Расчет производственной программы и оборудования ЭСПЦ производительностью 1,5 млн. тонн стали в год. Сталь 20 трубная

 

Количество оборотов ковша  в сутки:

n_об = = =3,89                                                          (3.12)

где  t_об.к – задолженность одного ковша на плавку.

Рабочий парк ковшей будет  равен:

n_кр.раб= = =7,96 шт.                                                    (3.13)

Принимаем 8 ковшей

где А – количество, разливаемых  в цехе плавок в сутки. Принимаем 9 шт.

Принимаем стойкость футеровки сталеразливочного ковша (С) равной 18 плавок, тогда ремонтный парк ковшей равен:

N_р.к =                                                                                      (3.14)

N_р.к = =1,7 шт.

Принимаем 2 ковша.

Запасной парк определяется обычно в интервале 2-6 шт. Принимаем 4 ковша.  Итого интервальный парк ковшей будет равен:

n_к = n_к.раб + n_к.рем + n_зап.

n_к = 8+2+4=14 шт. Принимаем 14 ковшей

Таблица 3.5.

Операции, связанные с  использованием мостовых разливочных  кранов на одну плавку, при выпуске стали на сталевозе, мин:
Подача ковша на внепечную  обработку	5
Ожидание ковша во время  внепечной обработки	20
Подача ковша на поворотный стенд МНЛЗ	5
Ожидание и после разливки на МНЛЗ	5
Слив шлака из ковша	7
Подача ковша на стенд  для охлаждения	3
Перестановка ковша на шиберный стенд	5
Установка ковша для сушки	5
Установка ковша на стенд	5
Неучтенные операции	5
Итого задолженность крана	65

 

Если в цехе выполняют 31 плаву в сутки, то задолженность всех кранов составляет:

τ_кр = τ _одн.кр. · А = 65 ·31 = 2015 мин.

Следовательно, требуется  кранов:

n_кр = ,

где b – коэффициент запаса, принимаем (0,8).

 =1,75

Принимаем 2 крана.

Загруженность крана не должна превышать 75%. Проверим загруженность  кранов по возможному переделу времени:

N_з.кр = = 87,45%, что больше нормативной величины загрузки крана.

Принимаем большее количество кранов: N_кр = 3шт.

N_з.кр = =58,3% что меньше нормативной величины загрузки крана.

 

4. Описание технологии  внепечной обработки

 

Концепция современной технологии выплавки стали рассматривает сталеплавильный  агрегат как агрегат для получения  жидкого полупродукта, а все доводочные операции (раскисление, легирование, десульфурация, дегазация) переносятся в разливочный  ковш.

Внепечная обработка предполагает использование специального, часто  дорогостоящего оборудования, но она  позволяет до 25% увеличить производительность печи, в 1,5 -2 раза уменьшить угар легирующих и снизить расход ферросплавов.

При наличии агрегата печь-ковш исчезает ограничение продолжительности  выполнения рафинировочных операции из-за опасности переохлаждения расплава, и в случае необходимости металл можно подогреть, обеспечив оптимальную температуру для разливки стали на МНЛЗ.

Широкое распространение  получило вакуумирование металла. На отечественных  заводах при реконструкции и  в новых проектах используют установки  порционного вакуумирования.

Универсальным агрегатом  внепечной обработки стали является печь-ковш. На нем выполняют все  технологические операции: раскисление, легирование, продувку аргоном и  порошком, подогрев металла и на некоторых модификациях вакуумирование.

Как известно, сталь теряет температуру при выпуске из агрегата, в ковше, отдавая тепло футеровке  и нагревая ее; при выдержке –  через футеровку, кожух и в  воздух; при продувке; при расплавлении присаживаемых ферросплавов, кроме  высококремнистых, которые, растворяясь, дают положительный тепловой эффект, достаточный для их расплавления. Общие потери температуры в зависимости от емкости ковша, количества присаживаемых ферросплавов и других факторов, перечисленных выше, могут быть в пределах 100 и более.

Пропускная способность  АКОС определяется по формуле:

Q= 1440 ·Ф ·M/t                                                                 (4.1)

где Ф – количество рабочих суток в календарном году (принимаем 330); М – вес плавки, т; t – время обработки стали одной плавки (одного ковша), мин.

Q = 1440 ·330 ·145/45=1531200 т/год.

Расчет количества агрегатов  для конкретного способа обработки  стали производится по формуле:

n_а =                                                                                   (4.2)

n_а = =0,97=1 шт.

Пропускная способность  камерной установки:

 Q = 1440 ·330 ·145/45=1531200 т/год.

Количество вакуумных  установок:

n_а = =0,97– 1 шт.

 

5. Описание технологии  разливки стали

 

В ЭСПЦ разливу стали ведут  на МНЛЗ. Более современный способ непрерывной разливки – это МНЛЗ. Основным типом МНЛЗ – для отливки слябов и сортовой заготовки являются  криволинейные машины. Годовая производительность одной машины МНЛЗ (т/год литых заготовок) рассчитывается по формуле:

Р =                                                               (5.1)

где 1440 – мин/ сут; М –  масса плавки, т; V – скорость разливки, м/мин; В – выход годных литых заготовок, 0,98; Ф – фонд времени на работу МНЛЗ, сут/год; С – число плавок в серии, при разливке «плавка на плавку» 8-12; Т₁ – продолжительность разливки одной плавки, мин; Т₂ – продолжительность подготовки машины к приему следующей плавки или серии плавок, 60 мин. С – число разливаемых плавок при разливке методом «плавка на плавку» составляет от 8 до 12, зависит оно от соотношения продолжительности разливки одной плавки, и интервал между выпуском стали из сталеплавильных агрегатов.

V = k ·(1+a/b)/b,                                                                        (5.2)

где k – коэффициент, величина которого зависит от марки стали, м²/мин (0,14); а – толщина слитка, м; b- ширина слитка, м.

принимаем заготовку размером 300 х 300 мм.

V = 0,14 ·(1+0,3/0,3)/0,3=0,93 м/мин.

Продолжительность разливки одной плавки (Т₁) оценивается по формуле, мин:

Т₁ = М/(V · n_p ·F ·d),                                                               (5.3)

где М – масса плавки, т; V – нормативная скорость разливки, м/мин; n_р – количество ручьев; F – площадь поперечного сечения отливаемого слитка, м²; d – плотность стали (для спокойной стали 73,8 т/м).

Т₁ = 145/(0,93 ·8 ·0,09 ·7,8)=27,78 мин.

Расчетные значения Т₁ необходимо сверить со значениями допустимого, для массовой вместимости ковша 165 т максимально допустимая продолжительность разливки 85 мин.

Отсюда годовая производительность МНЛЗ, т/год заготовок:

Р= 1440 ·145 ·0,93 ·0,98 ·330 ·11/(11 ·27,78+60)=1889573,18 т/год;

Необходимое число МНЛЗ в  цехе определяется по формуле:

N_мнлз =

Технологическая длина МНЛЗ складывается из протяженности жидкой фазы в кристаллизующемся литом  слитке и участков, на которых проводятся предусмотренных технологией операции с литой заготовкой. В общем случае полную технологическую линию составят: протяженность жидкой фазы, длина заготовки, находящейся в позиции резки, рабочий ход машины резки, длина заготовки в позиции ожидания клеймения, отрезки темплетов от предыдущей заготовки, длина заготовки в позиции формирования пакета заготовок, ширина фронта действия передаточной тележки, длина заготовки в промежуточной позиции перехода с передаточной тележки на передатчик заготовок и ширины перекладчика.

Протяженность жидкой фазы определяется по формуле:

L_ж = К_ш ·а² · V                                                                                   (5.4)

где К_ш – коэффициент, величина которого определяется отношением ширины заготовки к ее толщине (К_ш от 240 для квадратной заготовки до 340 для сляба с отношением ширины к толщине, равной 6 м и более); а – толщина заготовки, м.

L_ж = 240 · 0,3²·0,78=16,85 м.

Количество промежуточных  ковшей определяется по формуле, шт.:

n_к = (Т ·А/24 ·Ст)+1                                                                         (5.5)

где: Т – продолжительность  ремонта футеровки ковша, ч; А  – количество – плавок, разливаемых  на МНЛЗ в сутки;  Ст – стойкость футеровки промежуточного ковша, (принимаем 6 плавок).

Продолжительность подготовки промежуточного ковша складывается из продолжительности следующих  операций: смена ковша МНЛЗ (2-5 мин); охлаждение футеровки (180 мин); выдавливание стаканчиков (30 мин); ломка футеровки (30 мин); кладка арматурного слоя футеровки (60 мин); выполнение наливной (кладка кирпича) футеровки (1-6 часов); сушка футеровки (14 часов); установка гнездового кирпича, сталеразливочных стаканчиков, стопоров (60 мин); разогрев футеровки (3-4 часа); крановые операции по перестановке ковша (20-25 мин). t = 28 час.

n_к = (27 ·31/24 ·6)+1=6,87 шт. Принимаем 7 ковшей.

Количество стендов для  сушки футеровки промежуточных  ковшей  определяется по формуле, шт.:

n_с = t ·A/24 ·Ст,                                                                 (5.6)

где t – время сушки ковша на стенде, 14 часов.

n_с =14 ·31/24 ·4=4,52. Принимаем 5 стендов.

Количество стендов для  охлаждения футеровки, шт.:

n_с = 3 ·31/24 ·4=0,96. Принимаем 1 стенд.

Количество стендов для  ломки футеровки определяется по формуле, шт.:

n_с = 0,5 ·31/24 ·4=0,16. Принимаем 1 стенд.

Количество стендов для  кладки футеровки ковшей, шт.:

n_с = 4 ·31/24 ·4=1,29. Принимаем 2 стенда.

 

 

 

 

 

Заключение 

Спроектированный цех  состоит из 5 пролетов: шихтового, печного, бункерного, раздаточного и пролета  машины непрерывного литья заготовок. В данном проекте отображен расчет и планировка электросталеплавильного цеха, отражена технология производства заданной марки стали. Проект цеха составлен в соответствии со всеми предъявляемыми требованиями. Спроектированный цех состоит из одной ДСП – 165 с годовой производительностью 1 500 000 т/год. В состав цеха входят 1 машина непрерывного литья заготовок, 1 агрегат печь – ковш и вакууматор.

Основные решения:

• Доставка лома в шихтовой пролет в контейнера;
• Состав главного здания цеха из пролетов: шихтового, печного, бункерного, раздаточного пролета и пролета МНЛЗ. Бункерный пролет включает пролет внепечной обработки стали;
• Выпуск стали в ковш, установленный на сталевозе;
• Уборка шлаковых чаш из раздаточного пролета шлаковозами по ЖД путям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Выбор и расчет оборудования электросталеплавильных цехов: Учебное пособие / В.Ф. Мысик, Е.Ю. Лозовая. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 95 с.
2. Электрометаллургия стали и ферросплавов. Поволоцкий Д.Я., Рощик В.Е., Рысс М.А., Строганов А.И., Ярцев М.А. – Учебник для вузов. Изд. 2-е, переработ, и доп.- М.: Металлургия, 1984. 568 с.
3. Разработка и оформление дипломных и курсовых проектов: Методические указания / И.В. Логинова, Н.П. Пенюгалова. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 54 с.