2.Розрахункова частина

2.1. Вибір ємності і визначення кількості конвертерів

Залежно від заданої продуктивності цеху, а також прийнятого способу розливання сталі і варіанта (схеми) роботи конвертерів у цеху, можна приймати номінальні ємності конвертерів у наступних межах.

Залежно від прийнятого способу розливання сталі ємності конвертерів складатимуть:

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

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

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

Таблиця 7. – 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 8).

Таблиця 8. - 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 злитках (таблиця 9). Продуктивність цехів по литий заготівлі наведена за умови розливання сталі на сляби. Середні втрати рідкої сталі при розливанні на МБЛЗ прийняті рівними 5%.

Таблиця 9. - 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 заготівлі	Рідка сталь	Придатні литі заготівлі	Рідка сталь	Придатні литі заготівлі	Рідка сталь	Придатні литі заготівлі
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 злитках.

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

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

Середній вихід придатних злитків (заготівлі) з рідкої сталі наведений у таблиці 10.

Таблиця 10. - Коефіцієнт виходу придатних злитків з рідкої сталі

Розливання в злитки			Розливання на МБЛЗ
сифоном, маса злитка		зверху, маса злитка 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

Ємність розливних (заливних) ковшів й вантажопідйомність розливних (заливних) кранів пов’язана з ємністю конвертерів (таблиця 11).

Таблиця 11. - Ємність ковшів й вантажопідйомність кранів для конвертерів різної ємності

Ємність конвертера, т	100	130	150	200	250	275	300	350	400	450
Ємність розливного (заливного) ковша, т	110	140	175	220	280	300	330	385	430	480
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	830+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	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 4,2 млн. т придатних злитків у рік приймаємо конвертери номінальною ємністю 200 т, 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 злитків;

- річна продуктивність одного працюючого конвертера, т придатних злитків.

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 злитків 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 12 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 12. - 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) виробляється двома совками.

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

В зразковому розрахунку при інтенсивності продувки 4-5 м³/т. хв. для конвертера номінальною ємністю 200 т котрий працює при комбінованій продувці приймаємо загальну тривалість плавки (_пл.) рівною 42 хв. або

_пл. = 42:60 = 0,63 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 злитків (m) визначається виходом придатної сталі з металевої завалки і виходом придатних злитків з рідкої сталі, тобто коефіцієнт виходу придатних злитків з металевої садки конвертера представляє собою добуток коефіцієнта виходу рідкої сталі з металозавалки на коефіцієнт виходу придатних злитків з рідкої сталі.

У зразковому розрахунку згідно таблиці 4 приймаємо коефіцієнт виходу придатних злитків з рідкої сталі при розливанні сталі на МБЛЗ у сляби рівний 0,94.

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 злитків з металозавалки складе:

m = 0,91 * 0,94 = 0.8554 (або 85,54% від маси садки конвертера).

Підставляючи відомі величини у формулу, одержимо річну продуктивність одного безупинно працюючого конвертера номінальною ємністю 200 т.

для забезпечення заданої річної продуктивності цеху 4,2 млн. тон буде потрібно безупинно працюючих конвертерів номінальною ємністю 200 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 200 т;

- фактична (прийнята) кількість безупинно працюючих конвертерів.

Для забезпечення заданої продуктивності цеху при двох безупинно працюючих конвертерах приблизно тієї ж загальної тривалості плавки (_пл.=0,7 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 200 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 200 т складе:

М_ж = • 0,910 = 200 * 0,91 = 182т

При коефіцієнті виходу придатних злитків з рідкої сталі, рівному 0,95 маса плавки по придатних злитках складе:

М_зл = М_ж * 0,94 = 182* 0,94 = 171,08т

При тій же загальній тривалості плавки (_пл=0,75 години) фактична річна продуктивність одного безупинно працюючого конвертера, садкою 200 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;

0,7- прийнята в розрахунку загальна тривалість плавки, години;

24 - кількість годин в добі.

Тоді максимально можлива добова продуктивність цеху по придатних злитках складе: