Министерство образования и науки Украины
Национальная металлургическая академия Украины
Кафедра машин и агрегатов металлургического производства
Индивидуальное домашнее задание
По дисциплине: «Технологические линии и комплексы металлургических цехов»
Выполнил: ст. гр. МБ-01-09-1
Лихоеденко Е.В.
Проверил: Кононов Д.А.
г. Днепропетровск
2011г.
Общая характеристика и устройство доменных цехов
Доменный цех является одним из основных цехов металлургического завода. В его состав входит несколько доменных печей, с относящимся к каждой из них и расположенным вблизи них комплексом объектов (литейный двор, воздухонагреватели с воздухопроводами, система подачи шихты к колошниковому загрузочному устройству, система газоочистки, установки припечной грануляции шлака и некоторые другие); бункерная эстакада; система транспортных путей, газопроводов и ряд общих для цеха или нескольких печей отделений и участков, таких как склад шихтовых материалов (рудный двор), отделение разливки чугуна, склад холодного чугуна, воздуходувная станция, отделение приготовления масс и ремонта чугуновозов и шлаковозов; вспомогательные отделения – ремонтные мастерские, электроподстанция и др.
Рис.2.1. Схема грузопотоков доменного цеха
1 – карьер сырых материалов; 2 –рудники; 3 – агломерационная фабрика; 4 – железнодорожная станция доменного цеха; 5 – вагон; 6 – толкатель; 7 – вагоноопрокидыватель; 8 – приемная траншея; 9 – тележка перегрузочного крана; 10 – перегрузочный кран; 11 – путь перегрузочного крана; 12 – склад; 13 – штабель; 14 – вагон; 15 – коксохимический завод; 16 – коксовый перегрузочный вагон; 17 – вагон; 18 – бункерная эстакада; 19 – скиповой подъемник; 20 – колошник доменной печи; 21 – газовая подстанция; 22 – воздухонагреватели; 23 – воздуходувная станция; 24 – кислородная станция; 25 – литейный двор; 26 – чугуновозы; 27 – шлаковозы; 28 – разливочная машина; 29 – отделение грануляции шлака; 30 – придоменные установки грануляции шлака; 31 – фильтры грубой очистки; 32 – фильтры полутонкой очистки; 33 – фильтры тонкой очистки
Для доменных цехов характерны большой объем и сложная система грузопотоков, среди которых можно выделить грузопотоки шихтовых материалов к бункерной эстакаде с фабрик агломерации и окомкования, коксохимического цеха (завода) и ряда других источников снабжения цеха шихтой, находящихся за пределами завода; системы подачи материалов от бункерной эстакады к колошниковому загрузочному устройству; грузопотоки уборки продуктов плавки – чугуна, шлака, колошниковой пыли; системы линий уборки коксовой мелочи и мелочи агломерата; грузопотоки материалов, используемых при ремонтах объектов цеха, трубопроводная подача к доменным печам кислорода и природного газа и отвод колошникового газа.
Устройство доменного цеха, характер размещения в нем основных объектов во многом определяются выбранной системой грузопотоков и транспорта, причем изменение этих систем существенно сказывается на планировке цеха.
На рис. 2.1 приведена схема грузопотоков доменного цеха с подачей шихтовых материалов машинами периодического действия.
Флюсы, добытые в карьерах сырых материалов, руду из рудников 2 и агломерат с агломерационной фабрики 3 направляют на железнодорожную станцию 4 доменного цеха и передают на склад шихтовых материалов вагонами 5. Вагоны при помощи толкателя 6 подают на вагоноопрокидыватель 7, который выгружает из них материал в приемную траншею 8. Шихту из траншеи 8 забирают грейфером тележки 9 перегрузочного крана 10 и выгружают послойно в штабеля 13. Грейферный кран перемещается вдоль склада 12 по специальным путям 11.
Шихтовые материалы из штабелей перегрузочным краном подают в вагоны 14 и направляют на агломерационную фабрику 3 или подают в бункер эстакады доменного цеха. Крупный металлургический кокс с коксохимического завода 15 направляют на бункерную эстакаду, где распределяют по бункерам доменных печей коксовым перегрузочным вагоном 16. Из бункеров эстакады 18 агломерат, окатыши и кокс (после его сортировки на грохотах и загрузки весовой воронки) порционно в определенной последовательности подают в скипы подъемника 19, поднимают на колошник доменной печи 20 и через загрузочное устройство загружают внутрь печи.
От газовой подстанции 21 газ направляют в воздухонагреватели 22 для нагрева их насадок. Воздух от воздуходувной станции 23 после подогрева в воздухонагревателе 22 обогащают кислородом, подаваемым от кислородной станции 24, и через фурмы подают в доменные печи совместно с природным газом, который поступает от газораспределительной подстанции 21. Продукты плавки доменной печи (чугун, шлак) через летки печи и желоба литейного двора 25 сливают соответственно в чугуновозы 26 и шлаковозы 27. Часть жидкого чугуна в ковшах передают на разливочную машину 28 для получения твердых чушек, а остальной чугун направляют в миксерные отделения сталеплавильных цехов. Жидкий шлак в шлаковозах отправляют на грануляцию в специальные отделения 29, остальной шлак гранулируют на придоменных установках 30 и по трубам передают в отстойники. Доменный газ перед подачей потребителям очищают от пыли в пылеуловителях грубой 31, полутонкой 32 и тонкой очистки 33. Пыль, выделенную в пылеуловителях, передают железнодорожным транспортом на агломерационную фабрику.
Более подробно вопросы устройства доменных цехов, их планировки и грузопотоков изложены в литературе.
Определение годовой производительности доменной печи
и числа печей в цехе
Годовую производительность доменного цеха определяют на основании составляемого баланса металла по заводу. Исходной величиной для составления баланса является годовой объем производства проката – готовой продукции металлургического завода. Зная эту величину и расходные коэффициенты металла для производства заданного сортамента готовой продукции, определяют потребность прокатных цехов в стальных слитках. Далее по известной величине расхода чугуна на 1 т стальных слитков определяют потребность сталеплавильных цехов в жидком чугуне. К найденной величине добавляют количество товарного чугуна, которое завод должен отправлять на сторону, и потребность вспомогательных цехов завода в литейном чугуне, получая требуемую величину годовой производительности доменного цеха Пц (т/год).
Необходимо также учитывать потери чугуна в скрап в желобах и чугуновозных ковшах и в ковшах со шлаком, которые по нормативам составляют соответственно 0,2; 0,35 и 1,0%.
Годовую производительность доменной печи ПП.Г.(т/год) можно рассчитать по формуле (т/год):
,
где Vn – полезный объем печи, м3; КИПО – коэффициент использования полезного объема, м3( т/сут); т – число рабочих суток печи в году, сут.
В СНГ строились и эксплуатируются доменные печи с полезным объемом 1033, 1386, 1719, 2000, 2300, 2700, 3000, 3200, 5000 и 5500 м3. Для построенных в последнее время доменных цехов приняты печи объемом 3200 и 5000-5500 м3. При реконструкции и капитальных ремонтах существующих печей рекомендуют производить, в случае необходимости, увеличение их полезного объема.
Для проектируемых печей большого объема, работающих на постоянном давлении газа под колошником с применением кислорода и природного газа, Гипромез рекомендует принимать КИПО в пределах 0,370-0,385.
Число рабочих суток в году для печей объемом 2700 м3 и более принимают равным 355, для печей меньшего объема – 357.
Тогда потребное число доменных печей (ПП) в проектируемом цехе можно определить из соотношения (шт):
,
Для действующих цехов, в которых число доменных печей и их производительность известны, годовую производительность цеха определяют из выражения (т/год).
ПЦ.Г.=nП ПП.Г.=3 817854.55= 2453563.65
Рудный двор и его оборудование
Рудный двор представляет собой склад шихтовых материалов(2.2), предназначенный для приемки, хранения, создания требуемого запаса и усреднения компонентов шихты по химическому и гранулометрическому составу. В настоящее время большинство доменных печей работает на окускованном сырье (агломерат, окатыши), поэтому непосредственно с рудного двора в печи поступает незначительное количество материалов, а рудные дворы используют как склады сырья для фабрик окускования.
В зависимости от принятой схемы разгрузки, транспортировки и усреднения материалов состав оборудования складов может быть различным. В случае разгрузки вагонов передвижными вагоноопрокидывателями транспортировку и усреднение материалов осуществляют перегрузочными кранами. На складах со стационарными вагоноопрокидывателями применяют конвейеры, бункера, питатели и комплекса машин для усреднения. Площадка рудного двора ограничена с одной стороны бункерной эстакадой 21, а с другой – приемной траншеей 14, вдоль которой проложен железнодорожный путь 16 для прибывающих на разгрузку вагонов, а по ширококолейным рельсовым 15 и 17 перемещаются башенный вагоноопрокидыватель 19 и толкатель 18. Вся площадь рудного двора обслуживается кранами-перегружателями 2, которые передвигаются вдоль склада над штабелями 10. Поступающие на разгрузочный путь 16 открытые вагоны с материалами подают в башенный вагоноопрокидыватель 19 для выгрузки из них компонентов шихты в траншею 14. Из траншеи материалы перегружают в штабель грейфером крана-перегружателя. Для подачи к печам материал забирают из штабеля грейфером и загружают им перегрузочный вагон 3, который перемещается по рельсам бункерной эстакады 21 и разгружает этот материал в бункер.
Более подробную информацию об устройстве рудных дворов можно найти в работах.
Рис.2.2. Схема рудного двора доменного цеха
1 – коксовые бункера; 2 – перегрузочный кран; 3 – рудный вагон–перегружатель; 4 – коксовый вагон–перегружатель; 5 – путь подачи кокса; 6 – железнодорожный путь; 7 – путь подачи железорудной части шихты; 8,12 – пути перегрузочного крана; 9 – консольный путь; 10 – штабель материала; 11– грейферная тележка перегрузочного крана; 13 – железнодорожный путь; 14 – траншея для шихтовых материалов; 15,17 – рельсовые пути башенного вагоноопрокидывателя и толкателя; 16 – железнодорожный путь подачи вагонов на вагоноопрокидыватель; 18 – толкатель; 19 – башенный вагоноопрокидыватель; 20 – железнодорожный путь подачи вагонов на аглофабрику; 21 – бункерная эстакада
Определение потребного количества вагоноопрокидывателей
Число вагоноопрокидывателей, предназначенных для разгрузки материалов из открытых железнодорожных вагонов на склад, определяют исходя из годового поступления материалов (грузооборота) (шт).
,
где М – годовое поступление материалов на склад (грузооборот), т/год; КН – коэффициент неравномерности прибытия составов под разгрузку (КН = 1,3÷1,6); Q – грузоподъемность одного вагона, т; t – число часов работы вагоноопрокидывателя за год; ПВ – часовая производительность вагоноопрокидывателя, ваг/час.
Число часов работы вагоноопрокидывателя определяют из выражения (час):
t = в(24 – tсп)=350(24-4)=7000 ,
где в – число рабочих суток вагоноопрокидыватля в год; tсп – время суточных простоев на профилактику (tсп 4),час; 24 – число часов в сутках.
Производительность вагоноопрокидывателя определяют по формуле (ваг/час):
где 1440 – число минут в сутках; tр – задолженность вагоноопрокидывателя на разгрузку одного вагона, мин; tсп – время суточной профилактики, мин. Задолженность башенного или роторного вагоноопрокидывателя на разгрузку одного вагона (подача вагона на люльку или ротор, опрокидывание вагона и его выдача) составляет 2-3 минуты.
Расчет нормы запаса шихтовых материалов на рудном дворе.
Норму запаса на рудном дворе шихтовых материалов определяют по
формуле (т):
З = ПЦ.сут. К Д=6872,73 1.65 21=238140,09,
где ПЦ.сут – суточная производительность доменного цеха по чугуну т/сут; К – плановый расходный коэффициент сырых материалов, т/т; Д – норма запаса, сут.
Д = Дтек. + Дрез,= 18+3=21,
где Дтек. – норма текущего запаса, сут; Дрез. – норма резервного запаса, сут.
Норма текущего запаса материала равна интервалу (в сутках) между двумя очередными поставками материала по плану.