Расчет оборудования в мартеновском цехе

2.cdw

1.cdw

курсовая моя.doc

Курсовой проект: 16 стр. 2табл. 2 приложения.
Целью данной курсовой работы является спроектировать мартеновский цех. Проект должен обеспечить создание цеха с технологией оборудованием и сооружениями соответствующими более высокому техническому уровню чем в современных цехах; с высоким уровнем механизации и автоматизации.
Производительность цеха 12 млн. тонн в год. Цех производит литую заготовку (40 % от общей производительности) сечением 200х200 и слитки (40%) массой 58т.
КОВШ АГРЕГАТ РАЗЛИВОЧНЫЙ КРАН ЗАВАЛОЧНАЯ МАШИНА МАРТЕНОВСКАЯ ПЕЧЬ СУТОЧНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ.
Основы технологического процесса в цехе .. .. 4
Описание цеха и состава технических линий стана ..5
Составление баланса по цеху .. ..7
Выбор агрегатов и оборудования технологической линии цеха
1.Мартеновские печи . . .8
3.Заливочные краны 9
4.Завалочные машины 9
5.Оборудование для разливки стали в слитки . 10
6.Машины для непрерывного литья в заготовку 12
Список используемой литературы 15
ПРИЛОЖЕНИЕ А. План мартеновского цеха.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Разрез мартеновского цеха.
Мартеновский процесс постепенно вытесняется кислородно-конвертерным и электросталеплавильными процессами и новые мартеновские цехи не сооружают уже давно. Вместе с тем рассмотрение основных планировочных решений мартеновских цехов представляет интерес поскольку еще в течение ряда лет большую часть стали в нашей стране будут выплавлять в мартеновских печах а также в связи с тем что предполагается реконструкция ряда мартеновских цехов с установкой в них кислородных конвертеров и возможно электродуговых печей.
Современные высокопроизводительные мартеновские цехи – это цехи с рельсовой системой подачи шихты и печами работающими скрап-рудным процессом.
Основы технологического процесса в цехе
После выпуски очередной плавки сталевар с помощью заправочной машины заправляет обожженным доломитом или магнезитом откосы и заднюю стенку печи и приступает к завалке сыпучих материалов для получения в дальнейшем необходимой основности шлака. Сыпучие материалы (окалина известь) могут загружаться и одновременно с металлолом.
После разгрузки сыпучих материалов в печь загружаться необходимое количество металлолома. В этот период дается максимальная тепловая нагрузка.
По окончании завалки устанавливают «ложные» пороги для чего используется обожженный и сырой доломит. После прогрева шихты в печь через чугуноразливочные желоба сливается жидкий чугун и начинается период плавления. Тепловая нагрузка печи снижается а для ускорения процесса выгорания углерода подается кислород через сводовые фурмы.
Шихтовка плавки т.е. количество лома и чугуна определяется маркой заказанной для выпуска стали.
После расплавления шихтовых материалов берется проба металла и начинается его доводка до требуемого химического состава.
В процессе плавления через среднее завалочное окно под которое внизу рабочей площадки устанавливается шлаковая чаша скачивается шлак и при необходимости наводится новый шлак с елью химического связывания вредных примесей: серы фосфора.
В зависимости от марки стали проводится раскисление металла ферросилицием. Раскисление проводится подачей раскислителей в печь. Легирующие добавки FeCr FeSi и др. подаются непосредственно в сталеразливочный ковш под струю металла.
Пробы на анализ металла пневмопочтой направляются в цеховую экспресс-лабораторию и результаты анализа сообщаются по радио.
Выпуск готовой стали производится через одинарный желоб (в один ковш).
Рядом со сталеразливочными ковшами на стендах устанавливаются шлаковые чаши в которые сливается избыточное количество шлака.
Описание цеха и состава технических линий стана
Подача и загрузка твердых шихтовых материалов.
Мульдовые составы с шихтой заблаговременно подают в шихтовой открылок из шихтовых отделений цеха. Перед началом завалки мульдовый состав подают к печи на мульдовый путь. Хоботом завалочной машины мульды поочерёдно поднимают с состава вводят через окно в печь и опрокидывают после чего пустые мульды вновь устанавливают на состав. После загрузки очередной мульды состав передвигают ходом завалочной машины так чтобы против рабочего окна печи опорожненной оказалось полная мульда.
Подача и заливка чугуна.
Жидкий чугун подают в печной пролёт на чугуновозный путь из миксерного отделения чугуновозами. Ковши поднимают заливочным краном и заливают из них чугун в печь через специальные желоба которые перед заливкой устанавливают с помощью крана в рабочие окна печи.
Подача ферросплавов. Ферросплавы привозят в печной пролёт на железнодорожных платформах в саморазгружающихся бадьях. Бадью поднимают заливочным краном и разгружают ферросплавы в подвесные бункера расположенные над рабочей площадкой между печами. Из бункеров ферросплавы выдают в печной пролёт и разливочный пролеты. Открывая затвор бункера ферросплавы высыпают мульду или лоток которые установлены на весах под затвором. Далее загруженную мульду завалочной машиной передают к печи а лоток на передаточной тележке перевозят в разливочный пролет в зону действия консольного крана.
Шлак убирают через разливочный пролет. Шлак из печи во время плавки сливают через среднее рабочее окно в шлаковую чашу которая перемещается под рабочим пространством по поперечному пути. После заполнения чашу выдают в разливочный пролет где ее разливочным краном переставляют на шлаковозы вывозящие шлак по продольному шлаковому пути.
Главное здание цеха.
В главном здании выплавляют и разливают сталь в изложницы. Основой обьемно-планировочных решений главного здания является характерное для всех сталеплавильных цехов расположение печей в одну линию и на определённой высоте (на уровне рабочей площадки) а также выполнение основных технологических операций - выплавки и разливки стали в отдельных специальных пролётах. План и поперечный разрез главного здания мартеновского цеха представлены в приложениях А и Б.
В печном пролёте расположены мартеновские печи 4 а также транспортные пути для подачи шихтовых заправочных и вспомогательных материалов и оборудование для загрузки и обслуживания печей. Печи расположены между колоннами разделяющими печной и разливочный пролеты так что обеспечивается выпуск стали в разливочный пролет. Вместе с тем печи выдвинуты в печной пролет настолько что их оси находятся в зоне действия заливочного крана; последнее необходимо для обеспечения подачи грузов при ремонтах печи.
На рабочей площадке вдоль пролета уложены три рельсовых пути. Ближний к печам путь 6 нормальной колеи называется мульдовый. Дальний путь 8 нормальной колеи - чугуновозным. Средний путь 7 с шириной колеи от 75 до 95 м предназначен для перемещения завалочных машин.
Печной пролет оборудован мостовыми кранами 14 для заливки чугуна и напольными завалочными машинами 17 для завалки шихты с помощью мульд. В холостых пролетах между печами располагают подвесные бункера для хранения ферросплавов.
Шихтовый открылок предназначен для обеспечения бесперебойной подачи мульдовых составов с шихтой к печам. Он перекрыт рабочей площадкой являющейся продолжением рабочей площадки печного пролета; на рабочей площадке уложены три железнодорожных пути 9. Эти пути связанны стрелочными съездами 19 между собой а также с мульдовым путем печного пролета. На путях шихтового открылка подаваемые из шихтовых отделений мульдовые составы ожидают начала завалки. Железнодорожные пути обеспечивают также возможность маневрирования составами при их подаче к печам и движении обратно. Ширина шихтового открылка при трех рельсовых путях составляет 18 м. В шихтовом открылке нет кранового оборудования.
К шихтовому открылку примыкают помещения 21 котлов-утилизаторов вблизи них находятся дымовые трубы 20.
Разливочный пролет служит для приема выпускаемой из печей стали ее разливки по изложницам и для уборки из цеха шлака. Пролет оборудован разливочными 12 консольными 13 и велосипедными кранами 11; в нем размещены разливочные площадки 1 разливочные пути 2 для тележек 10 с изложницами путь 3 для вывоза шлака и мусора стенды для разливочных 22 и шлаковых 23 ковшей.
Организация основных работ в ОНРС.
В распределительном пролете ковши берут со сталевоза краном 28 и транспортируют к МНЛЗ устанавливая ковш на консоль поворотного стенда 10 находящуюся в распределительном пролете. После поворота стенда на 180 0 ковш оказывается над промежуточным ковшом и кристаллизатором. После окончания разливки из ковша краном 28 сливают шлак в имеющемся пролете шлаковые ковши и затем опорожненный ковш ставят на сталевоз для передачи в ковшовый пролет главного здания.
Из пролета 2 ковши передают в пролет 3 с помощью тележек 26 по поперечным путям 25 и затем кранами 31 устанавливают на стенды для разогрева на рабочей площадке 27 МНЛЗ а перед разливкой – на тележку с помощью которой ковш устанавливают над кристаллизатором.
Литые заготовки с рольгангов МНЛЗ 30 выдаются на рольганг-тележку 35 которые по поперечному пути 32 доставляет их к рольгангу 33 по которому заготовки движутся на склад. В левом и правом торцах пролетов 4 и 5 организованы участки 24 ремонта сменного оборудования МНЛЗ.
МНЛЗ размещены вдоль распределительного пролета в одну линию и оборудованы поворотными стендами 10 оси которых находятся на границе пролета МНЛЗ и распределительного. Три пролета (345) оборудованы мостовыми кранами 1215 и 17 значительно меньшей грузоподъемности чем литейные.
Составление баланса по цеху
На слябовых МНЛЗ разливают 12*106*06=720000тонн
В слитки 12*106*04=480000 тонн.
С учетом потерь необходимо выплавить стали:
Ам=(72000099) + (480000095) =12325358 тоннгод
Где 099 и 095 – коэффициенты выхода стали с учетом потерь соответственно для МНЛЗ и в слитки.
Годовая потребность цеха:
Агод (чугуна)=12325358*055=67789469 тонн;
Агод (мет. лома)=12325358*045=55464111 тонн;
Агод (руды)=12325358*008=9860286 тонн;
Агод (известняка)=12325358*007=86277 тонн;
Агод (бокситов)=12325358*0018=221856 тонн;
Агод (ферросплавов)=12325358*007=862775 тонн.
Выбор агрегатов и оборудования технологической линии цеха.
Производительность агрегата зависит от длительности процесса и числа рабочих дней в году. Для мартеновских печей:
А – производительность цеха т.год.
Пгод – производительность печей т.год
Кгод – коэффициент выхода годного
Кгод =(П сл П) *0.92 + (П заг П)*0.98
Кгод = (072 12)* 092 +(04812)* * 098=0944
Пгод = (mплt пл)*Т(1-a100)
mпл- вместимость печи в тоннах
t пл- часовая производительность печи 1 плавки
Т- количество часов в год (8760 ч.)
a-простои печи от 2 до 5 % (3 %).
t пл принимаем по [1стр.60] –3 часа при mпл =200 т.
Пгод =(2003)*8760(1-3100)=566480 тгод.
N= 12325358 0944*566480=23
Принимаю 3 печи вместимостью 200 тонн.
Общая вместимость миксеров:
SQм=Кп* Псут* aч* t ср24*Yм
Кп - коэффициент учитывающий потери чугуна в миксере (101);
Псут - суточная производительность цеха т.сут;
aч-расход жидкого чугуна на 1 тонну слитков тт (08);
t ср. - среднее время пребывания чугуна в миксере (6 ч.);
Yм- коэффициент заполнения миксера (07).
Псут= П.Кг*365=12*1060944*365=34827 тсут
SQм=101*34827*08*624*07=1005 т.
Принимаю 2 миксера по 600 т.
Количество заливочных кранов:
Nкр=Zпл*t*Кн1440*Ки шт
Zпл- число завалок в сутки шт.сут;
t-задолженность машины (длительность завалки) на одну плавку (15 мин.);
Кн. - коэффициент неравномерности учитывающий возможность совпадения завалки на нескольких печах (К= 115)
Ки - коэффициент использования машины (Ки= 08)
Zпл =1440*NТ*60=1440*33*60=24;
Тогда Nкр= 24*15*1151440*08=046.
Необходим 1 кран но так как один кран обслуживает 2 миксера принимаю 2 крана.
Общее число завалочных машин:
Zпл – количество плавок в течении суток в цехе;
tз – время завалки мин;
Кн – коэффициент неравномерности учитывающий возможность совпадения завалки на нескольких печах (К=115);
Ки - Коэффициент использования мульды 085.
nм-количество мульд в 1 завалке;
tм- время завалки 1 мульды (для напольной машины 0.5 мин).
Общее число мульд с шихтой
Vм- объем мульды м3;
рi- насыпная масса материала в мульде тм3.
Ки - Коэффициент использования мульды 085. Продолжительность завалки 1 мульды 45 с. Полезный объем мульды: Vмп =Vм* Ки=2*085=17 м3.
Массу шихты в мульде рассчитаем по формуле Мм=Vмп* рм;
Число мульд: N=МшМм
Где Мш - масса шихты необходимой для одной плавки т (берем из табл.1);
Расчет количества мульд представлен в таблице 2.
Наименование материала
Количество необходимое для 1 плавки т
Таблица 2. Результаты расчета количества мульд.
Исходя из таблицы мы видим что всего мульд необходимо – 21 шт.
Продолжительность завалки определяется по формуле
t-продолжительность завалки одной плавки с;(45с или 0.75 мин)
tн- длительность предварительного прогрева шихты tн=20 мин.
tз=21*075+20=455746 мин.
Nзав. маш. = 24*46*1.151440*0.8= 109
Принимаю 2 завалочные машины.
5Расчет оборудования для разливки стали в слитки
Число разливочных кранов определяют по формуле:
А – число плавок разливаемых за сутки плсут;
S - задолженность крана на разливку 1 плавки минпл.;
к – коэффициент неравномерности учитывающий возможность совпадения разливок в нескольких мартеновских печах (13);
в – коэффициент использования крана (08);
Sосн =15+10+7+tразл+15.
tразл=nс*tс+(n-1)*05
nс – число слитков при разливке сверху или сифонов при сифонной разливке.
tс – время разливки одного слитка или сифона мин.
mс=150*06=90 т – на слитки с одного ковша.
Т.к. масса слитков 58 тонн то
nс = 9058=16 слитков.
tс = 3 мин по [1стр150].
tразл= 16*3+(16+1)*05=7275 мин.
Sосн =15+10+7+73+15=120 мин.
Sвсп=25 мин по [1стр150].
n=24*145*131440*08=39.
Необходимое количество кранов 4.
Число разливаемых площадок nрп=А*S*к1440*в;
S=tор+tразл+tотс=20+73+30=123 мин по [1стр150].
nрп= 24*123*131440*08=233.
Необходимо 3 разливочные площадки.
Длина разливочной площадки определяется максимальной длиной разливочного состава и должна быть равна длине одного или двух составов.
Длина разливочного состава Lр.с.=Lт*nт
nт – число разливочных тележек;
Lт – длина тележки м.
nc – число слитков получаемых при разливке одной плавки шт.(6);
ncт – число слитков (изложниц) устанавливаемых на одной тележке шт.(5).
08 – коэффициент учитывающий необходимость резервных изложниц.
nтел = 108* 56=1 шт.
Длину тележки принимаем по [1стр151] Lт =584 м тогда
Длина разливочной площадки Lр.п.= 2*Lр.с.=1168 м.
Число сталеразливочных ковшей в цехе можно определить по формуле:
– коэффициент запаса
nобх nср nкр – число ковшей соответственно находящихся в обороте в среднем ремонте и в капитальном ремонте.
Число ковшей находящихся в обороте:
tоб= 6 часов по [1стр151].
nобр= 24*624=6 ковшей.
tср – время среднего ремонта (25 часов);
m – стойкость рабочего слоя футеровки между ремонтами плавок: 15 плавок по [1стр151].
nср= 6*2515*6=167 шт.
Необходимо 2 сталеразливочных ковша.
tкр – продолжительность капитального ремонта (35 часов)
tкомп – продолжительность кампании ковша до капитального ремонта (10 месяцев = 300 дней = 7200 часов).
nкр = 6*357200= 0029. (Можно не учитывать).
Тогда число сталеразливочных ковшей в цехе:
6Машины для непрерывного литья в заготовку
Количество необходимых МНЛЗ:
Пц – годовая производительность цеха на МНЛЗ;
Пм – годовая производительность машины.
Пм=(Q*1440*m(m*tм+tn))*а*n
Q – масса стали в ковше т;
а – выход годных заготовок(099);
n – число рабочих суток машины в году сутгод;
m – число плавок разливаемых без перерыва (10);
tм – машинное время (время разливки одной машины) мин.
N – число ручьев МНЛЗ (для сортовых 4)
V – скорость слитка ммин
F – площадь поперечного сечения слитка (02*02=004 м2)
r - плотность стали (73 тм3).
Кс – коэффициент учитывающий марку стали и совершенство узлов МНЛЗ Кс=03 м2мин [1стр155]
а в – высота и ширина литой заготовки.
V=03*(02+02)004=3 ммин
tм = 1504*004*3*73=428 мин.
tn’ – пауза между сериями плавок при разливке методом «плавка на плавку» мин.
tn’ принимаем равным 170 мин [1стр155]
Пм=(150*1440*10(10*428+170))*099*291=104059264 тоннгод
Пц=291*34827 =10134657 тоннгод.
Где 291 – число рабочих дней в году и 34827 – суточная производительность цеха.
Nм=10134657 104059264=097 .
По [1стр155] к расчетному числу добавляем еще 1 итого принимаю 2 МНЛЗ.
В результате расчета курсового проекта получили что для производительности 12 млн. тоннгод необходимо 3 мартеновские печи вместимостью 200 тонн 2 миксера емкостью 600 тонн 2 заливочных крана 2 завалочные машины 4 разливочных крана для разливки стали в изложницы 15 сталеразливочных ковшей 2 машины для непрерывного литья в заготовку.
Список использованной литературы.
Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. Якушев А.М. – М.: Металлургия 1984. – 216 стр.
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технологические линии и комплексы металлургических цехов» по выбору и расчету оборудования с использованием ЭВМ (для студентов специальности 05-72)Сост. Г. С. Клягин М.Г. Пироженко - Донецк: ДПИ 1988 – 36 стр.