3 Вибір та розрахунок загального
ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ
ФЕРОСПЛАВНИХ ЦЕХІВ
3.1 Вибір плавильного агрегата
Вихідними даними при проектуванні феросплавних цехів е: вид феросплаву, його марка, загальна продуктивність цеху та технологічні особливості виробництва сплаву.
При визначенні сортамента сплавів, які виробляються у проектному цеху або цеху, який реконструюють, обмежуються одним видом феросплаву, мінімальною кількістю марок та, головне, однотипністю процесів за відновлювачем, який використовуємо, та виду джерела тепла.
При проектуванні цеху необхідно враховувати, що в одному приміщенні неможна установлювати одночасно рудовідновлювальні, рафінувальні печі, тиглі та осередки для алюмінотермічних та силікотермічних процесів.
Наприклад, при проектуванні цеху по виробництву феромарганцю не бажано планувати у одному цеху виробництво високо- та низькофосфористого сплаву та ні в якому разі не можна поєднувати виробництво високо- та середньовуглецевого феромарганцю.
При виробництві низькофосфористого феромарганцю застосовується додатково малофосфористий шлак (МФШ), а для сплаву з підвищеним фосфором МФШ не застосовується. Не можна допускати спільне дроблення та складування різних за фосфором марок сплаву. Виробництво високовуглецевого та середньовуглецевого феромарганцю здійснюється відповідно у рудовідновлювальних та рафінувальних печах, що визначає абсолютно різні вантажопотоки та об'ємно-планувальні рішення цехів.
Таким чином, вибір плавильних агрегатів та їх компонування у одному цеху визначаються не тільки видом сплаву, але й маркою. Так при виробництві феросиліцію з вмістом до 65% кремнію, застосовуються закриті печі різної потужності до 63 МВ*А, а феросиліцій з вмістом більш 75% кремнію, виплавляється тільки у відкритих печах обмеженої потужності.
У табл. 3.1 та 3.2 приведений тип печей, їх характеристика та рекомендований вид сплаву, для якого вони застосовуються.
3.2 Розрахунок продуктивності печі
Продуктивність феросплавної печі безперервної та періодичної дії визначається, головним чином, встановленою потужністю застосованого на печі трансформатора та розраховується для рудовідновлювальних та рафінувальних печей за загальними формулами.
Добова продуктивність печі
,
(3.1)
де 24 - кількість годин за добу;
W
- встановлена
потужність трансформатора, кВ
А;
- коефіцієнт
потужності трансформатора, коливається
у межах 0,9 -
0.96;
А - питома витрата електроенергії. кВт*год/т, вибирається з практичних даних;
кр- коефіцієнт, який враховує простої печі (капітальний, планово попереджувальний ремонти) та коливання електричного режиму (табл. 3.3).
кр = k1+k2+k3, (3.2)
де к1 - коефіцієнт завантаження трансформатора за потужністю, який дорівнює 0,9-0,96;
к2 - коефіцієнт використання трансформатора за часом, приймається рівним 0,94-0.98;
к3- коефіцієнт, який враховує нерівномірність напруги у мережі, який дорівнює 0,99.
При реконструюванні існуючих та проектуванні нових цехів для виробництва відомих феросплавів питому витрату електроенергії необхідно приймати за мінімально досяжну по галузі (заводу), враховуючи тип печі та потужність трансформатора.
Продуктивність печі за рік визначаємо за формулою
(3.3)
де
- фактичний
час роботи печі за рік, діб.
(3.4)
де
- календарний
час, 365 діб;
-
загальний
час простоїв, діб;
-
тривалість
холодних простоїв, діб;
-
тривалість
гарячих простоїв, діб;
-
номінальний
час роботи, діб.
Таблиця 3.1 – Характеристика основних типів рафінувальних феросплавних електропечей
Тип електропечі |
Вид феросплаву |
Потужність
трансформатора, МВ |
Активна потужність електропечі, МВт |
Напруга на низькій стороні, В |
Максимальна сила струму на електроді, кА |
Розміри ванни, м3 |
Глибина ванни, м |
Діаметр, м |
|
електроду |
Розпаду електродів |
||||||||
РКО-2,5 Н2 |
Ферохром низько- та середньо-вуглецевий (ГОСТ 4557-79) |
2,5 |
2,3 |
89-178 |
13,0 |
|
1,20 |
0,45 |
1,2-1,4 |
Феромарганець низько- та середньовуглецевий (ГОСТ 4755-80) |
|||||||||
Марганець металевий (ГОСТ 6008-75) |
|||||||||
РКО-3,5 Н03 |
Ферохром низько- та середнтовуглецевий |
3,5 |
3,2 |
260-371 |
7,1 |
|
1,10 |
0,35 |
1,0 |
РКО-4,5 Н01 |
Рудновапновий розплав для виробництва рафінованого ферохрому |
4,5 |
4,2 |
89-178 |
20,3 |
|
1,34 |
0,40 |
1,0-1,3 |
РКЗ-10,5 РР-Н1 |
16,5 |
10,5 |
162,5-255 |
36,0 |
|
2,34 |
0,555 |
1,75 |
|
* У чисельнику – зовнішні розміри (по кожуху), а у знаменнику – внутрішні.
Таблиця 3.2 – Характеристика основних типів рудовідновлюючих феросплавної електропечей
Вид феросплаву |
Тип елекропечі |
Потужність трансформатора, МВ |
Активна потужність електропечі, МВт |
Напруга на низькій стороні, В |
Максимальна сила струму на електроді, кА |
Розміри ванни, м3 |
Глибина ванни, м |
Діаметр, м |
|
електроду |
Розпаду електродів |
||||||||
Феросиліцій (ГОСТ 1415-78): |
РКО-16,5 М02 |
16,5 |
15,0 |
130-204 |
48 |
|
2,3 |
1,2 |
2,8-3,0 |
РКО-22 И1 |
22,0 |
17,0 |
127-240 |
77 |
|
2,3 |
1,2 |
3,0 |
|
ФС90 |
|||||||||
ФС75 |
|||||||||
ФС65 |
РКЗ-16,5 Н9 |
16,5 |
15,0 |
130-204 |
60 |
|
2,8 |
1,2 |
3,1 |
ФС45 |
РКЗ-24 М1 |
24,0 |
22,0 |
127-240 |
86 |
|
2,6 |
1,4 |
3,4 |
ФС25 |
РКЗ-33 М2 |
40,0 |
36,0 |
142-282 |
93 |
|
3,5 |
1,5 |
3,9 |
ФС20 |
РКЗ-63 И1 |
81,0 |
58,0 |
180-320 |
165 |
|
5,0 |
1,9 |
5,4 |
Ферохром високовуглецевий (ГОСТ 4757-79) |
РКЗ-16,5 Н07 |
16,5 |
14,5 |
130-204 |
60 |
|
2,3 |
1,2 |
2,9-3,0 |
РКЗ-33 М1 |
40,0 |
30,0 |
140-282 |
93 |
|
3,85 |
1,5 |
4,35 |
|
Феросилікохром (ГОСТ 11861-77) |
РКЗ-16,5 Н08 |
16,5 |
14,5 |
130-204 |
60 |
|
2,2 |
1,2 |
2,9-3,0 |
РКЗ-33 М2 |
40,0 |
30,0 |
142-282 |
93 |
|
3,5 |
1,5 |
3,9 |
|
Феромарганець вуглецевий (ГОСТ 4755-78) |
РПЗ-48 М2 |
63,0 |
58,0 |
137-238,5 |
111,84 |
|
4,5 |
3,0х0,75 |
3,3 |
РПЗ-63 И1 |
63,0 |
58,0 |
228-170-148 |
119,2 |
|
4,5 |
3,0х0,75 |
3,6 |
|
Силікомарганець (ГОСТ 4756-77) |
РКЗ-16,5 Н11 |
16,5 |
15,0 |
130-204 |
60 |
|
2,8 |
1,2 |
3,1 |
РПЗ-48 М2 |
63,0 |
58,0 |
137-238,5 |
111,84 |
|
4,5 |
3,0х0,75 |
3,3 |
|
* У чисельнику – зовнішні розміри (по кожуху), а у знаменнику – внутрішні.
Таблиця 3.3 – Коефіцієнти для розрахунку продуктивності рудовідновлювальних та рафінувальних електропечей
Найменування феросплавів |
Номінальа потужнісь пічних трансфор-маторів, кВт |
Тип електропечі |
Коефіціент потужності трансформатора, cosφ |
Коефіцієнт завантаженя трансформатора за потужністю, К1 |
Коефіцієнт використання трансформатору за часом. К2 |
Коефіцієнт, який враховує нерівномірності напруги з мережі, К3 |
Ферохром рафінований (середньо- та низьковуглецевий) |
5000-6000 |
Відкрита рафінувальна |
0,96 |
0,9 |
0,97 |
0,99 |
Феромарганець середньовуглецевий |
5000 |
-“- |
0,96 |
0,9 |
0,95 |
0,99 |
Марганець металевий |
5000 |
-“- |
0,94 |
0,8 |
0,94 |
6,99 |
Шлак марганцевий безфосфористий |
5000-10500 |
-“- |
0,90-0,88 |
0,8 |
0.94 |
0,99 |
Силікомарганець переробний СМн26
|
5000-10500 |
-“- |
0,90 |
0,9 |
0.95 |
0,99 |
Феросилікокальцій силікотермічний |
3500-5000 |
Рафінувальна зі склепінним |
0,92 |
0,9 |
0,95 |
0,99 |
Рудновапновий розплав для виробництва ферохрому рафінованого методом змішування |
10500-16500 |
Сталеплавильна піч зі склепінням |
0,90 |
0,90 |
0.96 |
0,99 |
Феросиліцій 20, 25, 45, 65 |
16500-63000 |
Закрита рудновід-новлювальна з УПК |
0,92 |
0,98 |
0.98 |
0,99 |
Феросиліцій 75 |
16500-33000 |
-“- |
0,92 |
0,97 |
0,97 |
0,99 |
Феросиліцій 90 |
І6500-33000" |
Відкрита рудновід-новлювальна з УПК |
0,92 |
0,98 |
0.96 |
0,99 |
Феромарганець високо вуглецевий |
16500-63000 |
Закрита рудновід-новлювальна з УПК |
0,92 |
0,96 |
0.95 |
0,99 |
Силікомарганець товарний |
16500-63000 |
-“- |
0,92 |
0,96 |
0,96 |
0,99 |
Ферохром високо вуглецевий та переробний |
16500-63000 |
-“- |
0,92 |
0,96 |
0,96 |
0,99 |
Феросилікохром |
16500-33000 |
-“- |
0,92 |
0,96 |
0,96 |
0,99 |
Шлаки переробні марганцевисті |
16500-21000" |
-“- |
0,90 |
0,98 |
0,98 |
0,99 |
Силікокальцій СК10 – СК30 |
16500 |
Відкрита рудовідновлювальна |
0,86 |
0,86 |
- |
0,99 |
Таблиця 3.4 – Норми часу роботи елекропічних агрегатів при виплавці сплавів кремнію, хрому, марганцю, кальцію
Найменування сплаву |
Номінальна потужність трансформатора, кВ∙А |
Режим роботи печі |
Номінальних діб роботи за рік |
Феросиліцій: |
|
|
|
ФС20 ФС25 |
16500-24000 |
Закритий |
355 |
ФС45 ФС65 |
33000-63000 |
Закритий |
350 |
ФС75 |
16500-33000 |
Закритий |
350-345 |
ФС75 ФС90 |
16500-33000 |
Відкритий |
355 |
Ферохром високо вуглецевий та переробний ФХ650, ФХ800 |
16500-63000 |
Закритий |
355-350 |
Феросилікохром ФСХ18, ФСХ30, ФСХ40 |
16500-33000 |
Закритий |
355-350 |
|
|||
Ферохром середньо вуглецевий, низько вуглецевий ФХ003-ФХ200 |
3500-6000 |
Відкритий |
355 |
Рудновапновий розплав для виробництва без вуглецевого ферохрому методом змішування розплавів у ковші |
10500-16500 |
Відкритий |
350 |
Феромарганець високо вуглецевий ФМн78А-ФМн75 |
16500-33000 |
Закритий |
343 |
Силікомарганець CМн20-СМн10 |
16500-63000 |
Закритий |
343 |
Силікомарганець переробний СМн26 |
5000-10500 |
Відкритий |
355 |
Феромарганець середньо вуглецевий ФМн-0,5-ФМн1,5 |
3500-5000 |
Відкритий |
350 |
Марганець металевий Мр0-Мр2 |
3500-5000 |
Відкритий |
345 |
Безфосфористий марганцевий шлак (Мн 48%) |
3500-10500 |
Відкритий |
345 |
Малофосфористий марганцевий шлак (Мн 48%) |
16500-21000 |
Закритий |
340 |
Силікокальцій СК30 |
16500 |
Відкритий |
250 |
Феросилікокальцій: |
|
|
|
а) вуглетермічний СК10, СК15, СК20 |
16500 |
Відкритий |
355 |
б) силікотермічний СК10, СК15 |
3500-5000 |
Відкритий |
355 |
Номінальний час роботи в залежності від виду виплавляємого сплаву, його марки, застосовуваного пічного агрегата та режиму його роботи змінюється від 340 до 355 діб (табл. 3.4). Найменший час відповідає роботі рафінувальних та надпотужних рудовідновлювальних печей у закритому та герметичному режимах. Тривалість гарячих простоїв коливається від 0,5 до 1,5 календарного часу, причому найбільша їх величина приймається для рафінувальних печей періодичної дії.
Кількість печей.
,
(3.5)
де Пц та Пп - продуктивність цеху та печі відповідно (т/год).
При виборі кількості печей необхідно виходити з установки у одному цеху, кількістю печей кратного двом, обмежуючись при цьому 4-8 печами. Кількість печей кратна двом вибирається з міркувань, що на дві печі звичайно встановлюється одна розливальна машина, дві печі можна обслуговувати одним дозувальним пунктом шихтоподачі.