6.4. Принцип компоновки оборудования и сооружений

Под компоновкой оборудования и сооруже­ний обычно понимают взаимное расположение основного и вспомогательного оборудования для производства проката и труб, а также служб и систем обеспечения производства. Без ущерба для достижения конечной цели — получения готовой продукции в заданном объеме и требуемого ка­чества оборудование и сооружения цеха могут быть скомпонованы по-разному. Однако при раз­ных компоновочных решениях для выпуска од­ного и того же количества продукции необходи­мо сооружение производственных зданий с раз­ными общей и полезной площадью, шириной и высотой пролетов, этажностью, числом и спосо­бами установки грузоподъемных устройств, на­борами оборудования, схемами механизации про­изводственных процессов и др. В связи с этим компоновка оборудования и сооружений цеха существенно влияет на его стойкость, технико-экономические показатели и условия работы об­служивающего персонала.

К компоновке цеха предъявляют следующие основные требования:

1. Размещение всего комплекса оборудования и сооружений на минимальных производственных площадях при соблюдении действующих норм и правил техники безопасности, охраны труда и про-мсанитарии. Это значит, что при разработке пла­нировки цеха проектировщик наряду со стремле­нием рационально использовать каждый квадрат­ный метр площади цеха должен обеспечить нор­мативные размеры проходов по цеху, удобный и безопасный доступ к оборудованию для его обслу­живания и ремонта, установку необходимого ог­раждения, организацию защиты персонала от всех видов производственных вредностей и др.

288

Основы проектирования металлургических заводов

2. Реализация производственной программы на минимальном количестве единиц технологи­ческого оборудования. Для этого в процессе про­ектирования должна быть принята оптимальная технологическая схема производства продукции, выбрано наиболее прогрессивное оборудование и определена наиболее рациональная взаимосвязь в работе между отдельными видами оборудова­ния. Для снижения массы устанавливаемого тех­нологического оборудования и занимаемой им площади, а также сокращения штата обслужива­ющего персонала необходимо стремиться к со­кращению параллельных потоков металла посред­ством их объединения и размещения оборудова­ния в здании с наименьшим количеством проле­тов.

3. Обеспечение оптимальных грузопотоков ма­териалов в цехе, исключающих или сводящих к минимуму возвратные или перекрещивающиеся передачи.

4. Обеспечение требований генплана и транс­ портных потоков на территории предприятия.

5. Возможность расширения и совершенство­вания производства.

6. Максимальная механизация и автоматиза­ция производства.

7. Создание надлежащих условий аэрации про­изводственного здания.

8. Обеспечение подвода энергии к местам ос­новного потребления.

9. Локализация вредностей в местах их образо­вания и исключение выброса в окружающую среду использованных энергоносителей и материалов с содержанием вредностей выше допускаемых нор­мами концентраций.

10. Обеспечение минимальных сроков строи­тельства и возможность поэтапного ввода мощ­ностей.

11. Соблюдение действующих строительных норм и правил, а также использование унифици­рованных строительных конструкций и обеспе­чение индустриальных методов их монтажа.

Все перечисленные факторы взаимовлияющие, и каждый из них связан с решением комплекса технологических, энергетических, транспортных и других задач. Это предопределяет необходимость участия в разработке компоновки цеха специа­листов разного профиля (технологов, механиков, автоматчиков, энергетиков, сантехников, строи­телей, экономистов и др.). Только их совместная работа может обеспечить выбор оптимальных объемно-планировочных решений. Основные принципы компоновки оборудования и сооруже­ний изложены ниже.

Последовательность установки и взаимосвязь ра­боты технологического оборудования. Технологи­ческое оборудование в прокатных и трубных це­хах обычно размещают в следующих сочетаниях:

• в единой технологической линии, обеспе­чивающей превращение исходного материала в готовую продукцию без промежуточного склади­рования обрабатываемого изделия (поточная об­ работка);

• в локальных технологических линиях, свя­занных промежуточными складами. При этом на каждой такой линии выполняется определенный вид обработки (полупоточная обработка);

• в виде отдельно стоящих агрегатов, связан­ных промежуточными складами, со штучной или пакетной передачей полупродукта в процессе его изготовления (внепоточная обработка).

Когда все виды или типоразмеры продукции, выпускаемой цехом, подвергают однотипным тех­нологическим операциям на одном и том же тех­нологическом оборудовании, целесообразно пре­дусматривать поточную обработку. Такой вид об­работки часто применяют при производстве про­ката труб однотипного назначения в вальцето-карных цехах. Поточная обработка обеспечивает максимально высокую производительность при специализации цеха. Из опыта проектирования известно, что этот диапазон ограничивается со­отношением пропускной способности потока на разных профилеразмерах в пределах 1н-2,5.

На рис. 6.3, а приведена схема компоновки технологического оборудования трубоэлектросва-рочного цеха, выпускающего электросварные нор­мализованные трубы однотипного назначения. В этом цехе все операции по превращению исход­ной заготовки (лист в рулонах) в готовую трубу до выдачи ее на склад готовой продукции осуще­ствляются в единой технологической линии без промежуточного складирования обрабатываемо­го изделия.

В этой технологической линии установлено оборудование для подготовки листа и стыковки рулонов 1, формовки и сварки листа в трубу 2, разрезки бесконечной трубы на трубы заданной длины 3, термические печи для нагрева труб под нормализацию 4, охладительные столы 5, оборудо­вание для отделки, контроля и окончательной при­емки труб 6 и устройства 7 для передачи готовых труб на склад готовой продукции 8. Для подачи рулонов листа с внутрицеховых складов 9, 11 к тех­нологической линии и складирования готовых труб установлены электромостовые краны 10.

Принцип поточной обработки позволяет обес­печить наибольшую механизацию и автоматиза­цию производственного процесса при минималь­ном числе электромостовых кранов, участвующих в технологическом процессе. Вместе с тем при­менение поточной обработки в прокатных и труб­ных цехах связано с рядом недостатков и ограни­чений:

1. Установка всего комплекса оборудования в едином технологическом потоке требует, чтобы

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

289

7 8 7

7 8 7

Рис. 6.З. Схема компоновки оборудования трубосва­рочного цеха: а — поточная; 6— полупоточная; в — внепоточная

пропускная способность всех участков цеха, а следовательно, и число единиц оборудования на этих участках обеспечивали максимальную про­изводительность основного агрегата. При изго­товлении же в цехе специальных видов или типо­размеров продукции, на которых основной агре­гат работает с минимальной или приближающейся к ней производительностью, остальные участки цеха (например, отделения термообработки, от­делки, испытания и др.) используются не в пол­ной мере. Степень недоиспользования этих учас­тков тем выше, чем больше разность между мак­симальной и минимальной производительностя-ми основного агрегата и чем больше колебание производительности на каждом участке в зависи­мости от вида или типоразмера продукции.

2. При поточной установке технологического оборудования устанавливается жесткая зависи­мость между пропускной способностью и режи­мом работы всех участков технологической ли­нии. Это приводит иногда к необходимости сни-

1 2 3

1 2 3

жения производительности или даже прекраще­нию производства продукции на основном агре­гате, что связано с условиями работы остальных участков технологической линии. Например, очень часто на прокатном или трубном стане мож­но производить без изменения часовой произво­дительности в тоннаже или метраже продукцию разных длин. В то же время производство изде­лий разных длин обусловливает необходимость как длительной остановки отделения отделки для возможности приема изделий, так и снижения часовой производительности стана в тоннаже при уменьшении длины выпускаемых изделий, что связано с ограниченной пропускной способнос­тью отделения отделки. Кроме того, при поточ­ном способе производства непредвиденный вы­ход из строя отдельного оборудования приводит к снижению производительности или даже к пре­кращению работы всей технологической линии.

Перечисленные недостатки поточного спосо­ба производства предопределяют недостаточно эффективное использование отдельных видов оборудования при широком сортаменте выпус­каемых изделий и необходимость жесткой регла­ментации работы всех участков технологической линии, особенно в части оптимальной фабрика­ции заказов и организации профилактического обслуживания и ремонта оборудования.

Полупоточную обработку применяют в тех слу­чаях, когда продукция определенных видов или типоразмеров, выпускаемая в цехе, подвергается различным технологическим операциям, осуще­ствляемым на разном технологическом оборудо­вании. При этом комплекс операций по изготов­лению полупродукта, не допускающих разрыва технологического процесса, осуществляют на еди­ной технологической линии, а превращение по­лупродукта в готовую продукцию, соответствую­щую требованиям стандартов или технических условий, осуществляют на локальных (специали­зированных) поточных линиях. Для нормального функционирования цеха, работающего по такой схеме, в нем создают промежуточные склады, обеспечивающие возможность хранения необхо­димого запаса полупродукта. Для передачи полу­продукта на промежуточные склады и подачи его со склада к локальным поточным линиям исполь­зуют электромостовые краны или другие внутри­цеховые транспортные средства.

На рис. 6.3, б показано, как изменяется схема компоновки технологического оборудования того же трубоэлектросварочного цеха, если термичес­кой обработке подвергают лишь часть выпускае­мой продукции. Установка в этом случае терми­ческих печей 4 и охладительных столов 5 в пото­ке со станом 1—3 привела бы к неоправданно большим габаритам и неэффективному исполь­зованию термических печей.

290

Основы проектирования металлургических заводов

Сооружение же участка термической обработки 4, 5 а отделения отделки труб 6, 7 в виде локальных поточных линий позволяет уменьшить габариты тер­мических печей и обеспечить их полную загрузку, а также сократить число единиц отделочного обо­рудования. Это достигается тем, что при загрузке локальных поточных линий с промежуточного скла­да состав оборудования и пропускная способность этих линий должны обеспечить годовой выпуск заданной программы производства и могут не со­ответствовать часовой производительности стана. Однако при этом между локальными поточными линиями создают промежуточные склады, обеспе­чивающие возможность хранения нормативного запаса труб, т.е. увеличивают число крановых опе­раций и соответственно число электромостовых кранов.

Внепоточную схему обработки применяют при широком сортаменте выпускаемой продукции, каждый вид которой требует обработки на раз­ном специализированном оборудовании, а также при существенных колебаниях длительности цик­лов обработки изделий на каждом виде оборудо­вания. Этот вид компоновки применяют в цехах и на участках отделки специальных видов прока­та и труб с относительно невысоким объемом производства.

На рис. 6.3, в показана схема компоновки обо­рудования того же трубоэлектросварочного цеха при размещении трубоэлектросварочного агрега­та 1—3, участка термической обработки 4, 5, уча­стка отделки и сдачи труб 6, 7 в виде отдельно стоящих агрегатов. Внепоточная обработка обес­печивает наиболее полную загрузку каждой еди­ницы устанавливаемого оборудования. Однако эта схема в еще большей степени, чем схема полупо­точной обработки, требует создания достаточных промежуточных складов и увеличения числа кра­новых операций.

Выбор рациональной схемы компоновки обо­рудования — одна из задач оптимизации техно­логического процесса и состава оборудования для заданного сортамента и объема производства.

Схема грузового потока материалов. Направ­ление перемещения заготовки при ее превраще­нии в готовую продукцию обычно выбирают так, чтобы в процессе обработки полупродукт двигал­ся к месту завершения технологического процес­са без возвращения назад или пересечения пото­ка. При цикличных процессах, к которым, на­пример, относится производство холоднодефор-мированных труб, происходят кольцевые переда­чи полупродукта. После завершения требуемого числа циклов обработки черновое изделие в про­цессе окончательной отделки перемещается в на­правлении склада готовой продукции.

Схема грузового потока материалов в цехе включает весь процесс перемещения изделия при

обработке, начиная от разгрузки заготовки на складе исходного металла и заканчивая отгруз­кой готовой продукции на складе.

Схема грузового потока включает такое направ­ление перемещения: вспомогательных материа­лов (смазки, инструмента, огнеупоров, краски и др.) к производственным участкам и отходов про­изводства (окалины, обрези, стружки, брака и др.) — к местам их удаления. Для организации рацио­нальных грузопотоков всех материалов применя­ют наземные, надземные и подземные транспор­тные устройства.

При выборе схемы рациональных грузопото­ков необходимо обеспечить:

• кратчайший путь перемещения полупродукта между технологическими операциями;

• наиболее эффективное использование про­изводственной площади и объема здания;

• безопасность обслуживающего персонала;

• максимальное совмещение транспортных и технологических операций (обработка или конт­роль изделия в процессе его перемещения).

Грузовые потоки материалов должны быть увя­заны с возможностями перемещения производ­ственного персонала и обеспечивать свободный доступ к местам управления технологическим про­цессом, а также возможность обслуживания и ре­монта оборудования.

В прокатных и трубных цехах обычно исполь­зуют три схемы перемещения основного матери­ала:

1. Продольное, когда заготовка в процессе ее обработки движется вдоль пролета здания цеха от склада заготовки к складу готовой продукции.

2. Поперечное, когда заготовка в процессе ее перемещения от склада заготовки к складу гото­вой продукции движется поперек пролетов цеха.

3. Смешанное, когда заготовка в процессе ее обработки перемещается как вдоль, так и попе­ рек здания.

Выбор той или иной схемы грузопотока опре­деляется конкретными условиями каждого рас­сматриваемого цеха. В общем случае можно от­метить, что использование поперечной схемы грузопотока создает предпосылки для: более ра­ционального использования производственных площадей, в том числе и зон здания, не обслужи­ваемых электромостовыми кранами; межопера­ционной бескрановой передачи металла из про­лета в пролет в процессе его обработки; концен­трации однотипного оборудования в одном про­изводственном пролете; улучшения условий рас­положения и обслуживания складов исходной заготовки и готовой продукции.

При работе по схемам с продольным направ­лением грузопотока представляется возможным: выделить в отдельные пролеты участки производ­ства продукции, которые нецелесообразно сме-

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

291

шивать с другими участками производства; более рационально расположить специализированные участки цеха (участки термической и химичес­кой обработки), на которых производится про­дукция разных видов; создать более короткие пути для перемещения основной части выпускаемой продукции со склада исходного металла до скла­да готовой продукции.

Вопросы размещения сооружений и коммуника­ций. При размещении сооружений и коммуника­ций в прокатных и трубных цехах учитывают сле­дующие принципы:

1. Максимально возможное освобождение пе­риметра здания от пристроенных вспомогатель­ных помещений и расположение их либо на уча­стках здания, не обслуживаемых электромосто­выми кранами, либо в специальных блоках, со­ружаемых в отрыве от производственного зда­ния, либо в специальных вспомогательных про­летах, сооружаемых между производственными пролетами цеха. Наилучшие результаты дает со­четание этих методов применительно к условиям каждого конкретного цеха.

2. Размещение участков производства, сопро­вождаемого значительными тепловыделениями, в пролетах, примыкающих к наружным стенам зда­ния или к холодным пролетам, через которые можно обеспечить подачу холодного воздуха в места с избыточными тепловыделениями.

3. Расположение складов металла и участков сбора отходов производства в местах, удобных для их удаления за пределы цеха.

4. Расположение участков, производственный процесс на которых сопровождается выделением значительного количества вредностей или являет­ся пожаро- или взрывоопасным, в изолированных помещениях, запроектированных в соответствии с действующими строительными, санитарными и противопожарными нормами. При этом улавли­вание выделяющихся вредностей, их обезврежи­вание и выброс за пределы цеха стремятся орга­низовать вблизи мест их образования.

Размещение источников питания энергией (электроподстанций, машзалов, насосных и др.) вблизи мест потребления, но с учетом внешних источников энергии. При этом для размещения указанных сооружений широко используют вспо­могательные пролеты и участки здания, не об­служиваемые электромостовыми кранами. Более мелкие электротехнические и другие установки размещают между колоннами здания на уровне пола цеха или на рабочих площадках.

5. Прокладка внутрицеховых коммуникаций (для подачи электроэнергии, воды, смазки, воз­ духа, пара, эмульсии и т.п.) в соответствии с дей­ствующими нормами и правилами либо в специ­ализированных подземных тоннелях, доступных для обслуживания, либо по конструкциям здания.

Прокладка коммуникаций не должна ухудшать условия доступа к оборудованию и препятство­вать работе электромостовых кранов.

7. Организация прямых и безопасных прохо­дов по цеху. Для этого размечают специальные проходы по цеху, устанавливают в необходимых местах переходные мостики, а также сооружают надземные продольные и поперечные пешеход­ные галереи. Цех соединяют с блоком бытовых помещений надземными или подземными пеше­ходными галереями, обеспечивая выход потока людей в цех в безопасных местах.

Этажность строительства. До последнего вре­мени все отечественные и зарубежные прокат­ные и трубные цехи в основном строили одно­этажными. Исключение составляли цехи, требу­ющие двухэтажного расположения оборудования, например цехи прессования труб с установкой вертикальных трубопрофильных прессов. Стрем­ление улучшить использование объема производ­ственного здания, необходимость приближения источников питания энергией к местам потреб­ления, внедрение индустриальных методов стро­ительства и монтажа, а также стремление избе­жать больших заглублений фундаментов и под­земных сооружений при строительстве в районах с высоким уровнем грунтовых вод — все это при­вело к тому, что в последнее время начали соору­жать цехи с двухъярусным расположением обо­рудования. При этом на первом (техническом этаже) с отметкой уровня пола ±0 размещают вспомогательные службы, энергетическое хозяй­ство, коммуникации, а на втором (производствен­ном) этаже с отметкой уровня пола в пределах +(6÷7) м устанавливают все технологическое обо­рудование.

При строительстве прокатных и трубных це­хов наиболее трудоемки и длительны работы по сооружению фундаментов под оборудование, под­земных насосных станций и коммуникаций, от­стойников, подвалов электропомещений, тонне­лей и других помещений, т.е. работы так называ­емого "нулевого" цикла. Сооружение двухъярус­ного цеха позволяет свести к минимуму работы "нулевого" цикла и тем самым сократить сроки строительства. Однако сооружение технического этажа и рабочей площадки требует дополнитель­ных капитальных затрат. Поэтому выбору того или иного варианта ярусности строящегося цеха дол­жна предшествовать тщательная технико-эконо­мическая проработка этого вопроса с учетом всех факторов.

В тех случаях, когда строительство техничес­кого этажа представляется нецелесообразным, а по условиям компоновки на ограниченных про­изводственных площадях необходимо разместить значительное число технологического, энергети­ческого, вентиляционного и другого оборудова-

292

Основы проектирования металлургических заводов

ния, сооружают локальные полуэтажи или тех­нические подвалы.

Блокировка прокатных и трубных цехов. Бло­кировка цехов существенно влияет на капиталь­ные затраты, необходимые для сооружения цеха или группы цехов: при блокировке улучшается степень использования заводской территории, сокращаются затраты на подготовку территории, инженерные коммуникации, а также в некото­рых случаях уменьшается объем внутризаводских перевозок.

Блокировку цехов подразделяют на механичес­кую и органическую. При механической блоки­ровке два или три цеха размещают в примыкаю­щих одно к другому зданиях, причем каждый из них имеет собственные склады, транспортные связи и внутрицеховые сооружения (рис. 6.4). Такой вид блокировки позволяет улучшить ис­пользование заводской территории, но не оказы­вает сколько-нибудь серьезного влияния на тех­нико-экономические показатели каждого конк­ретного цеха. Более того, при таком способе бло­кировки ухудшаются условия перспективного раз­вития каждого цеха, входящего в состав блока, а также затрудняется аэрация производственного здания.

При органической блокировке все цехи, вхо­дящие в состав блока,, имеют общие склады заго­товки, исходного сырья и полупродукта, транс­портные связи, энергетические сооружения и коммуникации. В таких случаях цехи блокируют так, чтобы каждый цех имел определенные перс­пективы развития и необходимые условия аэра­ции производственного здания.

Рис. 6.4. Схема механической блокировки двух труб­ных цехов: 1 — склад заготовок; 2 — склад готовой продукции

На рис. 6.5 представлена схема компоновки блока сортовых прокатных цехов, входящего в состав одного из крупнейших металлургических заводов. В состав блока входят:

1. Два обжимных цеха для прокатки слитков в заготовки квадратного и прямоугольного сечений для передельных станов, установленных в блоке. В первом обжимом цехе 1 установлен дуо-ревер-сивный блюминг 1250 с непрерывным заготовоч­ным станом 730/500 мощностью 4,0 млн. т в год по слиткам. Во втором обжимном цехе 2 уста­новлен блюминг 1300 с непрерывным заготовоч­ным станом 900/700/500 мощностью 6,0 млн. т в год по слиткам.

2. Пять непрерывных мелкосортных станов 3 для производства круглой, арматурной, шести­гранной, квадратной, полосовой и угловой ста­ ли. Установка в блоке пяти однотипных станов обеспечила возможность их узкой специализации, что позволило увеличить их суммарную мощность .на 10 %. Мощность каждого мелкосортного ста­ на в зависимости от специализации составляет от 0,45 до 1,2 млн. т в год готового проката.

3. Три непрерывных проволочных стана 4 для производства катанки мощностью 670—800 тыс. т в год каждый.

4. Один непрерывный штрипсовый стан 5 для производства полосовой стали с катаными кром­ками (штрипс) в рулонах мощностью 1,6 млн. т в год готового проката.

Рис. 6.5. Схема органической блокировки сортовых прокатных цехов

Компоновка блока выполнена так, что склад заготовок готовой продукции для обжимных ста­нов и исходного металла для передельных станов расположен в поперечных пролетах III, к кото­рым с одной стороны примыкают продольные пролеты I к II обжимных станов, с другой — про­леты зданий IV передельных станов. На площа­дях пролетов склада заготовок размещаются хо-

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

293

лодильники (уборочные устройства) заготовочных станов обжимных цехов и загрузочные устрой­ства передельных станов для подачи заготовок к нагревательным печам. В пролетах склада осуще­ствляется сортировка, отделка и комплектация за­готовок по заказам перед подачей на сортовые станы.

Готовый прокат всех девяти передельных ста­нов блока выдается в поперечные пролеты V об­щего склада готовой продукции, примыкающего к продольным пролетам IV станов. В пролетах склада готовой продукции размещаются убороч­ные устройства передельных станов и осуществ­ляется хранение, сортировка, доотделка и отгрузка металла.

В пролеты VI нагревательных колодцев обжим­ных цехов, в пролеты склада заготовок и готовой продукции, а также в пролеты зданий всех ста­нов проложены железнодорожные пути, обеспе­чивающие подачу слитков из сталеплавильных цехов завода, вывоз товарной заготовки и гото­вого проката; подачу оборудования и материалов, вывоз отходов производства (обрези, окалины и проч.). Связь поперечных и продольных проле­тов осуществляется рольгангами и передаточны­ми тележками.

Энергетические объекты (электроподстанции, станции оборотного водоснабжения, газораспре­делительные пункты, централизованные склады масел и др.) и коммуникации от них к каждому стану сооружены (расширялись по мере строитель­ства блока) для комплексного обслуживания бло­ка. Внутренние дворы между пролетами прокат­ных станов обеспечивают нормальные условия аэрации производственного здания.

6.5. ХАРАКТЕРИСТИКА, КОМПОНОВКА

И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОСНОВНЫХ

УЧАСТКОВ ЦЕХА

6.5.1. Склады

Процесс складирования включает ряд опера­ций, связанных с приемкой, разгрузкой, провер­кой, взвешиванием, учетом, укладкой на места хранения и т.д. Выбор типа, емкости и компонов­ки оборудования складов зависит от сортамента продукции, способа производства и производитель­ности цеха. Емкость складов заготовки и готовой продукции зависит также от наличия общезаводс­ких складов и цехов для производства исходной заготовки и дальнейшего передела проката и труб, а промежуточных складов — от соотношения про­изводительности участков, выдающих полупродукт на промежуточное складирование, и участков, приг нимающих его на дальнейшую обработку.

Общие требования по складам металла в про­катных и трубных цехах обусловлены необходи-

мостью в обеспечении нормального технологи­ческого процесса производства и выполнении норм безопасности.

В табл. 6.1 приведена классификация складов, учитывающая их назначение, характеристику и способы укладки грузов.

Склады заготовок, полупродукта и готовой продукции, а также сменного оборудования, про­изводственного инструмента и запасных частей, как правило, размещают в пролетах производ­ственного здания цеха. Для отдельных видов за­готовки и готовой продукции при определенных климатических условиях используют открытые склады, оборудованные соответствующими гру­зоподъемными устройствами.

Цеховые склады химикатов и горюче-смазоч­ных материалов размещают в изолированных внутрицеховых помещениях. Склады размещают таким образом, чтобы обеспечить оптимальные грузопотоки с минимальным числом перегрузоч­ных операций. Наиболее предпочтительной фор­мой склада, допускающей использование разно­образных подъемно-транспортных средств при минимальных перемещениях металла во время работы, является вытянутый прямоугольник.

Стеллажи, железнодорожные пути, пути пере­даточных тележек и других видов транспорта раз­мещают так, чтобы при транспортных и погрузо-разгрузочных работах не разворачивать грузы в го­ризонтальной плоскости. Для подачи металла на склад заготовки и выдачи готовой продукции со склада готового проката и труб применяют желез­нодорожный и автомобильный транспорт. Эти скла­ды обслуживают в основном электромостовыми кранами, грузоподъемность которых выбирают с учетом максимальной массы перемещаемых грузов. Площадки разгрузки и погрузки размещают в зоне обслуживания кранов. В некоторых случаях подача исходной заготовки (подката) на склад для после­дующего передела осуществляется непрерывным транспортом — конвейерами из цеха, производя­щего эту заготовку.

Склады располагают в пролетах шириной 24,0— 36,0 м, в отдельных случаях — шириной 42 м. С увеличением ширины пролета повышается сте­пень использования полезной площади здания цеха. Применяют продольное и поперечное рас­положение металла относительно пролета скла­да, что диктуется главным образом числом и рас­положением путей подачи и выдачи металла, а также длиной грузов и условиями компоновки технологического оборудования. При наличии электромостовых кранов с вращающейся травер­зой металл укладывается в штабели слоями крест-накрест.

Грузы на складах укладывают с учетом макси­мального использования площадей и высоты зда­ния, обеспечения механизации подъемно-транс-

2 94 Основы проектирования металлургических заводов

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

295

портных операций и безопасности обслуживаю­щего персонала.

При проектировании новых прокатных и труб­ных цехов высоту штабелей и стеллажей, ширину проходов между ними, нагрузку на 1 м² площади и емкость складов определяют в соответствии с нормами технологического проектирования, раз­рабатываемыми Гипромезом.

Предельная высота штабелей и стоп металла в соответствии с действующими нормами техноло­гического проектирования прокатных и трубных цехов с учетом правил техники безопасности при­ведена в табл. 6.1. Правилами техники безопас­ности в прокатных и трубных цехах установлено, что проходы между штабелями и стеллажами дол­жны быть > 1,0 м для холодного металла и > 1,5 м для горячего. Ширина главных проходов на скла­дах должна быть > 1,5 м. Расстояние от штабелей до выступающих конструкций здания должно быть > 2,0 м. Для проезда автомобильного транспорта свободная от штабелей полоса должна быть ши­риной > 3 м и обеспечивать расстояние в 1,0 м между штабелями и транспортными средствами. Расстояние от оси железнодорожного пути до края штабеля или стеллажа принимают по габариту же­лезнодорожного подвижного состава > 3,1 м.

На рис. 6.6 показаны некоторые способы хра­нения слитков и проката. На складе слитков (рис. 6.6, а) высота штабеля при механизированной укладке не должна превышать 2,5 м.

Круглую заготовку на складах заготовок про­катных и трубных цехов укладывают в карманы-стойки (рис. 6.6, б), причем пакеты или ряды за­готовок разделяют прокладками шириной не ме­нее 40 мм для удобства их зацепки чалочными сред­ствами и грузозахватными устройствами. Высота штабеля в карманах-стойках не должна превышать 2,0 м. Допускается укладка в карманы-стойки увя­занных пакетов заготовок без разделяющих пла­нок, высота укладки в этом случае не должна пре­вышать 3,0 м, а между карманами-стойками дол­жен быть предусмотрен проход не менее 0,5 м.

Рулоны горячекатаной полосовой стали уклады­вают в штабели-пирамиды в вертикальном поло­жении оси рулона, в 2—4 ряда высотой до 4,5 м

Рис. 6.6. Способы хранения слитков и проката

(рис. 6.6, в). Рулоны холоднокатаной полосы и ленты укладывают на специальные стеллажи в горизон­тальном положении в один или два ряда и укреп­ляют металлическими стойками.

Пачки листов на складах укладывают с про­кладками в штабели (рис. 6.6, г) высотой 2—3 м при использовании в качестве грузозахватных устройств электромагнитов и высотой до 1,5 м при зацепке чалочными приспособлениями.

Бунты сортового проката и катанки складиру­ются в стационарных (закрепленных на фундамен­тах) корзинах, сооружаемых из металлоконструк­ций. Бунты укладывают в корзинах с помощью ско­бы электромостового крана в несколько горизон­тальных рядов высотой до 5 м (рис. 6.6, д). Корзи­ны, как правило, размещаются вдоль пролета скла­да бунтов закрытым торцом к ряду колонн проле­та. Открытый торец корзин обращен внутрь проле­та, и с этой стороны обеспечивается необходимый габарит до ближайшего оборудования и сооруже­ний, позволяющий выводить скобу крана за преде­лы корзины и разворачивать скобу с бунтами в слу­чае необходимости.

При производстве бунтового подката для внут­ризаводского передела в калибровочных цехах складирование бунтов осуществляют иногда в переносных контейнерах (рис. 6.6, е), которые на складе бунтов устанавливаются друг на друга в несколько рядов.

На рис. 6.7 приведены некоторые способы складирования полупродукта и готовых труб. Го­рячекатаные и холоднодеформированные трубы в увязанных пакетах на складах полупродукта и готовых труб укладывают в карманы-стойки (рис. 6.7, а), на многоярусные стеллажи (рис. 6.7, б) или на пирамиды-елочки (рис. 6.7, в).

Рис. 6.7. Способы хранения полупродукта и готовых труб

На промежуточных складах допускается уклад­ка пакетов труб россыпью с разделением каждого пакета прокладками толщиной > 40 мм. На много-

296

Основы проектирования металлургических заводов

ярусных стеллажах также можно хранить поштуч­но тонкостенные электросварные трубы большого диаметра и ящики с трубами высокого качества, а также сортовой прокат в плотных, обвязанных па­кетах. Трубы большого диаметра хранят россыпью (штабелем) в карманах-стойках (рис. 6.7, г).

Высота укладки труб в карманах-стойках обыч­но не превышает 2,0 м при зацепке чалочными приспособлениями и 4,0 м при использовании электромагнитов. При хранении труб на стелла­жах, обслуживаемых механизированными захвата­ми без участия подкрановых рабочих, высота ук­ладки пакетов достигает 5,0 м.

Оборудование складов, как правило, устанав­ливают стационарно. В ряде случаев, например в цехах для производства холоднодеформированных труб, используют переносные многоярусные пи­рамиды-елочки и карманы-стойки. Это позво­ляет изменять габариты и планировку складов без дополнительных капитальных вложений.

Норму запаса хранения металла на складе пла­нируют в календарных днях или сменах. Продол­жительность хранения на складе исходной заго­товки устанавливается в зависимости от количе­ства станов, связанных с этим складом, а также от разнообразия размеров блюмов, слябов и за­готовки, хранящихся на складе, и принимается при наличии на заводе цеха — поставщика заго­товки равной 4—5 сут, а при поступлении заго­товки со стороны — 10—12 сут. Длительность хра­нения горячекатаных рулонов в цехах холодной прокатки по нормам технологического проекти­рования принимается от пяти до семи суток и за­висит от массы рулонов и времени их охлаждения.

Вместимость склада готовой продукции дол­жна быть равна для сортового и листового про­ката 3—6 сут, для горячекатаных труб 10 сут, для электросварных труб 8—10 сут и для холодноде­формированных труб 10—12 сут. Вместимость промежуточных складов принимают в зависимо­сти от величины коэффициента С, определяемо­го как соотношение производительности участ­ков, выдающих продукцию на промежуточный склад и потребляющих ее. При С ≤5, ≤10 и >10 емкость промежуточных складов соответственно принимается равной 9, 12 и 18 сменам работы участка, потребляющего продукцию.

Запас хранения в тоннах или количество ме­талла, которое должно быть размещено на скла­дах заготовки <2_сз и готовой продукции Q_сг, опре­деляют из выражений:

для склада заготовки Q_C.3 ⁼ Qnd_Σ/Т, (6.1)

для склада готовой продукции Q_сг = Qn/T. (6.2)

Площадь склада, необходимую для хранения нормативного запаса металла Q_с, рассчитывают по формуле

(6.3)

Fс= Qс /CKс,

где Fc — площадь склада, м2; С — допускаемая сред­няя нагрузка на 1 м2 площади склада с учетом про­ходов, т/м2.

Коэффициент Кс принимают равным 0,5-0,7. Большие значения относятся к пролетам большей ширины и при отсутствии сквозных железнодо­рожных путей для складов с продольной уклад­кой металла. В случае складирования проката и труб большого числа плавко-марко-типоразмеров коэффициент Кс дополнительно снижают.

Площади складов заготовок, промежуточных и готовой продукции рассчитывают по табличным данным о допустимых нагрузках на 1 м2 при раз­работке обосновывающей документации или про­ектных соображений с определением количества штабелей или стеллажей металла, которые могут быть размещены на складе (табл. 6.2 и 6.3).

Площади складов сменного оборудования, за­пасных частей и инструмента определяют с уче­том числа типоразмеров производимого проката и труб, надежности оборудования и стойкости инструмента. Эти склады размещают в зоне, об­служиваемой электромостовыми кранами, с уче­том возможности оперативной подачи сменного оборудования, запасных частей и инструмента к месту использования.

Площади складов химикатов и горюче-смазоч­ных материалов определяют с учетом расходов этих материалов и норм хранения их в цехе.

Для механизации процессов подъема, транс­портировки и укладки грузов на складах широко используют электромостовые краны и кран-бал­ки, электрокары, электропогрузчики, ручные и электрические тележки, а также напольный кон­вейерный транспорт (рольганги). В ряде случаев на одном складе можно применять несколько видов оборудования для механизации подъемно-транспортных операций. Их выбор зависит в пер­вую очередь от грузооборота, габаритов и массы грузов, конструкции стеллажей для их хранения (способа укладки). В зависимости от конфигура­ции, габаритов и массы грузов, а также от вида применяемых подъемно-транспортных машин выбирают грузозахватные устройства, обеспечи­вающие минимальную трудоемкость работ без повреждения складируемых изделий.

В обжимных и сортовых цехах для транспор­тировки блюмов, слябов и сортовой заготовки применяются пратцен-краны с жесткой вращаю­щейся траверзой с магнитами и подхватами, име­ющие высокую производительность и маневрен­ность и обеспечивающие полную механизацию погрузо-разгрузочных работ на складах заготовок.

Наиболее распространены в прокатных и труб­ных цехах для транспортировки сортового и лис­тового проката, катанки, трубной заготовки и труб

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

297

двухбарабанные краны с гибким подвесом тра­верзы. Для транспортировки и укладки на скла­дах рулонов, оборудования и производственного инструмента используют нормальные электричес­кие мостовые краны и кран-балки. В последнее время в отечественной и зарубежной практике все шире применяют двухбарабанные краны с пово­ротной траверзой, обеспечивающей разворот и транспортировку пакета металла, ориентирован­ного как вдоль, так и поперек пролета, а также краны с кабиной управления, перемещаемой вдоль моста крана. Использование таких кранов улучшает условия компоновки оборудования и грузопотока металла из-за возможности ориен­тировки проката и труб в двух направлениях и позволяет улучшить условия отгрузки металла за счет возможности расположения кабины управ­ления краном непосредственно над железнодо­рожным полувагоном.

В значительной степени уровень механизации работ на складах зависит от способа захвата гру­зов и конструкции грузозахватных устройств. В прокатных и трубных цехах применяют обычные стропы, полуавтоматические и автоматические захваты. Наиболее распространены механические и магнитные грузозахватные устройства. В ряде случаев могут быть использованы вакуумные зах­ваты.

На складах заготовки, полупродукта и готовой продукции в каждом цехе применяют, как пра­вило, специализированные грузозахватные уст­ройства. При их выборе исходят из обеспечения затрат минимального времени на операции за­хвата и освобождения груза, возможности макси­мальной автоматизации, а также получения ми­нимальных габаритов и массы устройства.

Для транспортировки слитков и проката, не увя­занных в пакеты, широко применяют электромаг-

298

Основы проектирования металлургических заводов

Таблица 6.3. Допускаемые нагрузки на площади складов в трубных цехах, кН/м²

	Склад
		готовой продукции и проме- жуточный склад
Тип цеха	исходной заготовки
Цех с агрегатами горячей прокат-
ки труб:
непрерывными и полунепре-	45/30 *1	15
рывными
трехвалковыми раскатными	50/30 *1	20
автоматическими
140	45/30 *1	15
250	(50-60)/30 *1	12,5
400	60/30 *1	10
пилигримовыми	50-80 *2	10-12,5
трубопрессовыми	45/30 *1	15
Цех с трубосварочными агрегата-
ми:
для труб, мм:
530-1620	60/80 *3	_
203-530	80/50*4	-
102-220	50*5	10
25-114	50*5	12
20-76	50*5	12
6-32	50*5	15
непрерывной печной сварки	-	20
труб
Цех холоднодеформирован-	15*6	12
ных труб

^*1 Нагрузки при катаной заготовке: в числителе — штанги, в знамена­ теле — резаная заготовка.

^*2 Для исходной заготовки — слитки.

*³ Исходная заготовка — горячекатаный лист шириной до 2 м в числи­теле, более 2 м — в знаменателе.

^*4 Заготовка горячекатанной полосы в рулонах с вертикальной (числи­тель) и горизонтальной (знаменатель) осью.

^*5 Заготовка — горяче- и холоднокатаные узкие полосы в рулонах.

^*6 Трубы-заготовки для цехов холоднодеформированных труб.

н иты, подвешиваемые на крюки крана, а также клещевые и фрикционно-зажимные захваты. Для пакетов сортового проката и труб используют кле­щевые захваты. Для труб большого диаметра при­меняют электромагниты, клещевые и торцевые захваты, вакуум-захватные устройства. Для транс­портировки рулонов может быть использован ви­лочный захват (скоба), а также клещевые захваты для одного или двух рулонов.

При работе электромагнитными захватами есть опасность отрыва и падения груза при случайном отключении электроэнергии или по каким-либо другим причинам. Для предотвращения возмож­ности такой аварии краны снабжают буферными аккумуляторными батареями или электромагнит­ные захваты оборудуют предохранительными ус­тройствами. На складах применяют также специ­альные виды погрузчиков.

Применение средств комплексной механизации технологических процессов на складах с исполь­зованием автоматических захватов грузов позво-

ляет не только сократить штат обслуживающего персонала, но и значительно уменьшить произ­водственные площади, что обусловлено увеличе­нием высоты укладки грузов.

Кардинальным решением проблемы комплек­сной механизации погрузо-разгрузочных работ на складах, включая операции учета продукции, яви­лось применение высотных складов стеллажного типа, оборудованных кранами-штабелерами и вычислительной техникой для комплексной ав­томатизации управления технологическими про­цессами на складах. Это техническое решение обеспечивает сокращение площади прокатных и трубных цехов, позволяет создать единую систе­му автоматизации складов металла и прокатных (трубных) станов, интенсифицировать производ­ство и повысить его эффективность.