33

1 Аналітична частина

1.1 Вибір та обґрунтування технології виробництва

Феросплави отримують шляхом відновлення кисневих сполук елементів, що входять в склад руд або концентратів, які використовуються для отримання феросплавів. В якості відновлювача використовуються елементи, які володіють більшим спорідненням з киснем, ніж елементи, що підлягають відновленню[1]

Такими є вуглець, кремній алюміній. Найбільш поширеним методом отримання є вуглецево-відновлювальний спосіб. Цей спосіб використовується в тих випадках, коли немає особливих вимог до вмісту вуглецю в сплавах. В залежності від того, що використовується в якості відновлювача, розрізняють вуглецево-термічний та металотермічний процеси. З метало термічних процесів для виробництва феросплавів використовується силікотермічний метод – відновлення кремнієм і алюмінієтермічний метод – відновлення алюмінієм. Цим способом отримують різноманітні феросплави, наприклад такі як: ферованадій, феромолібден, феровольфрам, феротитан, феромарганець та інші. Феросплави, отримані метало термічним способом, мають низький рівень (<0,03%) складу вуглецю. Для виробництва середньовуглецевого феромарганцю використовують силікотермічний метод відновлення марганцю (відновлювач – кремній). Не допускається відновлення вуглецевотермічним способом, тому що при виробництві середньовуглецевого феромарганцю жорсткі вимоги по вмісту вуглецю в сплаві, його не повинно перевищувати 2%. [6]

На ВАТ «НЗФ» виплавка середньовуглецевого феромарганцю ведеться в електропечі СКБ – 6063, футерівка використовується магнезитова. Виплавка ведеться періодичним процесом з поплавочним завантаженням шихти і випуском розплаву з печі.

На вимогу споживача феромарганець марки ФМн 88, виготовляють із масовими частками вуглецю – з 0,5%; кремнію – з 0,5%; фосфору – 0,1%. Феромарганець виготовляють у шматках масою не більше 20кг, або у дробленому вигляді. На поверхні шматків феромарганцю не повинно бути сторонніх матеріалів. Допускаються сліди протипригарних матеріалів (глини, піску та ін.). У загальній масі феромарганець не повинен містити сторонніх матеріалів. [9]

1.2 Вибір та обґрунтування технологічного обладнання

Розрахунок продуктивності печі. Добова продуктивність печі:

П_п.д.= ,т/діб (1.1)

де 24 - кількість годин на добу;

W- встановлена потужність трансформатора, кВ·А;

Соs φ-коефіцієнт потужності трансформатора, коливається у межах 0,9 – 0,96;

k' - коефіцієнт, який враховує простої печі (капітальний, планово попереджувальний ремонти) та коливання електричного режиму;

А - питома витрата електроенергії, кВт·год/т, вибирається з

практичних даних.

k'=k₁· k₂· k₃, (1.2)

де k ₁ - коефіцієнт завантаження трансформатора за потужністю, який дорівнює 0,9 - 0,96;

k₂ - коефіцієнт використання трансформатора за часом, приймається рівним 0,94 -0,98;

k₃ - коефіцієнт, який враховує нерівномірність напруги у мережі, який дорівнює 0,99.

k'=0,9·0,95·0,99=0,84

П_п..д.= =41,23 т/діб.

Продуктивність печі за рік:

П_п = П_п.с·t_ф, т/рік, (1.3)

де t_ф - фактичний час роботи печі за рік, діб.

t_ф= t_к- t_п= t_к- t_х..п- t_г.п= t_ном- t_г.п, діб, (1.4)

де t_к - календарний час, 365 діб;

t_п - загальний час простоїв, діб;

t_х..п- тривалість холодних простоїв, діб;

t_г.п- тривалість гарячих простоїв, діб;

t_ном- номінальний час роботи, діб.

t_ф=360-15=345 діб,

П_п= 41,23·345=14226 т/рік;

Кількість печей визначаємо з рівняння:

n_п= = = 4 печі.

Розрахунок основного технологічного обладнання. Розрахунок обладнання шихтового двору.

Приймаємо, що шихтові матеріали надходять за схемою: приймальні бункери-дозувальний пункт - пічні бункера.

Для виплавки ФМн88 в якості шихтових матеріалів застосовується марганцева руда, відсіви СMн, вапно.

Розраховуємо загальний запас шихтових матеріалів:

Q=(q_д·Σ_д)·k , т або м³ (1.5)

де Q- загально цеховий запас матеріалів, т або м³;

q_д - витрата матеріалів по цеху за добу, т або м³;

Σ_д - нормативний запас матеріалів, діб;

k - коефіцієнт нерівномірності надходження вантажів, який дорівнює

1,2÷1,4.

При установці в цеху однотипних печей:

q_д=П_п.д·n_п·q_o, (1.6)

де П_п.д - продуктивність печі за добу, т;

n_п - кількість печей;

q_o - витрата матеріалів на 1т сплаву, т або м³ .

Загальний запас шихтових матеріалів на складах для феросплавного цеху розраховується, виходячи з витрат матеріалів за добу (дані власних розрахунків матеріального балансу) та норм запасів.

Загальний запас марганцевої руди:

q_c1=41,25·4·1,2=198,0 т;

Q₁=198,0·3·1,4=831,6 т.

Загальний запас вапна:

q_c2=41,25·4·0,63=103,95 т;

Q₂=103,95·3·1,4=436,59 т.

Загальний запас відсівів:

q_c3=41,25·4·1,08=178,2 т;

Q₃=178,2·3·1,4=748,44 т.

Загальний запас шихтових матеріалів:

Q= Q₁+ Q₂+ Q₃, (1.7)

Q=831,6+436,59+748,44=2016,63 т.

Розрахунок розмірів складів.

Довжина закритого, підложного, безкранового, ангарного з конвеєрною подачею та видачею матеріалу складу шихти визначається:

- для марганцевої руди:

L^´_з.кон.= , (1.8)

при ширині прольоту 53 м для типового складу:

h_ш=10+2,5n, (1.9)

де n - ціле число, може змінюватися від 0 до 4.

L^´_з.кон1.= =11,54 м;

- для вапна:

L^´_з.кон2.= м;

- для відсівів СMн:

L^´_з.кон3.= м.

Розмір складу шихтових матеріалів

L^´_з.кон.=11,54+12,06+13,2=36,8 37 м.

Обґрунтування кількості та вантажопідйомності кранів у розливочному прольоті. Приймаємо, що випуск сплаву та шлаку робиться одночасно. Метал випускається у футеровані ковші, а шлак перетікає у чавунні шлакові чаші.

У загальному вигляді кількість кранів на І піч визначають за формулою:

n_кр= , (1.10)

де 1440 - тривалість в добі хв;

- загальний час завантаженості одного крана для обслуговування

однієї печі_; враховуючи основні та допоміжні операції, технологічних

перерв у роботі, хв.

У таблиці 1.1 приведена орієнтовна завантаженість розливного крана, який обслуговує шість печей за зміну при виробництві феромарганцю.

На основі цієї таблиці приймаємо, що 60% загального часу кран витрачає на основні операції, 25% на допоміжні операції, 15% складають вимушені простої, які не залежать від виконавця. Звичайно для розрахунку проводять хронометраж кількох плавок, визначають середню кількість операцій на один випуск та тривалість однієї операції.

З таблиці 1.1 розраховуємо тривалість однієї основної операції.

хв, (1.11)

де 6 - кількість операцій на один випуск;

З - кількість випусків за зміну;

4- кількість печей, які обслуговують.

Таким чином, на одному випуску основна робота крана включає 6 операцій та за тривалістю складає ( _уд=7,1хв.):

_пл=6· =6·7,1=42,6 хв.

Знаючи кількість випусків за добу ( п_пл. = 12), можемо розрахувати витрати часу на одну піч:

^'_доб= _пл· п_пл.=42,6·12=511,2 511 хв.

Загальна завантаженість роботи крана, враховуючи допоміжні операції та вимушені простої, буде складати:

_заг= = =851 хв.

Тоді кількість кранів на одну піч

N_кр= крана

Приймаємо, на чотири печі потрібно 2 крана.

Обґрунтування ємкості технологічної тари. Обґрунтування ємності розливного ковша, шлакової чаші та приймального короба у складі у складі готової продукції та визначення їх кількості.

Ємкість ковша повинна умістити увесь метал за один випуск та визначається, враховуючи наливну масу сплаву за один випуск.

м³, (1.12)

де - густина рідкого сплаву, дорівнює 5,4 т/м³;

- коефіцієнт заповнення ковша, дорівнює 0,9;

к - коефіцієнт нерівномірності випусків, приймають рівним 1,2;

n_пл - кількість плавок, дорівнює 9.

м³

Ємкість шлакової чаші визначається, враховуючи кратність шлаку (К_ш), з рівняння:

, (1.13)

де - густина рідкого шлаку, дорівнює 2,7 т/м³;

к_ш – кратність шлаку, дорівнює 1,2.

,

Ємність короба у складі готової продукції:

м³

Кількість ковшів:

n_k=n_пл·1,15· /24; (1.14)

де 1,15- коефіцієнт;

- час обороту одного ковша, год.

n_k=9·1,15·4,75/24=2,01

Приймаємо два ковша на 1 піч (1 резерв).

Кількість чаш:

n_ч=9·1,15·10/24=4,1

Приймаємо 4 шлаковні.

Кількість коробів:

n_k=9·1,15·24/24=9,05

Приймаємо 9 коробів.

Таблиця 1.1 Завантаженість крана розливного прольоту за зміну при виробництві ФМн88

	Назва операцій	Середній баланс робочого часу
		хв	%
1	2	3	4
	1. Виробнича робота	669	91,5
	а)основна	511	69,9
	Зачеплення ковша	47	6,43
	Транспортування ковша	77	10,53
	Скачування шлаку	136	18,6
	Розливання металу	111	15,8
	Очистка ковша від настилів	83	11,35
	Установка ковша	57	7,79
	б) допоміжна робота	145	14,5
	Підготовка посуди	4	0,4
	Транспортування та прибирання відходів	24	2,4
	Перевозка кожухів	3	0,3
	Перевозка траверс	8	0,8
	Перевозка ремонтного інструменту	6	0,6
	в) підготовчо-заключна робота	13	1,3
	Приймання зміни	8	0,8
продовження таблиці 1.1
1	2	3	4
	Здача зміни	5	0,5
	Перерва у роботі, незалежна від	62	6,2
	Регламентований відпочинок	24	2,4
	Організаційні причини	38	3,8
	а. Чекання сусіднього крана	13	1,3
	б. Чекання вантажу	25	2,5
	Всього	731	100