огнеупорного слоя составляет 2−6 разливок, после чего торкретирование повторяется. При использовании 3х — 5ти раз ковш передается на участок ломки и кладки футеровки ковша, расположенного в раздаточном пролете.

4.3 Организация работ в отделении МНЛЗ

Отделение непрерывной разливки стали, представляет собой отдельное здание, сообщающееся с главным зданием сталевозной галереей, в котором находятся машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Отделение состоит из следующих пролётов: литейного, предаточного и транспортно-отделочного. Технологическая ось МНЛЗ ориентирована поперек пролётов.

Каждая машина — от начала до выдачи готовых заготовок — обслуживается одним «своим» краном, он перемещается на высоте, достаточной для постановки на поворотный стенд МНЛЗ. По окончанию разливки с помощью кранов переливают шлак из сталеразливочных ковшей в шлаковую чашу.

В литейном пролёте размещены разливочные (поворотные)стенды, тележки с промежуточными ковшами, тянуще — правильные клети, участок отстоя промковшей и др. Краны участвуют в монтаже и демонтаже клетей, подают и убирают с рабочей площадки промковши и кристаллизаторы. Ширина пролёта определяется длиной литейной линии машины.

В предаточном пролёте формируются пакеты заготовок от всех ручьёв работающей машины и передаются в транспортно — отделочный пролёт. Здесь размещены сталкиватели, с помощью которых клеймённые заготовки собираются в один пакет, передаточные тележки для передачи пакетов на рольганг, который их передаёт на стеллаж сортировки и отгрузки заготовок или на отделочную линию в транспортно — отделочном пролёте. В этом пролёте расположены яма — отстойник куда смывается водой окалина из-под ручьёв МНЛЗ. Краны передаточного пролёта участвуют в ремонтах технологического оборудования, удаляют грейфером окалину из ямы — отстойника. Здесь устанавливают краны общего назначения.

В транспортно — отделочном пролёте проводится много операций: осмотр заготовок, кантовка их, дефектоскопия, выборочная или сплошная зачистка. На территории отделения МНЛЗ выделяют участки для хранения и подготовки сменного технологического оборудования — кристаллизаторов, секций вторичного охлаждения.

5. РАСЧЁТ ОБОРУДОВАНИЯ ШИХТОВОГО ПРОЛЁТА

5.1 Расчёт количества кранов шихтового пролёта Все погрузочно-разгрузочные и вспомогательные работы в шихтовом пролете выполняются мостовыми кранами с двумя подъемными лебедками на одной тележке. Главная лебедка оснащается траверсой с двумя крюками; вспомогательная лебедка может работать со съемным электромагнитом. Выпускается два типа таких кранов: грузоподъемностью 30/15.

Таблица 5 — Рабочие характеристики крана

Расчет количества кранов проводится по формуле:

(1)

гдеz — количество плавок в цехе за сутки, шт.; T — задолженность крана на одну усредненную плавку, мин; 1440 — количество минут в сутках;

— предельно допустимая нагрузка на кран (= 0,8).

Среднее количество плавок в сутки по цеху равно

шт, где0,96 — выход годного металла по ЭСПЦ;

100 — масса горячих заготовок на плавке, т;

313 — годовой фонд рабочего времени печи, сут.

При расходе металлошихты 1080 кг на 1 т жидкой стали масса металлошихты на плавку составит

т

из них лом — 106 т, чугун — 6 т.

На плавку потребуется контейнеров

шт.

При корректировке массы завалки россыпью с помощью электромагнита будет погружаться лома

(11,77 — 11)9 = 7,0 т Количество контейнеров, проходящих через цех за сутки:

1166,6 = 732,6 шт.

Общее количество подач вертушек за сутки

732,6/30 = 24,42 подач Для ускорения оборачиваемости «вертушек» обработка поступившего в цех состава производится двумя кранами, загрузка бадей ломом производится прямо с платформы. Таким способом будет погружаться лом на 17,09 плавки — по числу подач вертушек в пролет за сутки, что составляет 36,7% от всех, плавок. Остальные 63,3% плавок будут загружаться ломом из контейнеров, расположенных на полу.

На усредненной плавке загрузка бадьи производится и с платформы, и с пола; соответственно заменяются порожние контейнеры с пола на загруженные с платформы.

Задолженность крана на каждую операцию составляет:

1. Загрузка бадьи ломом из контейнера прямо с платформы и установка порожнего контейнера на платформу — 4,77 мин.

2. Загрузка бадьи из контейнера, установленного на полу, и возвращение его обратно — 5,21 мин.

3. Перестановка порожнего контейнера с пола на железнодорожную платформу — 3,14 мин.

4. Перестановка загруженного контейнера с платформы на пол — 3,14 мин.

5. Загрузка лома и чугуна электромагнитом в бадью из закрома, перегрузка лома и чугуна с платформы в закром — 1,65 мин.

Задолженность крана на усредненную плавку складывается из продолжительности следующих работ:

— загрузка бадьи 4-мя контейнерами с платформ: 4,77•4 = 19,1мин; соотношение между контейнерами с платформы и с пола логично брать равным соотношению плавок, загружаемых с пола и платформ, поэтому на усредненной плавке с платформ загружается 11•36,7/100 = 4,04 контейнера (принимаем 4), с пола 11 — 4 = 7;

— загрузка бадьи 7-ю контейнерами с пола — 5,217 = 36,5 мин;

— перестановка 7 контейнеров с пола на платформу — 3,147 = 22,0 мин;

— перестановка 7 груженых контейнеров с платформы на пол — 3,147 = 22,0 мин;

— перегрузка 7 т лома и 6 т чугуна из закромов в бадью — 1,65(7+6)/1,8=11,9 мин. (здесь 1,8 — масса чугуна и лома, поднимаемая магнитом М-62В);

— загрузка 7 т лома в ямный бункер контейнером с платформы и установка контейнеров обратно — 4,77 мин. Поскольку на одну плавку расходуется 7 т лома (0,78 от содержимого в контейнере) соответственно продолжительность этой операции на усредненную плавку составит — 4,770,78 =3,7 мин; загрузка 6 т чугуна в ямный бункер контейнером с платформы и установка контейнера обратно — 4,77 мин. На одну плавку расходуется 0,5 контейнера чугуна, соответственно продолжительность этой операции на усредненной плавке составит — 4,770,5 = 2,4 мин.

Общая продолжительность учтенных работ составляет 105,6 мин. Принимаем продолжительность неучтенных работ равной 10% от учтенных. Тогда общая задолженность крана на плавку составит:

Т = 105,61,10 = 116,2 мин Минимально допустимое число кранов

П = 116,246,6/(14 400,8) = 4,7 шт.

Принимаем П = 5, тогда коэффициент использования крана составит

= 116,246,6/(14 405) = 0,75

Следует иметь в виду, что длина зоны, обрабатываемой одним краном, составляет 50−70 м.

5.2 Расчет количества «вертушек»

Общее количество обслуживающих цех «вертушек» оценивается по формуле:

В = q•(T₁ + Т₂ +Т₃)/1440,

гдеq — количество поступающих в цех «вертушек» с ломом за сутки;

T₁ — продолжительность пребывания «вертушек» в шихтовом пролете, мин.

Продолжительность пребывания «вертушек» в шихтовом пролете складывается из продолжительности следующих работ:

— загрузка бадьи 4-мя контейнерами с платформы — 4,77•4 =19,1 мин;

— перестановка 7 контейнеров с пола на платформу — 3,147 = 22 мин;

— перестановка 7 груженых контейнеров с платформы на пол — 3,147 = 22 мин;

— загрузка 7 т лома в ямный бункер контейнером с платформы и установка контейнеров обратно — 4,77 мин;

— загрузка 6 т чугуна в ямный бункер контейнером с платформы и установка контейнера обратно — 4,77 мин.

Поэтому:

Т₁=(19,1+22+22+4,77+4,77)•30/13 = 167,6 мин С учетом неучтенных затрат времени Т₁= 1,1•167,6 = 184,4 мин Т₂ — время движения состава от ОПЛ до цеха и обратно.

Т₂ = 260L /,

где L — расстояние от ОПЛ до цеха, км;

— скорость движения составов на железнодорожных путях на территории завода, км/ч.

Расстояние от ОПЛ до цеха составляет 1 км; скорость движения составов на железнодорожных путях на территории завода 4 км/ч, отсюда:

Т₂ = 2•60•¼ = 30 мин.

Т₃ — продолжительность замены на вертушке в ОПЛ порожних контейнеров на груженые ломом.

Т₃ = (t₁ + t₂)K,

гдеt₁ и t₂ — соответственно продолжительность перестановки порожнего контейнера на пол и загруженного на платформу;

К — количество контейнеров на вертушке.

Продолжительность перестановки порожнего контейнера на пол и загруженного на платформу соответственно будут равными 3,14 и 3,14; количество контейнеров на вертушке составляет 30 шт., поэтому

Т₃ = (3,14 + 3,14)•30 = 188,4 мин.

Установим в ОПЛ два крана, следовательно Т₃ = 188,4/2 = 94,2 мин Общее количество обслуживающих цех «вертушек»

В = 17,09•(184,4 + 30 +94,2)/1440 = 1,78 шт.

Принимаем 2 «вертушки»

5.3 Расчёт ямных бункеров Ямные бункера сооружают из железобетона, стены дополнительно обшивают стальными плитами или рельсами. Глубина их зависит от уровня грунтовых вод и колеблется в пределах 2−4м. линейные размеры их не должны превышать 50 м. Для безопасности бункера ограждаются бортами высотой не менее 800 мм.

Суммарный объём бункеров для стального лома россыпью, используемого для корректировки массы шихты в бадье определяется по формуле:

V = Z*M*K/ Y*k

где, Z — количество плавок, (66,6 шт.);

М — масса лома для корректировки одной плавки, (7 т)

К — норма запаса лома россыпью, (3сут.);

Y — насыпная плотность лома,(1т/м);

k — коэффициент заполнения бункера,(1,2);

V = 66,6*7*3/1*1,2 = 1165,5

Задаёмся глубиной бункера Н = 3,5 м, определяем суммарную площадь бункеров:

S = V/Н ;

S = 1165,5/3,5 = 333 м²

5.4 Расчёт количества скраповозов Количество тележек-скраповозов определяет число бадей в цехе, так как число бадей равно числу скраповозов и плюс одна или две резервных бадьи.

Расчет количества скраповозов проводится по формуле:

гдеz — количество плавок в цехе за сутки, шт.;

T — задолженность скраповозов на плавку, мин.

Задолженность скраповоза складывается из продолжительности следующих операций:

1) общее время загрузки бадей на одну плавку;

2) переезд из шихтового пролета и обратно;

3) разгрузка содержимого бадей в печь.

Общая продолжительность операций 2 и 3 зависит от того, во сколько приемов (Б) приходится делать загрузку шихты на плавке (завалка и одна или больше подвалок). Величина эта определяется по формуле:

гдеМ₁ и М₂ — масса лома, загруженного из контейнеров и из бункеров при корректировке, т;

г₁, г₂ — соответствующие насыпные плотности, т/м³;

V — объем бадьи, м³ (V = 80 м³);

К — коэффициент заполнения бадьи (К = 0,85).

Масса лома, загруженного из контейнеров и из бункеров при корректировке соответственно, будет: 99 т и 7 т.

Количество приемов, необходимых для загрузки шихты на плавке

приемов.

Продолжительность загрузки бадей на плавку складывается из следующих операций:

1) загрузка контейнерами с вагона — T₁ ;

2) загрузка контейнерами с пола — Т₂ ;

3) корректировка массы шихты на плавку ломом из бункеров — Т₃ ;

4) загрузка чугуна и других компонентов =Т₄ ;

5) загрузка коксика и извести в бункерном пролете — Т₅ = 5 мин.

Продолжительность загрузки бадей на плавку составит:

Т₁₋₅ = 19,1 + 36,5 + 11,9 + 5 = 72,5 мин.

Продолжительность переезда скраповоза к проему в рабочей площадке и обратно равно:

гдеL — расстояние от места загрузки бадьи до проема в рабочей площадке, м; щ — скорость скраповоза, м/мин.

мин.

Время на разгрузку содержимого бадьи в печь (Т₇) складывается из времени подъема бадьи, доставки ее к печи, собственно разгрузки бадьи и отправки порожней бадьи на скраповоз.

Т₇ = 5,6 + 13,3 + 5,6 = 24,5 мин.

Отсюда задолженность скраповозов на плавку будет составлять:

Т = 72,5 + 5,4 + 24,5 = 102,4 мин.

Отсюда количество скраповозов составит:

шт.

Принимаем количество скраповозов С = 5 штук.

5.5 Расчёт количества бункеров для сыпучих В современных электросталеплавильных цехах технологический запас сыпучих материалов хранится в стационарных бункерах объёмом 30 метров кубических, установленных над рабочей площадкой в бункерном пролёте, между шихтовым и печным пролётами. Бункерный пролёт обслуживается двумя мостовыми кранами, с помощью которых доставленные в торец пролёта контейнеры с материалами пересыпают содержимое в стационарный бункер.

Объём бункеров для шихтовых материалов определяется по формуле

V_i =

где V_i — объём бункера, м³,

А_i — расход i-го материала по цеху за сутки, т/сут,

P_i — норма запаса i-го материала, сут,

Y_i — величина насыпной массы i-го материала, т/м³,

K — коэффициент заполнения бункера (K = 0,8).

А_i = a_iNG

где a_i — удельный расход ферросплавов и шлакообразующих,

N — количество плавок в сутки (N = 66,6),

G — масса жидкой стали (G = 100 т), т.

Объём бункеров для хранения ферросилиция (ФС75).

a₁ = 0,0084, P₁ = 3 сут, Y₁ = 1,8 т/м³.

A₁ = 0,8 466,6100 = 55,9 т/сут,

V₁ = = 115,46 м³.

Необходимое количество бункеров с объёмом бункера V_б = 30 м³ определяем следующим образом

n₁ = V₁/V_б

n₁ = 115,46/30 = 3,9 шт.

Принимаем количество бункеров равным

n₁ = 4 шт.

Объём бункеров для хранения феррохрома (ФХ800).

а₂ = 0,022, P₂ = 3 сут, Y₂ = 3 т/м³.

A₂ = 0,2 266,6100 = 146,5 т/сут,

V₂ = = 183,1 м³.

Необходимое количество бункеров с объёмом бункера V_б = 30 м³ определяем следующим образом

n₂ = V₂/V_б

n₂ = 183,1/30 = 5,9 шт.

Принимаем количество бункеров равным

n₂ = 6 шт.

Объём бункеров для хранения ферросилиция (ФС45).

а₃ = 0,0148, P₃ = 3 сут, Y₃ = 3,3 т/м³.

A₃ = 0,14 866,6100 = 98,6 т/сут,

V₃ = = 120 м³.

Необходимое количество бункеров с объёмом бункера V_б = 30 м³ определяем следующим образом

n₃ = V₃/V_б

n₃ =120 /30 = 4 шт.

Принимаем количество бункеров равным

n₃ = 4 шт.

Объём бункеров для хранения извести.

а₄ = 0,0127, P₄ = 1 сут, Y₄ = 0,8 т/м³.

A₄ = 0,12 766,6100 = 84,6 т/сут,

V₄ = = 132,2 м³.

Необходимое количество бункеров с объёмом бункера V_б = 30 м³ определяем следующим образом

n₄ = V₄/V_б

n₄ = 132,2/30 = 4,4 шт.

Принимаем количество бункеров равным

n₄ = 5 шт.

Объём бункеров для хранения силикомарганца.

а₅ = 0,0118, P₅ = 3 сут, Y₅ = 2,5 т/м³.

A₅ = 0,11 866,6100 = 78,6 т/сут,

V₅ = = 117,9 м³.

Необходимое количество бункеров с объёмом бункера V_б = 30 м³ определяем следующим образом

n₅ = V₅/V_б

n₅ = 117,9/30 = 3,9 шт.

Принимаем количество бункеров равным

n₅ = 4 шт.

Объём бункеров для хранения плавикового шпата.

а₆ = 0,0157, P₆ = 3 сут, Y₆ = 1,7 т/м³.

A₆ = 0,15 766,6100 = 104,6 т/сут,

V₆ = = 230,7 м³.

Необходимое количество бункеров с объёмом бункера V_б = 30 м³ определяем следующим образом

n₆ = V₆/V_б

n₆ = 230,7/30 = 7,7 шт.

Принимаем количество бункеров равным

n₆ = 8 шт.

Объём бункеров для хранения кокса.

а₇ = 0,126, P₇ = 3 сут, Y₇ = 0,5 т/м³.

A₇ = 0,12 666,6100 = 8,4 т/сут,

V₇ = = 63 м³.

Необходимое количество бункеров с объёмом бункера V_б = 30 м³ определяем следующим образом

n₇ = V₇/V_б

n₇ = 63/30 = 2,1 шт.

Принимаем количество бункеров равным

n₇ = 3 шт.

Суммарное количество бункеров для ферросплавов и шлакообразующих

N =

N = 4+6+4+5+4+8+3 = 34 шт.

6. РАСЧЁТ ОБОРУДОВАНИЯ ПЕЧНОГО ПРОЛЁТА

6.1 Расчёт количества дуговых электросталеплавильных печей

Количество печей рассчитывается по формуле:

где — годовая производительность цеха, т;

Т — средняя продолжительность плавки, ч;

Ф — фонд времени работы печи, сут/год;

М — масса одной плавки по жидкому металлу, т; В — выход годного металла по цеху, %.

Средняя продолжительность плавки (Т) складывается из следующих стадий:

где — продолжительность заправки печи, мин;

определяется степенью разрушения футеровки подины, откосов, стен на предыдущей плавке.

Для печей, работающих одношлаковым процессом мин;

— продолжительность завалки шихты, мин.

определяется скоростными характеристиками режимов печи, загрузочного крана и организации работы (печь не должна ждать бадью с шихтой) мин;

— продолжительность операций по наращиванию электродов.

Принимаем мин.

— продолжительность расплавления.

Продолжительность расплавления складывается из времени расплавления шихты при включённой печи () и времени необходимого для технологических операций, выполняемых при включенной печи ().

Продолжительность расплавления при включенной печи рассчитывается по формуле:

где — фактический удельный расход электроэнергии на расплавление, МДж/т завалки (кВт · ч/т).

Принимаем кВт ^. ч/т (на плавках конструкционных марок стали);при использовании горелок.

— электрический коэффициент полезного действия печной установки.; - коэффициент, учитывающий полноту использования тепловой энергии на нагрев, плавление и перегрев над ликвидусом металла и шлака.

Принимаем — мощность тепловых потерь на 1 т металлошихты на расплавлении МДж/т ^. ч.

определяется из соотношения:

МДж/т ^. ч;

— средняя, активная мощность, подаваемая в печь при расплавлении, мВт.

где S — мощность трансформатора, МВА. Принимаем S = 95 МВА.

МДж ^. ч/т

G — масса жидкого металла, т. G = 100 т;

В — выход годного металла по цеху, т. В = 0,96 т;

— энергия, выделяющаяся при окислении шихты газообразным кислородом, МДж/т.

Так как мы не используем продувку металла кислородом, то ;

— дополнительная энергия, вносимая при сжигании топлива с помощью газовых горелок. МДж/т

мин.

мин

— продолжительность окислительного периода, мин.

Принимаем мин.

— продолжительность восстановительного периода, мин.

Принимаеммин. — продолжительность выпуска металла из печи, мин.

Принимаем мин.

Фонд времени работы печи равен 313 суток.

Отсюда количество печей составит

шт.

Принимаем шт.

6.2 Расчёт количества кранов Грузоподъёмность кранов, обеспечивающих работу печного пролёта равна 180/63/20 т.

Количество кранов печного пролёта n определяется из соотношения где, N — количество плавок по цеху за сутки;

— задолженность крана на одну плавку (время на каждую операцию), мин/пл; К — коэффициент, учитывающий неравномерность работы печей. Принимаем К = 1,1;

— коэффициент использования крана. Принимаем .

Задолженность крана печного пролёта складывается из продолжительности следующих видов работ:

t₁ — подача заправочной машины к печи (t₁ = 2 мин.);

t₂ — заправка печи (t₂ = 5 мин.);

t₃ — возврат заправочной машины (t₃ = 2 мин.);

t₄ — подъём гружённых бадей со скраповоза и подача их к печи (t₄ =4мин.);

t₅ — разгрузка бадей в печь (t₅ = 5 мин.);

t₆ — подача бадей к проёму и установка их на скраповоз (t₆ = 4 мин.);

t₇ — подача новых электродов на печь и удаление старых (t₇ = 5 мин.)

t₈ — перепуск электродов (t₈ = 4 мин.);

t₉ — подача инструмента.(t₉ = 5 мин.);

t₁₀ — простой на планово предупредительных ремонтах и осмотрах.

Простой на планово предупредительных ремонтах и осмотрах включает в себя:

— обдувка и смазка крана 15 мин/смену,

— осмотр механизмов и проверка их работоспособности 15 мин/смену.

Общая продолжительность приёмо-сдаточных работ за сутки составляет 90 минут. В одну смену (обычно во вторую) проводится планово предупредительный ремонт, продолжительностью 60 минут.

Таким образом, продолжительность простоя на планово-предупредительных ремонтах и осмотрах равна 150 минут в сутки.

На одну плавку продолжительность этих простоев составляет

мин/плавку Общая продолжительность учтённых крановых работ составляет Таким образом, количество кранов печного пролёта составит:

шт.

Принимаем n = 3 шт.

6.3 Расчёт количества шлаковых чаш Расчёт производится по формуле:

где, Z — количество печей в цехе ;

N — количество выпусков по цеху в сутки ;

ф — продолжительность оборота чаши в шлаковое отделение, час;

М — масса шлака в сталеразливочном ковше, т;

р — плотность шлака;

V — объём шлаковой чаши;

K — коэффициент учитывающий неравномерность работы печей;

А — допустимая степень заполнения чаши;

= 7,5 шт.

Принимаем n =8 шт.

7. РАЗДАТОЧНЫЙ ПРОЛЁТ

7.1 Участок внепечной обработки

7.1.1 Расчёт количества агрегатов для внепечной обработки Расчёт количества АКОС:

N_A. =

где Z — максимальное количество плавок в цехе за сутки, шт.

Т_А. — задолженность агрегата на одну плавку, мин.

Т_А. складывается из продолжительности следующих операций;

ожидание сталеразливочного ковша с плавкой, включая подачу ковша мостовым краном под установку, _1. = 10 мин.

продувка аргоном для усреднения ванны, _{2.=3 мин.}

Присадка ферросплавов, вдувание порошков, подогрев расплава, _3. = 20 мин.

отбор пробы, замер температуры, ожидание анализа, _4. = 10 мин ожидание передачи ковша на вакуумную установку или на МНЛЗ,, _5.=10 мин.

неучтённые работы составляют 10% от _i.;

Т_А. = 1,1*53=58,3 мин.

N_A. =; N_А. = 2 шт.

Расчёт количества вакууматоров :

n =

где, nколичество вакууматоров ;

Zколичество плавок за сутки ;

Тзадолжность агрегата на одну плавку ;

Т складывается из продолжительности следующих операций;

ожидание сталеразливочного ковша с плавкой, включающую подачу ковша сталевозом под установку, _1. = 10 мин.

обработка металла вауукомом до 20 мин.

выдача ковша из-под установки, ожидание передачи на МНЛЗ, _3. = 10 мин.

Т = 70· 1,7 = 77 мин.

n = = 0,98 шт.

Примем n = 1 шт.

7.2 Участок разливки

7.2.1 Расчет количества сталеразливочных ковшей

Расчет задолженности одного ковша — Ожидание выпуска плавки, _1. = 20 мин.

— Выпуск плавки, _2. = 2 мин.

— Измерение температуры металла в ковше, _3. = 5 мин.

— Обработка металла вакуумом, _4. = 20 мин.

— Разливка, _5. = 40 мин Промывка стопорного канала, _5. = 5 мин.

— Слив шкала из ковша и установка на стенд, _6. = 13 мин.

— Очистка ковша и мелкий ремонт футеровки, в т. ч. установка стакана, _7. = 20 мин.

— Подогрев ковша на плавку, в случае задержки выпуска плавки, _8. = 20 мин.

— Установка стопора, _9. = 5 мин.

Задолженность одного ковша на плавку составляет, Т_К. = 150 мин.

Количество оборотов ковша в сутки.

n_об. = 1440/T_К. = 9,6

Количество плавок в сутки,

N_ПЛ. = 66,6 шт.

Рабочий парк ковшей,

N_{Р.П. К.} = N_ПЛ./T_К. = 4.

Стойкость ковша ©, число плавок, С = 60 пл.

Ремонтный парк ковшей

N_Р.П. = N_ПЛ./C = 0,6.

Запасной парк ковшей N_З.П. = 4

Итого ковшей;

N_К. = N_Р.П. +N_Р.ПК + N_З.П. = 9 шт.

7.2.2 Количество разливочных кранов

Задолженность крана на одну плавку Т_КР. складывается из продолжительности следующих операций;

— Ожидание выпуска плавки, _1. = 20 мин.

— Выпуск стали в ковш, _2. = 2 мин.

— Измерение температуры металла в ковше, _3. = 5 мин.

— Подача ковша на внепечную обработку, _4. = 5 мин.

— Ожидание ковша во время внепечной обработки, _5. = 20 мин.

— Подача ковша на разливной участок, _6. = 5 мин.

— Ожидание ковша после разливки, _7. = 5 мин.

— Слив шкала и установка на стенд, _8. = 13 мин.

— Неучтенные операции, _9. = 10 мин.

Итого задолженность крана,

Т_КР. = 85 мин.

В ЭСПЦ разливают в сутки 66,6 плавки (Z), задолженность всех кранов составляет

В_КР. = Т_КР.Z = 5661 мин.

Требуется кранов;

R_КР. = В_КР./14 400,8 = 3,1 крана.

где 0,8 — предельно допустимая нагрузка на кран не более 80тон.

7.3 Определение производительности и основных параметров МНЛЗ Годовая производительность МНЛЗ рассчитывается по формуле:

Р =

где, М — масса плавки, т;

Т₁ -продолжительность разливки одной плавки, мин;

Т₂ -продолжительность подготовки машины к приёму следующий серии плавок, мин; Не должно превышать 60 мин.

nчисло плавок в серии при разливки методом «плавка на плавку» (n=8−10, по Никольскому);

Ффонд времени работы МНЛЗ, за год; Составляет 330 суток.

К_в — выход годных литых заготовок; Рассчитывается по формуле:. К_в = (М — Н)/М, где Н — масса отходов.

Продолжительность разливки одной плавки оценивается по формуле:

мин.

где, М — масса плавки;

V — кориативная скорость разливки;

n _р. — количество ручьёв;

m — масса погонного метра заготовки;

К_Р — коэффициент непредвиденных потерь времени при разливки;

Расчёт кориативных скоростей разливки м/мин, по формуле :

;

где, К — коэффициент величины, которая зависит от марки и вида литых заготовок; Значение К = 0,17;

Ь — толщина слитка, м;

д — ширина слитка, м;

= 0,8 м/мин

Масса погонного метра равна: m =0,3*0,3*1*7800 = 700 кг, тогда

= 58,8, мин .

Длину готовой обрези на один ручей примем равной 300 мм, тогда масса готовой обрези на плавку составит: 0,3*4*700 = 840 кг. 700 кг — масса погонного метра заготовки 300 на 300. Длину готовой обрези с учётом усадки металла в конце кристаллизации примем равной 700 мм, тогда масса готовой обрези на одну плавку составит: 0,7*4*700 = 1960 кг. Масса скрапа равна: 2*100 = 200 кг. Масса аварийного скрапа равна: 5*100 = 500 кг. Масса металла в шлам: 100 000*0,5/100=500 кг. Следовательно масса отходов составит: 840+1960+20+500+500+200=4,2 т. Тогда выход годных заготовок составит :

К_в = (100−4,2)/100 = 0,96 или 96%.

Исходя из этого находим готовую производительность МНЛЗ:

Р = = 766 018 т/год.

N = Q/P =2 000 000/766018 = 2,6 шт.

Принимаем МНЛЗ в количестве трёх штук.

7.3.1 Количество промежуточных ковшей

n _к =

где, C_t — стойкость промежуточного ковша; примем 35 плавок, т.к. футеровку делаем из тех же материалов, что и сталеразливочный ковш.

Т — продолжительность ремонта футеровки ковша, а также:

— смена ковша на МНЛЗ (2−5 мин);

— ломка футеровки (30 мин);

— охлаждение футеровки (180 мин);

— выдалбливание стаканов (30 мин);

— кладка арматурного слоя футеровки (30 мин);

— выполнение кладки (1−6 часов);

— сушка футеровки (14 часов);

— установка гнездового, сталеразливочного стакана (60 мин);

— разогрев футеровки (3−4 часа);

— крановые работы (20−25 мин);

Тогда временные потери составят: Т= 30 часов.

Z — количество плавок за сутки;

n _к =шт.

Примем n _к = 3 шт.

7.3.2 Количество стендов для сушки промежуточных ковшей

n _с =;

где, Т — время сушки ковша на стенде; Составляет 14 часов.

n _с =шт.

Аналогично рассчитывается количество стендов для охлаждения футеровки для ломки футеровки и для кладки футеровки ковшей.

8. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

8.1 Реконструкция электросталеплавильных цехов

Таким образом, реконструируем электросталеплавильный цех ЭСПЦ № 2 НКМК, специализирующийся на производстве рельсовых марок стали, должен иметь в своём составе АКОС и вакууматор, при этом через АКОС проходят все плавки, независимо от того флокеночувствительны они или нет, через вакууматор — только флокеночувствительные.

Поэтому в цехе я поставил три агрегата типа АКОС и один циркуляционных вакууматора.

Циркуляционный вакууматор имеет два патрубка. По одному металл поступает в камеру, по другому — вытекает. Когда из камеры откачивается воздух, металл под действием атмосферного давления по обоим патрубкам поднимается в камеру на барометрическую высоту и покрывает подину. Одновременно в нижнюю часть одного из патрубков вдувают аргон. В патрубке возникает восходящий газожидкостный поток большой скорости (2,5−5,0м/с), который вбрасывается в камеру, разбиваясь на капли и брызги, что способствуют быстрой дегазации расплава. Дегазационный металл по второму патрубку стекает обратно в ковш.

Выбор пал на эту установку благодаря ряду достоинств: во — первых, она универсальна. Она может обслуживать сталеплавильные агрегаты различной вместимости. Циркуляционный вакууматор характеризуется незначительным охлаждением металла за время обработки, возможность точно корректировать и выравнивать состав расплава и его температуру, высокой эффективностью при дегазации. Поскольку в камере находится только часть обрабатываемого металла, мощность вакуумных насосов может быть невелика, что очень важно при обработке плавок большой массы. При реконструкции цеха производим установку еще одного АКОСа и вакууматора.

Под реконструкцией понимают переустройство, перестройку работы, переоборудование предприятия, цеха, объекта с такими целями, как ликвидация «узких» мест, замена морально и физически устаревшего оборудования, коренное изменение отдельных элементов технологии (разливку в слитки — на разливку на МНЛЗ), изменение способа производства — замена мартеновского процесса на электросталеплавильный.

Реконструируемые цехи построены в разное время и это неизбежно оставило след на их объемно-планировочные решения, параметрах здания, на системе грузопотоков, на характеристики основного оборудования и технологии. Часто некоторые элементы цехов не соответствуют современным нормам охраны труда и техники безопасности.

Технико-экономические показатели, такие, как окупаемость капитальных затрат, рентабельность производства и др., дают ответ на вопрос стоит ли проводить реконструкцию и в каком объеме.

Как правило, реконструкция цеха — высокоэффективное мероприятие, однако в каждом конкретном случае необходимы тщательные предпроектные проработки.

Однозначных рецептов для получения удачных результатов не существует. Практически каждый реконструируемый цех имеет свои особенности и порой приходится решать головоломные задачи, чтобы после реконструкции цех удовлетворял современным требованиям. Можно предложить лишь основные правила, которыми должен руководствоваться проектировщик при разработке реконструктивных мероприятий; во-первых, по возможности не изменять параметры здания — ширину пролетов, высоту головки подкранового рельса и пр., во-вторых, стремиться достичь максимальных объемов производства при минимальных капитальных затратах и, в-третьих организация работ должна обеспечить минимальные потери производства при реконструкции.

Реконструкция с целью устранения узких мест в цехе дает либо небольшое повышение объема производства, либо улучшает условия труда. При этом варианте реконструкции модернизируют отдельные участки технологической схемы производства, заменяют вспомогательное оборудование или отдельные узлы основного оборудования. Такая реконструкция (по существу — модернизация) требует небольших капитальных вложений. В качестве примера такой реконструкции можно привести замену гидравлических ножниц узла порезки литых заготовок МНЛЗ электросталеплавильного цеха Молдавского металлургического завода (ММЗ) на машину импульсной резки. Увеличение объема производства стали от такой замены не ожидалось, однако узел порезки заготовок стал надежнее, не требует аварийной резки металла ручными резаками, что случалось при работе гидравлических ножниц. Подобная замена планировалась и на МНЛЗ завода «Амурсталь» .

Реконструкция с заменой основного оборудования обычно дает существенное увеличение объема производства стали, но требует больших капитальных затрат. Замена основного оборудования сопровождается расчетом пропускной способности смежных участков, и если оказывается, что пропускная способность их недостаточна, то участки усиливаются за счет установки нового оборудования, увеличения количества мостовых кранов, скраповозов, ковшей и пр. Пример такой реконструкции — реконструкция ЭСПЦ-2 Кузнецкого металлургического комбината с заменой печей ДСП-100НЗА, оснащенных трансформаторами мощностью 50 МВА, на печи ДСП-100И7 с трансформаторами мощностью 80 МВА. Объем производства возрос с 500 тыс. т до 720 тыс. т стали в год.

Интересен вариант реконструкции ЭСПЦ-2 Челябинского металлургического комбината. Здесь комбинат, НИИМ (г. Челябинск) и ЧелябГИПРОМЕЗ совместно создали новую модель печи вместимостью 100 т (ДСП-100ЧМК), которая позволяет, не меняя основные параметры здания, укрыть печь пылешумозащитным кожухом и выпускать стань в ковш, установленный на сталевоз. Производительность цеха после оснащения его тремя новыми печами составит 1 млн. т в год против 756 тыс. т существующего цеха с шестью печами. Это, кстати, характерная тенденция современной реконструкции — уменьшение количества печей при одновременном увеличении производительности цеха.

Еще выше капитальные затраты при замене разливки стали в изложницы на непрерывную разливку. Капитальные затраты в этом случае увеличиваются примерно в два раза. Несмотря на это технико-экономические показатели реконструкции высоки за счет экономии металла, достигающей 10 — 15%. Такого типа реконструкции проведены в электросталеплавильных цехах Донецкого металлургического завода и Кузнецкого металлургического комбината. В первом из них потребовалось достраивать цех, машины вертикального типа были встроены в разливочный пролет. На КМК для МНЛЗ было построено отдельно стоящее здание.

Наиболее сложны реконструкции, связанные с заменой мартеновских печей на дуговые. В этом случае, как правило, неизбежны потери производства при проведении реконструкции цеха. Это связано со строительством новых пролетов, необходимых для электропечей, и размещения в них нового оборудования, с демонтажем здания и оборудования действующего мартеновского комплекса. Проект такого рода реконструкции для Гурьевского металлургического завода выполнен СибГИПРОМЕЗом. Документация предусматривает поэтапную реконструкцию: вначале мартеновский цех переводится на непрерывную разливку с установкой одной криволинейной МНЛЗ, затем сооружаются две электропечи вместимостью по 50 т и вторая МНЛЗ. Для того чтобы избежать больших потерь производства, здание первой МНЛЗ и дуговых печей строится у торца мартеновского цеха. По окончании реконструкции здание мартеновского цеха будет использоваться для ремонта сталеразливочных и промежуточных ковшей, для наборки и сушки фурм и для подготовки шиберных затворов. По окончании всех работ объем производства стали удвоится.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Воскобойников В. Г, Кудрин В. А, Якушев А. М. Общая металлургия. Учебник для ВУЗов, Издание 5-е, переработанное и дополненное. — М.: Металлургия, 2000 — 258 с.

Егоров А. В. Электроплавильные печи чёрной металлургии.-М.: Металлургия 1985 — 279 с.

Коган А. Е, Рожихина И. Д, Гизатулин Р. А, Торопов Н. И. Основы проектирования электросталеплавильных цехов. Министерство образования РФ, СИБГУ. — Новокузнецк, 1999 — 201 с.

Морозов А.H. Водород и азот в стали. — М.: Металлургия 1998 — 397 с.

Никольский Л. Е, Зинуров И. Ю. Оборудование и проектирование электросталеплавильных цехов. — М.: Металлургия 1993 — 271 с.

Поволоцкий Д. Я. Кудрин В.А. Вишкарёв А. Ф. Внепечная обработка стали. — М.: МИСИС 1995 С — 42.

Сапко А. М. Механическое и подъемно транспортное оборудование электрометаллургических цехов. — М.: Металлургия 1986 — 293 с.