Проект современного сталеплавильного цеха с дуговыми печами

 

2. Расчетно-конструкторская часть
1. Технологическая схема производства стали в дуговых электропечах

 

 

Рис 1. Технологическая схема  производства стали в дуговых  электропечах.

1 – полувагон; 2 – платформа; 3 – контейнеры; 4 – бункера с магнитными материалами; 5 – корзина с ломом; 6 – печи для нагрева лома; 7 – кран; 8,9,12,13,16,21 – транспортеры, конвейеры; 10,17,18 – реверсивные конвейеры; 11,15,19 – бункера; 17 – весы; 20 – печь для нагрева ферросплавов; 22,23 – склиз; 24 – агрегат доводки стали; 25 – ковш для стали; 26 – электрическая печь; 27 – трансформатор; 28 – газокислородные горелки; 29 – сталевоз; 30 – шлаковоз; 31 – МНЛЗ; 32 – дымоход; 33 – зонт для улавливания газов; 34 – газоочистка; 35 – дымовая труба.

В состав аглофабрики входят следующие отделения: отделение вагоноопрокидывателей, отделение приемных бункеров шихтовых материалов, отделение дробления и измельчения топлива и флюсов, отделение шихтовых бункеров, отделение смешивания и окомкования шихты, отделение спекания , охлаждения, дробления и сортировки агломерата, отделение газоочистных сооружений.

Транспортная связь между  отделениями и отдельными  машинами и агрегатами фабрики осуществляется в основном ленточными конвейерами.

Принципиальная схема  технологического процесса агломерации, применяемого на агломерационной фабрике, представлена на рисунке 1.

Аглофабрики обычно располагают  непосредственно на металлургических заводах. Это связано с необходимостью использования большого объема продуктов и отходов металлургического производства, а также со сложностью транспортировки. При агломерате  используется помимо железорудного концентрата калашниковая пыль, которая является отходом доменного производства. Окалина образуется при горячей прокатке, а также в нагревательных и термических печах.

Состав и структура  комплексов входящих в аглофабрику  определяется технологией окускования  аглошихты.

Технологическая схема производства агломерата.

Шихтовые материалы поступают  на аглофабрику в железнодорожных вагонах и разгружаются вагоноопрокидывателями 1 в приемные бункера 2. Перед вагоноопрокидывателями установлены весы для взвешивания поступающего сырья. Из бункеров материалы подаются питателями, проходят через перегрузочные узлы и ленточными конвейерами направляется в отделение распределения материалов. Из этого отделения материалы передаются на усреднительные склады, где материалы штабелеукладчиками 3 укладываются в штабеля 4.

Из штабелей 4 сырье различными способами по данной схеме роторным экскаватором 5 загружается на отводящие ленточные конвейеры 6 и транспортируется в отделение шихтовых бункеров 10,11,12,13. Перед подачей топливо (кокс) подвергают дроблению в четырехвалковой дробилке 7. Для измельчения известняка используют молотковую дробилку 8, которая работает в замкнутом цикле с грохотом 9. Компоненты аглошихты после подготовки поступают в отделение шихтовых бункеров 10,11,12,13. Железорудный концентрат поступает с обогатительной фабрики по конвейеру 6 в отделение приемных бункеров.

Из бункеров  шихтовые материалы разгружаются  питателями, проходят через систему автоматизированного  взвешивания и дозирования, укладываются на смесительный конвейер 14 и направляются на смешивание.

В процессе агломерации для  смешивания шихты применяются смесители  барабанного типа 15. Затем шихта через ленточный транспортер 16 поступает в барабанный окомкователь 17, там они смешиваются, увлажняются и окомковываются.

Далее из окомкователя 17 подготовленная таким образом шихта подается в бункера распределители, где  грохочением из шихты выделяют крупную  фракцию – подстилочный материал (постель) и укладывают на движущиеся тележки агломашины. Питателями шихты укладывают сначала крупную фракцию, а затем остальную часть шихты. Уложенная на непрерывно движущиеся тележки шихта поступает под зажигательный горн, который зажигает находящийся в шихте коксик, и благодаря непрерывному просасыванию через шихту воздуха эксгаустером 28 происходит её спекание. Эксгаустер 28 создает разрежение под рабочей ветвью ленты машины в вакуум-камерах 19, что обеспечивает удаление в атмосферу газообразных продуктов горения через дымовую трубу 29. На участке газового коллектора 26 между машиной и эксгаустером продукты горения очищаются в газоочистительном устройстве 27 от пыли и просыпи шихты и агломерата.

После спекания готовый агломерат  в хвостовой части агломашины сходит со спекательных тележек, поступает  в одновалковую дробилку 20 и далее  подвергается рассеву на грохоте 21. На грохоте выделяется горячий возврат  – фракция менее 10 мм, который  после охлаждения в барабанном охладителе 23, возвращается в бункера 10,11,12,13. Средняя температура спекшегося агломерата составляет 500 – 600, а в нижней части 1200 ⁰С. Использование горячего агломерата в доменной плавке не активизирует процессы восстановления; вместе с тем оно отрицательно влияет на стойкость оборудования системы шихтоподачи к доменным печам и ухудшает условия работы в доменном цехе. Поэтому надрешетный продукт подается на охлаждение в прямолинейный охладитель 22, либо частично охлажденный на хвостовой части агломерационной ленты продувкой сверху вниз (или снизу вверх) холодного воздуха через слой материала. Агломерат с грохота в охладитель подается питателем. Из охлажденного агломерата на грохоте 24 выделяется мелочь и направляется в бункера возврата. Годный продукт , готовый агломерат отгружается в вагоны доставляется в доменный цех в агловозах 25 (специальных металлических железнодорожных вагонах),  либо ленточными конвейерами.

 

2. Выбор количества и емкости электропечей

Годовая производительность одной электропечи () определяется по формуле

 

 

где   G емкость печи, т;

   коэффициент выхода годного;

   число рабочих суток в году;

   продолжительность плавки, мин.

Число рабочих суток в  году представляет собой разность между  календарным временем (365 суток) и  временем простоя на холодных ремонтах (338 суток). Продолжительность плавки зависит от мощности печного трансформатора и типа технологического процесса. Продолжительность плавки можно принять в пределах 50 – 70 мин. Коэффициент выхода годного равен 0,96 – 0,98.

Электропечи должны соответствовать  существующему типовому ряду емкостей: 6, 12, 25, 50, 100, 150, 200 т. Выбираем электропечь емкостью 150т.

 

      Техническая характеристика печи

Тип…………………………………………….….ДСП-150

Номинальная вместимость, т………….......................150

Диаметр кожуха на уровне откосов, мм…….…......7800

Мощность трансформатора

(максимально используемая), МВА…............................90

Максимальное вторичное  напряжение, В…………...761

Максимальный вторичный  ток, кА………………….79,5

Диаметр электрода, мм………………………………..610

Толщина футеровки, мм………..………………..300-460

Время подъема свода, сек……………………………..30

Угол поворота свода, град………….………………...76

Угол наклона корпуса  печи, град…………………….40

Время наклона корпуса  печи, сек……………….….0-50

 

 

 

 

Количество  электропечей в цехе

 

 

 

где годовая производительность цеха, т/год .

 

 

 

3. Выбор оборудования и расчет его количества

Число кранов для контейнерной загрузки

При расчете кранов шихтового  пролета можно принять, что 80% лома загружают в бадьи из контейнеров  и 20% догружают магнитными кранами.

 

 

 

 

где число плавок в сутки, пл/сут.;

       число контейнеров на плавку;

  задолженность крана на загрузку одного контейнера, мин/конт;

  коэффициент учитывающий выполнение вспомогательных работ, =1,1;

   коэффициент использования крана, . 

 

 

 

Число контейнеров

 

 

 

где  емкость электропечи, т.;

       удельный расход лома, т/т стали;

       доля лома, загружаемого в корзины из контейнеров;

       емкость контейнера, ; 

        насыпная масса лома, .

Принимаем, что металошихта  состоит из  стального лома и жидкого чугуна. Тогда удельный расход лома составит 0,7. Емкость контейнера можно принять равной 15, насыпную массу лома равной 1,0 – 1,5 т/.

Задолженность крана по разгрузке  одного контейнера включает операции по захвату его краном, подъему  и транспортировке пустого совка  к месту складирования и составляет 4 – 5 мин. 

 

 

 

Число магнитных  кранов

 

 

 

где: доля лома, загружаемого в бадьи магнитным краном. Вместимость бадей при загрузке шихты в 2 приема принимается равным 80т Чтобы удовлетворить потребности цеха возьмем 4 бадьи.

 

Коэффициент выполнения вспомогательных  работ  = 1,1, коэффициент использования крана = 0,8. Задолженность крана по догрузке можно принять равной 1,5 – 2 мин/т.

 

 

 

 

Число мостовых завалочных кранов

 

 

 

где: задолженность крана на одну плавку, мин/пл.

Коэффициент неравномерности  можно принять в пределах 1,0 – 1,3. Коэффициент использования крана = 0,8.

Задолженность крана  слагается из следующих операций: захват груженой скрапом бадьи, её транспортировку к электропечам, установку над открытым печным пространством, высыпания скрапа в печь, транспортировку бадьи к месту ожидания. Её можно принять равной 20 – 30 минут.

 

 

     2.4   Доставка и заливка жидкого чугуна

Количество  заливочных ковшей

Емкость заливочного ковша  зависит от количества чугуна в шихте  и должна обеспечивать его заливку  одной порцией. Используем ковши вместимостью 100 т.

 

 

 

где число ковшей, находящихся в обороте;

        число ковшей, находящихся в ремонте.

Коэффициент запаса ковшей = 1,1 – 1,2.

 

 

 

Количество  ковшей в обороте

 

 

Продолжительность оборота  ковшей зависит от организации работ в цехе и составляет 0,4 – 0,6 ч.

 

 

 

 

 

Количество  ковшей, находящихся в ремонте

 

 

 

где   продолжительность ремонта, ч.;

         стойкость футеровки ковша между ремонтами (число наливов).

Для расчетов стойкость футеровки  можно принимать 550 наливов.

 

 

 

Количество  чугуновозов

 

 

 

где   продолжительность оборота чугуновоза, мин.

         Величина  определяется с учетом следующих операций: ожидание слива чугуна из ковша миксерного типа, слив чугуна, переезд в загрузочный пролет и обратно, скачивание шлака из заливочного ковша. можно принять равной 20 – 30 мин. Используем чугуновоз вместимостью 150т, соответствующий ТУ 24-1-979-75.

                   

                

 

 

             Техническая характеристика чугуновоза

Грузоподъемность, т………………………………………………….225

Скорость передвижения, км/ч………………………………………..2,9

Давление колеса на рельс, максимальное, кН………………………700

База, мм……………………………………………………………….7400

Ширина колеи, мм …………………………………………………...3600

Клиренс, мм:

       чугуновоза…………………………………………………………80

       ковша………………………………………………………………395

                          Привод передвижения

Число

Электродвигатель:

      тип…………………………………………………………....….Д-808

      мощность, кВт………………………………………………….…..47

      частота  вращения, ……………………………………..……800

      число на  привод..............................................................................1

Редуктор:

     тип………………………………………….…………………..ВКУ-950

     передаточное  число………………………………………………52,42

     число на  привод………………………………………………………1

Тормоз:

      тип………………………………………………………ТКП-300/200

      число на  привод………………………………………………….....1

                             Привод подъема скребка

Электродвигатель:

      тип…………………………………………………………....…АР-43-4

      мощность, кВт………………………………………………….…....1,5

      частота  вращения, ……………………………………..…… 1290

      число на  привод.................................................................................1

Габаритные размеры, мм:

       длина  по осям сцепок, мм………………………………………..12470

       ширина, мм………………...………………………………………4300

      высота, мм………………………………………………………...2450

Масса чугуновоза, т…………………………………………………….50

 

 

 

5. Миксерное отделение