Расчет и проектирование кислородно-конвертерного цеха

ПЛАН

 

1. Выбор емкости (садки) конвертера и определение количества конвертеров.
1. Общие замечания.
2. Определение емкости и количества конвертеров.
2. Выбор типа и определение количества необходимого оборудования и основных характеристик отделений цеха.

2.1 Подача  жидкого чугуна.

1. Выбор емкости и определение количества миксеров.
2. Планировка и основные размеры миксерного отделения.
3. Оборудование миксерного отделения.
2. Шихтовый двор.
1. Выбор типа и основных размеров шихтового двора.
2. Выбор типа и определение количества основного оборудования шихтового двора.
3. Емкость и габаритные размеры скрапных ям и бункеров для сыпучих материалов.
4. Замечания к расчету.
3. Количество кранов на шихтовом дворе.
3. Главное здание цеха.
1. Планировка и определение основных размеров пролетов главного здания цеха.
2. Выбор типа и определение количества основного оборудования пролетов главного здания цеха.
1. Конвертерный пролет.
2. Газоочистка.
3. Загрузочный пролет.
4. Ковшевой пролет.
5. Разливочные пролеты при разливке стали в изложницы.
6. Шлаковый пролет.

 

 

1 ВЫБОР ЕМКОСТИ  (САДКИ) КОНВЕРТЕРА И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА КОНВЕРТЕРОВ

1.1 ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

 

1) Выбор емкости  (садки) и количества конвертеров  для цехов разной производительности  определяется рядом факторов, наиболее  важными из которых являются: принятый способ разливки (в изложницы или на MHЛЗ), вес отливаемых слитков, условия передачи слитков в прокатные цехи, тип процесса, принятая схема работы конвертеров и др.

Решающее влияние  не выбор емкости (садки) конвертера (скрап + жидкий чугун) оказывает заданная производительность цеха и принятый способ разливки стали.

2) С увеличением  емкости (садки) улучшаются технико-экономические  показатели работы конвертеров:  повышается производительность, снижается  удельный расход огнеупоров и  себестоимость стали. Кроме того, с увеличением емкости конвертера уменьшаются удельные тепловые потери, что позволяет повысить долю лома в металлошихте. Поэтому при прочих равных условиях следует отдавать предпочтение установке конвертеров большой емкости, но с учетов обеспечения равномерности работы конвертерного и прокатного цехов и использования оборудования при остановке конвертера на ремонт.

3) Для цехов  относительно небольшой производительности  установка одного-двух больших  агрегатов, обеспечивающих выполнение  всей программы цеха, как правило  не рекомендуется, т.к. это приводит к недогрузке оборудования и осложнениям в работе смежных цехов и отделений при остановке конвертера на ремонт.

4) Емкость (садку)  выбираемых в проекте конвертеров  необходимо увязывать также с  емкостью существующих сталеразливочных ковшей и особенно с грузоподъемностью имеющихся заливочных и разливочных кранов. Кроме того, годовая производительность выбранного конвертера должна быть примерно кратной заданной годовой производительности цеха с тем, чтобы фактическая суммарная производительность установленных конвертеров в проектируемом цехе была отличной к данной. Следовательно для каждой заданной производительности цеха и других указанных выше условий необходимо выбирать наиболее рациональную емкость конвертеров и их количество.

5) Емкость действующих  и строящихся в настоящее время  конвертеров колеблется в очень  широких пределах (от 10 до 400 т). Наиболее  широкое распространение на современных  металлургических заводах получили  конвертеры емкостью 100-350 т.

6) Исходя из  вышеизложенного, в дипломных и курсовых проектах, в зависимости от заданной производительности цеха, а также принятого способа разливки стала (разливка в изложницы или на МНЛЗ) и варианта (схемы) работы конвертеров в цехе, можно принимать номинальные емкости конвертеров в следующих пределах:

а) 130 - 150 и 250 - 350 т - при разливке в слитки и на МНЛЗ;

б) 350 - 400 т - только при разливке на МНЛЗ.

7) При выборе  емкости (садки) конвертера для  заданной производительности цеха  ориентировочно можно исходить  из следующих данных (см.табл.I):

 

Производительность  цеха млн. тонн в год	Рекомендуемые номинальные емкости конвертеров, т
от 2 до 4 от 3 до 6 от 5 до 8 от 6 и более	130 - 150 25О - 300 300 – 350 350 - 400

 

8) Для дипломных  работ и курсовых проектов  можно рекомендовать следующие схемы (варианты) работы конвертеров (см. табл.2):

Табл.2

Варианты работы Конвертеров	Количество  конвертеров в цехе	Количество  непрерывно работающих конвертеров	Количество конвертеров находящихся в ремонте или ожидании
1	2	I	I
2	3	2	I
3	4	3	I

 

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ЕМКОСТИ И Kоличества

конвертеров

 

Исходя из вышеизложенного, в проектируемом цехе производительностью 5.2 млн.т годных слитков в год  принимаем конвертеры номинальной  емкостью (садкой) 260т, работающие по второму варианту (схеме).

Количество  непрерывно работающих конвертеров  в цехе, обеспечивающих заданную производительность, определяется из зависимости:

где

- расчетное количество одновременно  работающих конвертеров в цехе;

Т_ц- годовая производительность цеха, т годных слитков;

- годовая производительность  одного работающего конвертера, т годных слитков.

Производительность  одного работающего конвертера можно  определить по формуле :

где 8760 - количество часов в году;

t_пл- общая продолжительность плавки, час.;

К - количество простоев конвертера, % от календарного времени;

m - коэффициент выхода годных слитков из металлозавалки;

- номинальная садка конвертера (скрап + чугун), т.

Примечание: в предварительном расчете производительности конвертера принимается низший предел выбранной номинальной емкости (садки.) конвертера.

1) Продолжительность  плавки (t_пл) складывается из продолжительности продувки и вспомогательных операций (завалка лома, заливка чугуна, взятие проб, замер температуры металла, ожидание анализа, спуск шлака, слив металла в ковш, разделка и заделка сталевыпускного отверстия и т.д.):

а) продолжительность  продувки плавки зависит главным  образом от интенсивности подачи кислорода (2,5-6 м³/т*мин) и составляет обычно 10-20 мин независимо от массы садки конвертера (чем больше интенсивность подачи кислорода, тем меньше продолжительность продувки плавки);

б) продолжительность  вспомогательных операций (особенно завалки лома, заливки чугуна, слива металла в ковш) определяется емкостью (садкой) конвертера и мощностью оборудования, а такие технологией и организацией процесса плавки и при работе на обычных передельных чугунах на рядовые марки стали в современных конвертерных цехах обычно составляет 15-25 мин. (при прочих равных условиях чем больше емкость конвертера, тем больше в среднем продолжительность вспомогательных операций).

Следовательно, общая продолжительность плавки (t_пл) в зависимости от интенсивности продувки, емкости (садки) конвертера и др., условий обычно колеблется в пределах 25-45 мин. (чаще 30-40 мин,).

В примерном  расчете при интенсивности продувки 4-5 м³/т.мин., использовании мощного оборудования и т.д., принимаем общую продолжительность плавки (t_пл) для конвертера номинальной емкостью (садкой) 260 т равной 45 мин. или

t_пл = 45 : 60 = 0,75 часа.

2) Количество  простоев, работающего конвертера (K_p) определяется продолжительностью капитальных ремонтов цеха (обычно 1,0-2,0% календарного времени) и продолжительностью текущих (горячих) простоев, связанных с ремонтом и сменой фурм, кессонов и т.д. (обычно 2,0-3,0%- календарного времени).

В примерном  расчете принято:

а) простои  на капитальных ремонтах - 1,4%

б) текущие (горячие) простои - 2,4%

т.е. Кр = 1,4 + 2,4 = 3,8% календарного времени.

3) Выход  годных слитков (m) определяется выходом годной стали из металлической завалки (берется из расчета материального баланса плавки) и выходом годных слитков из жидкой стали, т.е. коэффициентом выхода годных слитков из металлической садки конвертера, представляющим собой произведение коэффициента выхода жидкой стали из металлозавалки на коэффициент выхода годных слитков из жидкой стали.

Выход годных слитков  из жидкой стали зависит главный образом от принятого способа разливки и веса отливаемых слитков и в среднем составляет:

а) при сифонной разливке в мелкие слитки (до 7 т) - 0,96;

б) при сифонной разливке в крупные слитки (более 7 т) - 0,97 — 0,98;

в) при разливке сверху в крупные слитки - 0,98 - 0,99;

г) при  разливке на МНЛЗ - 0,96 - 0,98.

В примерном  расчете, при разливке стали сверху в крупные слитки ( >7 т) и на мнлз принимаем коэффициент выхода жидкой стали равный 0,98. Коэффициент выхода жидкой стали из металлозавалки принимается по данным расчета материального и теплового балансов плавки. В настоящем примерном расчете этот коэффициент принят равным 0,91 или 91% от массы садки конвертера. Тогда коэффициент выхода годных слитков из металлозавалки в нашем случае составит:

M = 0,91 • 0,98 = 0.89 (или 89,18% от массы садки конвертера).

Подставляя известные величины в формулу, получим годовую производительность одного непрерывно работавшего конвертера номинальной емкостью (садкой) 160 т

для обеспечения заданной годовой производительности цеха 5.2 млн.тонн потребуется непрерывно работавших конвертеров номинальной емкостью 260 т

Принимая, что общая продолжительность  плавки (t_пл) при этом изменяется незначительно, уточнение фактической садки конвертера производим из следующей зависимости:

где - фактическая (уточненная) садна конвертера, т.

- предварительно принятая (расчетная)  садка конвертера, т;

- расчетное количество непрерывно  работающих конвертеров

номинальной емкостью (садкой) 260 т;

- фактическое (приятое) количество  непрерывно работающих

конвертеров.

Для обеспечения заданий  производительности цеха при двух непрерывно работающих конвертерах примерно той  же общей продолжительности плавки (t_пл=0,75 часа) фактическая садка конвертера (скрап + чугун) должна быть:

(что находится в пределах  выбранной номинальной емкости  конвертеров ). Если, например, металлошихта  состоит из 24% лома и 76% жидкого  чугуна, на плавку потребуется:

а) лома = 259,47 • 0,24 = 62,2729 т;

0) жидкого чугуна  = 259,47 • 0,76 = 197,1976 т.

Таким образом, для обеспечения заданной производительности в проектируемом цехе должно быть установлено три конвертера садкой 260 т, из которых два конвертера непрерывно находятся в работе, а один в ремонте (или в ожидании).

При коэффициенте выхода жидкой стали из металлозавалки, равном 0,910, масса плавки по жидкой стали для конвертера садкой 260 т составит:

М_ж = • 0,910 = 260 · 0,910 = 236,1181т

При коэффициенте выхода годных слитков из жидкой стали, равном

0,98 масса плавки  по годным слиткам составит:

М_сл = М_ж · 0,98 = 236,1181 · 0,98 = 231,3958 т

При той же общей  продолжительности плавки (t_пл=0,75 часа) годовая производительность одного непрерывно работавшего конвертера садкой 260 т составит ( ):

В связи с  тем, что текущие простои (ремонт и смена фурм, кессонов и т.д.) в  действительных условиях работы могут  быть не ежесуточно, максимальное количество плавок в сутки по цеху составит: