Производство чугуна

 

С О Д Е Р Ж А  Н И Е

 

1 Общая технологическая  схема    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    . стр.

2 Технико-экономические  показатели доменного цеха  .    .    .    .    .    .    . стр.

3 Устройство доменного  цеха  .  .   .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    . стр.

4 Шихтоподача и устройство  засыпных аппаратов    .    .    .    .    .    .    .    . стр.

5 Недостатки технологии  производства чугуна и конструкций

    доменной  печи .   .   .   .   .   .   .   .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    . стр.

6 Организация  техники безопасности охраны  труда 

    на  предприятии и в цехах    .   .   .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    . стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В В  Е Д Е Н И Е

 

Доменная печь – непрерывно действующий агрегат  шахтного типа, течение процесса в  котором основано на противотоке  шихтовых материалов и горячих газов. Несмотря на кратковременность пребывания газов в печи, тепловой коэффициент их полезного действия, равный 85-87 %, является одним из лучших для металлургических объектов.

Особенность современного доменного производства в мировой практике – значительное увеличение единичной мощности агрегатов с одновременным совершенствованием конструкций и оборудования как самих доменных печей, так и их вспомогательных сооружений.

В Российской Федерации построены печи полезным объёмом 5034-5580 м³, мощностью 4000-4500 тыс. т чугуна в год с избыточным давлением газа на колошнике до 250 кПа, температурой горячего дутья 1250-1300°С, обогащением его кислородом до 40% и использованием различных топливных добавок. Осваивается вдувание в доменные печи восстановительных газов. Увеличение абсолютного расхода шихтовых материалов и количества продуктов плавки усложнило параметры и обусловило большие изменения  в конструктивных решениях всего комплекса доменного производства.

Целью курсовой работы является проектирование доменного  цеха проектной мощностью 8 млн. тонн в год.

Были выполнены  расчёты состава доменного цеха, просчитан профиль выбранной для проектирования доменной печи; определено потребное количество шихтовых бункеров и их ёмкость; определена производительность подъёмников шихты  на колошник проектируемой печи; выбрана воздуходувная машина, создающая необходимое давление и удовлетворяющая потребность в дутье; определены некоторые технологические параметры воздухонагревателей; выбрано потребное количество чугуновозов и шлаковозов, так же определена агломерационная машинадля доменной печи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОПЕРЕДЕЛЕНИЕ  СОСТАВА ДОМЕННОГО ЦЕХА

 

Основным агрегатом доменного цеха является доменная печь. Однако для нормального функционирования печей в цехе должен быть целый ряд вспомогательного оборудования: устройств для подачи шихты, устройств для подачи и нагрева дутья оборудования для уборки жидких продуктов плавки и т. д.

Проектирование  доменного цеха сводится, прежде всего, к определению числа и полезного  объёма доменных печей в проектируемом  цехе. Затем определяются основные параметры вспомогательных устройств  и оборудования.

При определении, по заданной производительности доменного  цеха, числа и полезного объёма каждой печи, входящей в цех, нужно  иметь в виду, что номинальное  число суток работы печи в год  составляет 357 суток для печей  объёмом до 2000 м³ и 355 суток для печей большего объёма.

Исходя из этого  суточная производительность цеха (Р_У) будет равна

Р_У= Р_У:355,   (1.1)

или Р_У= 680 000 : 355=1915,5 т/сутки.

Для того, чтобы определить необходимый суммарный полезный объём ( ) для выплавки этогоколичества чугуна, необходимо знать значение коэффициента использования полезного объёма (КИПО). Значение КИПО связано с удельным расходом кокса (к) и объёмным индексом интенсивности плавки (J) простой зависимостью:

КИПО = к : J.   (1.2)

Объёмный индекс интенсивности  плавки меняется в пределах 0,9 – 1,3                 т кокса/ м³ в сутки, принимая более узкие пределы изменения 0,9 – 1,1 при подаче в печь комбинированного дутья, т. е. высоконагретого обогащённого кислородом дутья с одновременной подачей в печь природного газа, мазута или пылеугольного топлива. Принимаем за J = 1,0 т кокса/ м³ в сутки.

КИПО = 0,450 : 1,0 = 0, 450 м³/т сут.

Суммарный полезный объём печей определяется из выражения:

*КИПО.

Это составит: м³.

Важным является вопрос о  числе печей, входящих в доменный цех. Печи большого объёма имеют ряд преимуществ перед печами малого объёма – на них возможна плавка с низким удельным расходом кокса. Строительство печей большого объёма сопровождается меньшими удельными капитальными затратами; меньше получаются в дальнейшем и эксплуатационные затраты. С этой точки зрения в проектируемом цехе надо иметь меньше печей, но большего объёма. С другой стороны следует учитывать, что доменный цех является поставщиком металла, шлака и газа смежным производствам, и остановка печи на капитальный ремонт, либо по другим причинам нарушает нормальную работу в сталеплавильных, шлакоперерабатывающих, прокатных и других печах. Исходя из этих противоречивых моментов, целесообразно иметь в доменном цехе не менее 3 печей, а лучше 4 или 5.

Принимаем в составе проектируемого цеха 4 доменные печи. В этом случае объём каждой из них ( ) будет равен:

=861 м³.

В связи с  тем, что в стране принято типовое  строительство печей, принимаем  полезный объём проектируемой печи, равный 1719 м³.

В этом случае скорректированная  годовая производительность проектируемого цеха будет равна:

 млн. тонн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЁТ  ПРОФИЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Профиль доменной печи – это очертание её рабочего пространства в вертикальном сечении, проходящем через ось печи. Профиль печи характеризуется тремя диаметрами (диаметром горна - , распара – D, колошника - ), двумя углами (угол наклона стен заплечиков - и шахты - ), полезной высотой - , которая считается от уровня чугунной летки до кромки большого конуса в опущенном состоянии, а также высотными размерами всех остальных элементов профиля (горна - , заплечиков - , распара - , шахты - , колошника - ).

Расчёт профиля  доменной печи заключается в определении  размеров всех указанных элементов.

Диаметр распара  и полезная высота печи определяется из следующих двух выражений:

     (2.1)

      (2.2)

Здесь коэффициент «а» определяет отклонение профиля печи от цилиндра, а коэффициент  «в» представляет собой отношение  полезной высоты печи к диаметру распара. Численные значения коэффициентов  «а» и «в» для печей различного полезного объёма представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Значение  коэффициентов «а» и «в» для  доменных печей

Полезный  объём печи, м³	1719	2002	2700	3200	5000	5580
Коэффициент «а»	0,58	0,57	0,57	0,58	0,58	0,58
Коэффициент «в»	2,79	2,70	2,64	2,47	2,08	2,11

 

Для приводимого численного примера выражения 2.1 и 2.2 запишутся в виде:

Подставив в первое выражение в окончательном виде получим:

 м

Принимаем диаметр распара равным 10 м.

В этом случае полезная высота доменной печи будет равна:

 м.

Принимаем полезную высоту доменной печи – 27,90 м.

Высота заплечиков доменной печи не подлежит в настоящее  время чёткому аналитическому расчёту  и поэтому принимается равной для печей указанного полезного объёма (см. табл. 2.1) в пределах 3,0 – 3,7 м.

Угол наклона  стен заплечиков имеет значение 79°  – 81°; при строительстве доменных печей большого объёма имеется тенденция  к уменьшению этого угла.

Принимаем равной 3,5 м, а угол наклона стен заплечиков равным 80°. В этом случае можно определить диаметр горна.

  2.3

Отсюда диаметр  горна будет равен:

   2.4

В численном выражении: м.

Принимаем диаметр  горна равным 8,7 м.

Далее необходимо уточнить угол наклона стен заплечиков по выражению 2.3:

Отсюда уточнённое значение составит .

Необходимо проверить отношение ( ), значение которого не должно выходить за пределы 1,10 – 1,15.

В нашем случае численное  значение этого отношения равно:

10 : 8,7 = 1,14,

т. е. не выходит за допустимые пределы.

Высота горна  может быть определена следующим образом.

При принятом значении КИПО, равным 0,45 м³/т сут, суточная производительность доменной печи объёмом 1719 м³ составит:

1719 : 0,45 = 3820 т/сут.

При удельном выходе шлака 0,203 т/т чугуна его суточный выход

3820 * 0,203 = 775,5 т/сут.

Принимая 18 – разовый  выпуск чугуна и шлака в сутки (при условии, что шлак выпускается  из печи через чугунную летку) и имея в виду, что плотность чугуна равна 6,9 т/м³, а шлака 2,4 т/м³, в объёмном отношении за один выпуск доменная печь даёт:

чугуна – 3820 : (18 * 6,9) = 30,75 м³,

шлака – 775,5 : (18 * 2,4) = 17,95 м³.

Этот объём жидких расплавов  нужно разместить в горне печи, имея в виду, что его объём занят  кусками кокса, пористость слоя которого составляет 0,35–0,4 м³/ м³.

Тогда уровень чугуна и  шлака ( ) и шлака ( ) в межкусковых пространствах кокса определится следующим образом:

   (2.5)

   (2.6)

где и  - соответственно выход чугуна и шлака за выпуск.

  м

 м

Таким образом, уровень расплавов в  горне печи будет равен:

1,39 + 0,81 = 2,2  м.

Если  иметь в виду, что уровень шлака  перед началом выпуска не должен подходить к оси воздушных фурм ближе 0,4 м (из-за опасения заливания их шлаком и нарушений технологического процесса плавки), а от оси воздушных фурм до верхней кромки горна должен быть установлен конструктивный размер, равный 0,5 м, то высота горна ( ) составит величину:

  м

Принимаем высоту горна печи равной 3 м.

Далее, задаваясь отношением (для доменных печей указанное отношение меняется от 0,65 до 0,68), определяется диаметр колошника ( ):

  м.

Принимаем диаметр  цилиндрической части колошника 8,1 м .

Высота шахты ( ) определяется из выражения :

  (2.7)

Входящее  в это выражение значение угла наклона стен шахты ( ) для печей объёмом 1719 – 5580 м³ меняется в пределах 83° - 85°.

Принимая значение для нашего примера равным 84°, находим высоту шахты проектируемой печи:

 м

Принимаем высоту шахты равной 18 м.

Далее уточняем угол наклона  стен шахты печи:

Уточнённый угол наклона  шахты печи будет равен .

Высота цилиндрической части  колошника определяется из условия вместить сюда 2 – 3 подачи. Подачей называется порция материалов, ссыпающаяся в печь с большого конуса. Она определяется, прежде всего, полезным объёмом доменной печи. Величина коксовой составляющей в подаче ( ) находится из выражения:

  (2.8)

Для наших условий минимальное  и максимальное значение составит:

  м³

т. е. в среднем 14 м³.

Если иметь в виду, что  рудная нагрузка (отношение массы  железорудной части шихты в подаче к массе кокса) составляет обычно 3,2 – 4,2 т/т (для примера принимаем 3,7 т/т), а насыпная масса агломерата равна 1,8 т/ м³, кокса – 0,45 т/ м³, окатышей – 1,9 т/ м³, то величина железорудной части шихты ( ) в подаче равна:

 м³

Таким образом, объём шихты, ссыпающейся с большого конуса, будет  равен:

 м³

При диаметре колошника 6,7 м  высота, занимаемая одной подачей ( ), составит: