5 Методичні вказівки до виконання розділів курсового проекту. Вступ

У вступі слід коротко пояснити роль сталеплавильного виробництва у народному господарстві, та задачі у галузі застосування нового обладнання та сучасних технологічних процесів. Необхідно привести тенденції розвитку гірничо-металургійного комплексу України за останні 5 років. Повинна бути показана відповідність проектних рішень, розроблених у курсовому проекті, основним технологічним напрямкам і завданням розвитку сталеплавильного виробництва України та підкреслені нові технологічні і організаційні рішення, що пропонуються.

5.1 Загальна частина

5.1.1 Виробнича програма конвертерного цеху

Визначається марочний та розмірний сортамент металу, режим роботи конвертерного цеху, витрати сировинних матеріалів, палива і електроенергії.

5.1.2 Загальна характеристика конвертерного цеху

В розділі слід навести склад, розташування та особливості планування конверторного цеху, вантажопотоки та транспортне обладнання.

5.1.3 Характеристика конструкції конвертера (стаціонарного міксеру, пересувного міксеру, машини безперервного розливу сталі)

В розділі слід навести схеми (малюнки) та характеристику конструкції, призначення окремих частин, футеровку агрегату (установки).

5.1.4 Характеристика планування головної будівлі (шихтового відділення для магнітних матеріалів, шихтового відділення для сипучих матеріалів, міксерного відділення, відділення переливу чавуну, відділення розливу сталі у виливниці, відділення безперервного розливу сталі)

Визначається раціональний спосіб компонування прольотів (планування відділень), їх устрій, основні габарити та розташування основного й допоміжного обладнання.

5.1.5 Організація основних робіт і обладнання конвертерного цеху (окремих відділень)

Доставка і завантаження брухту. Подача і заливка чавуну. Подачі і завантаження сипучих матеріалів, феросплавів. Прибирання продуктів плавки. Передача сталі на розлив. Підготовка й ремонт обладнання. Характеристика основного й допоміжного обладнання.

5.2 Розрахункова частина

5.2.1 Вибір ємності і визначення кількості конвертерів

Вибір ємності й кількості конвертерів залежить від різних взаємозалежних факторів. Як показник ємності (маси плавки) конвертера приймається маса рідкої сталі в конвертері. Основним фактором, що визначає вибір ємності конвертера є продуктивність цеху.

При проектуванні конвертерних цехів доцільно встановлювати конвертери максимальної ємності. Збільшення ємності конвертера поліпшує техніко-економічні показники роботи цеху; підвищується продуктивність, знижуються питомі витрати енерговитрат, вогнетривів, деяких матеріалів плавки й відповідно собівартість сталі, а також питомі теплові втрати, що дозволяє підвищити частку брухту в металошихті.

Для цехів невеликої продуктивності установка одного-двох великих агрегатів, що забезпечують виконання всієї програми цеху, як правило не рекомендується, тому що це приводить до недовантаження устаткування й ускладненням у роботі суміжних цехів і відділень при зупинці конвертера на ремонт.

Отже для кожної заданої продуктивності цеху необхідно вибирати найбільш раціональну ємність конвертерів й їхню кількість. Ємність конвертерів коливається в широких межах і досягає 400 т. Найбільш широке поширення одержали конвертери ємністю 100...350 т. ГОСТ 20.067-74 передбачає ряд ємностей конвертерів для виплавки сталі: 100, 130, 160, 200, 250, 300, 350, 400 т.

Виходячи з вищевикладеного, у курсових проектах, залежно від заданої продуктивності цеху, варіанта (схеми) роботи конвертерів у цеху, а також прийнятого способу розливання сталі і можна приймати номінальні ємності конвертерів у наступних межах.

При виборі ємності конвертерів для заданої продуктивності рекомендуються залежності, наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 – Залежність ємності конвертерів від продуктивності цеху

Продуктивність цеху, млн т у рік	Номінальна ємність конвертера, т
2...4	100...160
3...7	200...300
4,5...9	300...350
5,5 і більше	350...400

Можна рекомендувати наступні схеми (варіанти) роботи конвертерів (таблиця 2).

Таблиця 2 - Варіанти роботи конвертерів

Варіанти роботи конвертерів	Кількість конвертерів у цеху	Кількість безупинно працюючих конвертерів	Кількість конвертерів що перебувають в ремонті або очікуванні
1	2	1	1
2	3	2	1
3	4	3	1

Продуктивність конвертера й цеху може бути представлена по рідкій сталі, злитій в сталерозливний ківш або по придатних зливках (таблиця 3). Продуктивність цехів по литій заготовці наведена за умови розливання сталі на сляби. Середні втрати рідкої сталі при розливанні на МБЛЗ прийняті рівними 5%.

Таблиця 3 Рекомендована продуктивність конвертерів, млн. т у рік

Кількість конвертерів у цеху, шт.		Ємність конвертера, т
		400		300		200		160
установлених	постійно працюючих	Рідка сталь	Придатні литі заготовки	Рідка сталь	Придатні литі заготовки	Рідка сталь	Придатні литі заготовки	Рідка сталь	Придатні литі заготовки
При технології верхньої продувки
2	1	5,8	5,5	4,6	4,4	3,2	3,0	2,6	2,5
3	2	11,6	11,0	9,2	8,8	6,4	6,0	5,2	5,0
При технології комбінованої продувки з витратою брухту до 40%
2	1	4,6	4,4	3,6	3,4	2,5	2,4	2,1	2,0
3	2	9,2	8,8	7,2	6,8	5,0	4,8	4,2	4,0

Обсяг рідкої сталі перевищує задану продуктивність по придатних зливках.

Різниця визначається втратами металу з ковшовим скрапом, у сифонній проводці й з недоливками (при розливанні в зливки); у проміжних ковшах і на порізці (при розливанні на МБЛЗ) і ін.

Величина втрат металу залежить від розважування зливка, способу розливання й перетину заготовки (при розливанні на МБЛЗ).

Середній вихід придатних зливків (заготовки) з рідкої сталі наведений у таблиці 4.

Таблиця 4. - Коефіцієнт виходу придатних зливків з рідкої сталі

Розливання в зливки			Розливання на МБЛЗ
сифоном, маса зливка		зверху, маса зливка понад 7 т	у сляби	у сортову заготівлю
до 7 т	понад 7 т
0,96	0,97...0,98	0,98...0,99	0,95...0,96	0,93...0,95

Прийнятий спосіб розливання сталі визначає перетин безперервного зливка при розливанні сталі на машинах безперервного лиття заготівель або масу зливка, що розливається у виливниці. Зазначені параметри зливка при їхніх малих величинах з урахуванням припустимої тривалості розливання можуть бути вирішальними у визначенні маси плавки, тому що обмежують її розрахунковою межею.

Залежно від прийнятого способу розливання сталі ємності конвертерів складатимуть:

а) 130 - 150 й 250 - 350 т - при розливанні в зливки й на МБЛЗ;

б) 350 - 400 т - тільки при розливанні на МБЛЗ.

Ємність розливних (заливних) ковшів й вантажопідйомність розливних (заливних) кранів пов’язана з ємністю конвертерів (таблиця 5)

Таблиця 5. - Ємність ковшів й вантажопідйомність кранів для конвертерів різної ємності

Ємність конвертера, т	100	130	160	200	250	275	300	350	400
Ємність розливного (заливного) ковша, т	110	140	175	220	280	300	330	385	430
Вантажопідйомність розливних (заливних) кранів, т	140/32	180/50	225/63	280+100/16	360+100/16	400+100/16	450+100/16	500+100/16	580+100/16
Вантажопідйомність кранів у ковшовому прольоті, т	50/10	50/10	80/16	125/30	125/30	125/30	125/30	125/30	140/32

При визначенні кількості конвертерів для їхнього повного завантаження варто враховувати, що річна продуктивність прийнятого конвертера повинна бути кратна продуктивності цеху

Виходячи з вищевикладеного, у проектованому цеху продуктивністю 5,0 млн. т придатних зливків у рік приймаємо конвертери номінальною ємністю 250т, що працюють по другому варіанті (схемі).

Кількість безупинно працюючих конвертерів у цеху, що забезпечують задану продуктивність, визначається із залежності:

(1)

де - розрахункова кількість одночасно працюючих конвертерів у цеху;

Т_ц- річна продуктивність цеху, т придатних зливків;

- річна продуктивність одного працюючого конвертера, т придатних зливків.

Продуктивність одного працюючого конвертера можна визначити по формулі :

(2)

де 8760 - кількість годин у році;

К - кількість простоїв конвертера, % від календарного часу

_пл- загальна тривалість плавки, годин;

m - коефіцієнт виходу придатних зливків з металозавалки;

- номінальна ємність конвертера, т (приймається нижча межа обраної ємності).

Тривалість плавки (_пл) складається із тривалості продувки й допоміжних операцій.

Тривалість продувки плавки залежить головним чином від інтенсивності подачі кисню у ванну, що може становити 2-7 м³/т*хв. Інтенсивність подачі кисню, у свою чергу, визначає рівень продуктивності конвертера. Її збільшення (у зазначених межах) скорочує тривалість плавки й поліпшує техніко-економічні показники роботи цеху. Інтенсивність продувки безпосередньо пов'язана із пропускною здатністю газовідвідного тракту конвертера й інших ділянок цеху.

У діючих цехах старої будівлі інтенсивність продувки не перевищує 4 м³/т*хв. Сучасні й знову проектовані цехи передбачають (з урахуванням сортаменту, вимог технології й необхідного рівня продуктивності) інтенсивність продувки 5-7 м³/т*хв.

Тривалість допоміжних операцій (завалки й прогріву брухту (при роботі з підвищеною витратою брухту), заливання чавуну, відбору проб й виміри температури металу, очікування аналізу, злив металу й шлаку, оброблення й закладення сталевипускного отвору) визначається масою плавки, параметрами устаткування що обслуговують конвертер й технологією ведення плавки.

Так, застосування односовкової завалки брухту дозволяє скоротити цю операцію до мінімуму. Оснащення конвертерів термозондами дозволяє здійснювати відбір проби й вимірювати температуру по ходу продувки. При відпрацьовуванні технології ведення плавки можна відмовитися від закладення сталевипускного отвору.

У таблиці 6 наведена рекомендована поопераційна тривалість циклу плавки у хвилинах (хв) для ряду конвертерів при двох технологіях роботи: I - верхня продувка; ІІ - комбінована продувка зі збільшеною (до 45%) витратою брухту.

Таблиця 6. - Тривалість циклу плавки для конвертерів різної ємності, хвилин

Операція	Ємність конвертера, т
	400		300		200		160
	І	ІІ	І	ІІ	І	ІІ	І	ІІ
Завалка скрапу*	2	5	2	5	2	4	2	4
Прогрів	-	8...10	-	8...10	-	6 ...8	-	6
Заливка чавуну	2	2	2	2	2	2	2	2
Продувка**	12...14	12	12...14	12	12...14	12	12...14	12
Відбір проб, вимір температури, очікування аналізу	4	4	4	4	4	4	4	4
Злив металу	7	7	6	6	5	5	4	4
Злив шлаку	3	3	2	2	2	2	2	2
Підготовка конвертера	3	3	3	3	3	3	3	3
Всього цикл плавки	33...35	44...46	31...33	42...44	30...32	38-40	30..32	38

* Завалка скрапу при комбінованій продувці (ІІ) виконується двома совками.

** Інтенсивність продувки 6 - 7 м³/т*хв.

В зразковому розрахунку при інтенсивності продувки 4-5 м³/т. хв. для конвертера номінальною ємністю 250 т котрий працює при комбінованій продувці приймаємо загальну тривалість плавки (_пл) рівною 40 хв. або

_пл = 40:60 = 0,67 години.

Кількість простоїв конвертера, що працює (K) визначається тривалістю капітальних ремонтів конвертера (звичайно 1,0-2,0% календарного часу) і тривалістю поточних (гарячих) простоїв, пов'язаних з ремонтом і зміною фурм, кесонів і т.д. (звичайно 2,0-3,0%- календарного часу).

У зразковому розрахунку прийнято:

а) простої на капітальних ремонтах - 1,4%

б) поточні (гарячі) простої - 2,4%

Тому К = 1,4 + 2,4 = 3,8% календарного часу.

Вихід придатних зливків (m) визначається виходом придатної сталі з металевої завалки і виходом придатних зливків з рідкої сталі, тобто коефіцієнт виходу придатних зливків з металевої садки конвертера представляє собою добуток коефіцієнта виходу рідкої сталі з металозавалки на коефіцієнт виходу придатних зливків з рідкої сталі.

У зразковому розрахунку згідно таблиці 4 приймаємо коефіцієнт виходу придатних зливків з рідкої сталі при розливанні сталі сифоном у великі зливки ( >7 т) рівний 0,97

Коефіцієнт виходу рідкої сталі з металозавалки приймається за даними розрахунку матеріального й теплового балансів плавки. У дійсному зразковому розрахунку цей коефіцієнт прийнятий рівним 0,91 або 91% від маси садки конвертера.

Тоді коефіцієнт виходу придатних зливків з металозавалки складе:

m = 0,91 * 0,97 = 0.8827 (або 88,27% від маси садки конвертера).

Підставляючи відомі величини у формулу, одержимо річну продуктивність одного безупинно працюючого конвертера номінальною ємністю 250 т

для забезпечення заданої річної продуктивності цеху 5,0 млн. тон буде потрібно безупинно працюючих конвертерів номінальною ємністю 250 т

Приймаючи, що загальна тривалість плавки (_пл) при цьому змінюється незначно, уточнення фактичної садки конвертера робимо з наступної залежності:

(3)

де - фактична (уточнена) садка конвертера, т;

- попередньо прийнята (розрахункова) садка конвертера, т;

- розрахункова кількість безупинно працюючих конвертерів номінальною садкою 250 т;

- фактична (прийнята) кількість безупинно працюючих конвертерів.

Для забезпечення заданої продуктивності цеху при двох безупинно працюючих конвертерах приблизно тієї ж загальної тривалості плавки (_пл=0,67 годин) фактична садка конвертера (скрап + чавун) повинна бути:

(що перебуває в межах обраної номінальної ємності конвертерів ).

Таким чином, для забезпечення заданої продуктивності в проектованому цеху повинно бути встановлено три конвертери садкою 250 т, з яких два конвертери безупинно перебувають у роботі, а один у ремонті (або очікуванні ).

При коефіцієнті виходу рідкої сталі з металозавалки рівному 0,91, маса плавки по рідкій сталі для конвертера садкою 250 т складе:

М_ж = • 0,910 = 250 * 0,91 = 227,5 т

При коефіцієнті виходу придатних зливків з рідкої сталі, рівному 0,97 маса плавки по придатних зливках складе:

М_зл = М_ж * 0,97 = 227,5 * 0,97 = 220,675 т

При тій же загальній тривалості плавки (_пл=0,67 години) фактична річна продуктивність одного безупинно працюючого конвертера, садкою 250 т складе ( ):

У зв'язку з тим, що поточні простої (ремонт і зміна фурм, кесонів і т.д.) у дійсних умовах роботи можуть бути не щодоби, максимальна кількість плавок у добу по цеху складе:

плавки (4)

де 2 - кількість одночасно працюючих конвертерів;

0,67- прийнята в розрахунку загальна тривалість плавки, години;

24 - кількість годин в добі.

Тоді максимально можлива добова продуктивність цеху по придатних зливках складе:

5.2.2 Проектування основних виробничих відділень цеху. Характеристика й параметри відділень. Тип і кількість основного устаткування.

До складу конвертерного цеху входять виробничі відділення: головна будівля, переливу чавуну з ковшів міксерного типу, або міксерне відділення (залежно від способу подачі чавуну в цех); скачування шлаку з чавуновозних ковшів; скрапне; сипучих матеріалів; розливання сталі; позапічної обробки сталі, переробки конвертерних шлаків.

При розливанні сталі в зливки в комплекс цеху входять відділення: роздягання зливків; підготовки сталерозливних составів (двір виливниць); чищення та змащення виливниць (можуть бути окремо); охолодження виливниць.

При значній продуктивності конвертерного цеху відділення по підготовці сталерозливних составів можуть виділятися в самостійний цех.

Планування головної будівлі конвертерного цеху, залежить від його продуктивності й обраного способу розливання сталі.

У цехах з конвертерами 100-250 т при розливанні сталі в зливки, розливні прольоти перебувають у головній будівлі цеху. У цьому випадку до складу головної будівлі входять конвертерний, завантажувальний, ковшовий й два розливних. У деяких випадках до складу головної будівлі можуть входити скрапний й шлаковий прольоти. У цехах з конвертерами садкою 100-150 т підготовка ковшів може здійснюватися в одному з розливних прольотів. У цьому випадку окремого прольоту для ремонту ковшів не робиться.

У цехах з конвертерами 100-250 т при розливанні на МБЛЗ й у цехах з конвертерами більше 250 т при будь-якому способі розливання розливні прольоти виносяться в окремий будинок, з'єднаний з головним будинком передатним прольотом. У цьому випадку до складу головного будинку входять завантажувальний, конвертерний, скрапний, ковшовий і шлаковий прольоти, a також може входити проліт бункерів витрати сипучих матеріалів.

Для кращого спостереження за роботою конвертерів може бути зроблений окремий проліт (шириною 6-9 м) для розміщень пультів керування.