книги из ГПНТБ / Роменец, В. А. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства

3

Технико-экономическая оценка путей совершенствования кислородно-конвертерного производства

Анализ эффективности систем работы

кислородно-конвертерных цехов

Распространенная в настоящее время планировка кислородно-конвертерных цехов предусматривает орга­ низацию работы по так называемой «классической» си­ стеме (рис. 85). Для этой системы характерна стацио­ нарная установка конвертеров на рабочих стендах, где наряду с выполнением технологических операций про­ водят холодные ремонты, связанные с заменой рабочей футеровки. Подобные ремонты в конвертерных цехах проводятся чаще, чем в электросталеплавильных или мартеновских, что обусловлено специфическими особен­ ностями конвертерного передела. Общая продолжитель­ ность холодных ремонтов составляет 10—30% кален­ дарного времени. С учетом резерва1 и текущих просто­ ев, связанных с ремонтом оборудования, организацион­ ными и другими причинами, общая продолжительность простоев в отечественных кислородно-конвертерных це­ хах со 100—130-г конвертерами составляет фактически около 30—40% календарного времени. Поэтому при классической системе для обеспечения непрерывной ра-

1 Наличие резерва в отечественных цехах обусловлено в основ­ ном значительными колебаниями стойкости футеровки и продолжи­ тельности операции по ее замене.

231.

I I I I I I I - I ' I

Рис. 85. Схема и грузопотоки кислородно-конвертерного цеха с агрегатами емкостью 100—130 т при классической системе работы:

сембург), Fagersta Bruks А. В. в Фагерста (Швеция), Nippon Steel в Хигасида (Япония) и Scuntorpe Div в Сканторпе (Англия) [136, 137]. Намечается сооружение цехов со съемными ретортами в Элайнсе (шт. Огайо, США) и Лума (Швеция), а также переход на такую ра­ боту цеха с 300-г конвертерами в Уиртоне (США) [137, 138]. Имеется опыт работы по системе с заменой реторт

ив отечественной практике (цех Bi) .

ВСССР наращивание производства стали в настоя­ щее время является одной из основных экономических задач, поэтому изыскание более высокопроизводитель­ ных систем работы конвертерных цехов имеет большое значение. С этой точки зрения представляет интерес проанализировать предложенные в последние годы так называемые карусельную и маятниковую системы рабо­ ты, а также работу цеха со сменными ретортами.

Ниже излагаются результаты технико-экономическо­ го анализа показателей кислородно-конвертерного цеха с тремя 100—130-т конвертерами, работающими по клас­ сической и другим системам.

Карусельная система

Карусельная система работы кислородно-конвертер­ ного цеха впервые была предложена в СССР в 1962 г. [140], а позднее за рубежом [138, 141 —143]. Первое предложение предусматривает передвижение трансферкар с конвертерами не на рабочей площадке, а по полу цеха на уровне нулевой отметки. Отсутствие детальной проработки не позволяет определить влияние такого конструктивного решения на величину капиталовложе­ ний в цех. Однако, если это будет эффективно, такое расположение конвертеров возможно и для всех прочих систем, что исключает дополнительные преимущества для карусельного варианта. Поэтому для сопоставления с другими системами работы в исследовании принят вариант карусельной системы, который предусматривает передвижение конвертеров по рабочей площадке и не­ прерывную работу продувочного стенда.

Эта система была детально изучена по литератур­ ным данным [141]. Используя последние в условиях нашей страны при переработке в 100-т конвертерах гематитового, а не фосфористого чугуна, анализируется

2 3 4

производительность цеха при карусельной системе ёгб работы (рис. 86). Все детали планировки цеха по воз­ можности приближены к отечественным стандартам (ширина пролетов и шаг колонн во всех случаях при­ няты кратными 6 м). Организация работы при этой си­ стеме наглядно показана графиком процесса, представ­ ленным на рис. 87. Из технологической схемы [141] исключен один из двух продувочных стендов, так как передел малофосфористого чугуна не требует двукрат­ ной продувки. Устранение его позволяет уменьшить дли­ ну конвертерного пролета главного корпуса на 20 м по сравнению с рассматриваемыми данными [141].

За основу для расчета цикла плавки принимались данные о продолжительности отдельных ее периодов для

162000

Рис. 86. Схема и грузопотоки кислородно-конвертерного цеха с агре­ гатами емкостью 100—130 т при карусельной системе работы:

235

Рис. 87. График работы конвертеров по карусельной схеме (1—3 — порядковые номера конвертеров)

агрегатов емкостью 100—130 т. Транспортировку реторт предполагается осуществлять трансферкарами. Скорость их перемещения 10 м/мин. Эта скорость рекомендована как наиболее приемлемая [143—145]. Продолжитель­ ность собственно транспортировки реторты в пределах технологического цикла (от стенда завалки до стенда выпуска) составляет в соответствии с представленной на рис. 86 схемой 10 мин.

Кроме продолжительности обычных технологических операций и передвижения конвертеров, следует учиты­ вать время фиксации конвертера на продувочном стен­ де, равное 2 мин. Освобождение его от фиксирующих устройств также составляет 2 мин, но это время пере­ крывается временем на подъем фурмы, которое при классическом варианте входит в продолжительность операции повалки и разделки отверстия. При карусель­ ном же варианте это время следует отнести к продол­ жительности занятости агрегата на стенде продувки.

Следовательно, продолжительность цикла плавки увеличится по сравнению с продолжительностью при классическом варианте на 2 мин и составит 42 мин. С учетом времени транспортировки реторты общая про­

тепло передавалось лому. Кроме того, в этот период можно подогревать скрап с помощью кислородно-топ­ ливных горелок. Последнее не скажется на производи­ тельности цеха, но увеличит возможность более широко­ го варьирования состава шихты. При существующих продолжительностях операций только процесс продувки и фиксации конвертера, который осуществляется непре­ рывно на продувочном стенде, является звеном, лимити­ рующим производительность цеха.

Рассматриваемая система работы с точки зрения ор­ ганизационной структуры производственного процесса представляет собой типичный многоступенчатый про­ цесс, что и обеспечивает возможность протекания техно­ логических циклов с перекрытиями. В таких процессах производительность определяется не длительностью технологического цикла, а длительностью такта процес-

237

са. Как известно, длительность такта R представляет со­ бой разность между длительностью цикла / ц и перекры­ тием двух смежных циклов Р:

карусельной системе определяется фактическим време­ нем работы продувочного стенда. При этом нельзя ори­

кой системе часть работ по планово-предупредительным ремонтам котлов-утилизаторов, газового тракта, газо­ очистки, систем подачи кислорода и сыпучих осуществ­ ляется в период остановок конвертеров на холодный ре­ монт футеровки. Поэтому более целесообразно ориенти­

на различных стендах (продувочном, загрузочном и др.), так как разновременный выход из строя тех или иных стендов во всех случаях выводит из строя всю техноло­ гическую цепочку.

Как видно из графика, показанного на рис. 87, не­ прерывность занятости продувочного стенда будет обес­ печена, если в технологической цепи одновременно бу-

238

1,106-24

Число резервных конвертеров Nv, необходимых для замены конвертеров, останавливающихся на ремонт фу­ теровки, определяется числом выпускаемых в сутки пла­ вок, сроком службы футеровки в плавках п и циклом холодного ремонта футеровки в сутках х'х :

Включение в технологический цикл при карусельной системе операции транспортировки реторты увеличивает длительность контакта металла и шлака с футеровкой конвертера, что повышает ее износ. В том же направле­ нии действуют на футеровку тепловые удары, поскольку

без производственных данных установить не представля­ ется возможным. Химическое воздействие металла и шлака на футеровку принято пропорциональным време­ ни их контакта. При карусельной схеме это время в 1,3 раза больше, поэтому стойкость футеровки при этом со­ ставит в среднем 420 плавок против 550 при работе по классической системе.

239

Следовательно, для бесперебойного протекания про­ цесса в технологической цепи, помимо трех работающих конвертеров, без учета неравномерности числа выпуска­ емых плавок и стойкости футеровки необходимо иметь один резервный.

Для сравнительной оценки стоимости цехов проведен анализ капиталовложений. Стоимость 1 м2 площади це­ ха и стоимость оборудования при карусельной схеме при­ нимались по фактическим данным цеха с классическим вариантом работы, исключение составляют трансферкары, стоимость которых принята по проектным данным.

При одинаковом оборудовании систем газоотвода, газоочистки и подачи кислорода для карусельного ва­ рианта по сравнению с классическим возможно сниже­ ние высоты конвертерного пролета на 2 /з его длины, учитывая прежнюю высоту над продувочным стендом. Это обстоятельство в определенной мере должно спо­ собствовать облегчению конструкций здания и стоимо­ сти его строительства. В то же время необходимость сохранения высоты рабочей площадки для обеспечения перемещения под ней сталевозных тележек и шлаковых чаш требует увеличения высоты цеха над продувочным стендом в связи с установкой конвертеров на трансферкары (приблизительно на 4 м). Удорожание строитель­ ства здания вызывается также необходимостью повыше­ ния несущей способности рабочей площадки в соответ­ ствии с числом и весом передвигающихся по ней конвер­ теров и трансферкар (общий вес конвертера с металлом и трансферкарой составляет около 750 г). Вряд ли эко­ номия капитальных затрат в результате снижения вы­ соты цеха, приходящаяся на 1 м2 его площади, перекро­ ет их повышение в связи с указанными выше обстоятель­ ствами. Поэтому стоимость 1 м2 площади цеха ориентиро­ вочно принята одинаковой для обоих систем.

Площадь конвертерного отделения при карусельном варианте по сравнению с классическим увеличивается на 75%, несмотря на некоторое сокращение длины кон­ вертерного пролета (со 108 до 90 м). Загрузка лома и

240