Промышленность \ Основы проектирования и оборудования цехов

Проектирование электросталеплавильного цеха мини-завода «Австаль» (Расчетная часть дипломного проекта)

Страницы работы

53 страницы (Word-файл)

Скачать файл

Фрагмент текста работы

2 Расчетная часть

2.1 Сортамент выплавляемых сталей и баланс металла по цеху

Сортамент и химический состав сталей, выплавляемых в цехе (производительность 300 тыс. т/год) представлен в таблице 3.

Возвратные отходы в электросталеплавильном цехе представляют собой недоливки и скрап.

Недоливки – слитки, недолитые до нормального веса. Отходы металла в виде недоливок колеблется от 1,2 до 3,5 % от массы жидкой стали.

Отходы в виде скрапа возникают вследствие образования козелков в сталеразливочных ковшах, при повторных сливах металла из печи во время её заправки и так далее.

Невозвратные отходы в электросталеплавильном цехе представляют собой угар металла в печи в результате испарения в зоне электрических дуг. Величина угара в большой степени зависят от качества шихты: стружка, мелкий ржавый скрап окисляются больше, и в связи с этим величина угара возрастает. Величина угара составляет в среднем 5 % от величины загружаемой шихты и составляет 80 кг/т жидкой стали.

Опираясь на сортамент выплавляемых в цехе марок стали, выбранное сечение заготовки и не возвратимых и невозвратимых отходов и потребность в шихте на 1 т заготовки. Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.

№

Произ води тель ность тыс. т/год

Наименование группы

Марки стали

Химический состав, %

Сталь кон-струкционная углеродистая обыкновенного качества

ГОСТ 380-71

Сталь ВСт2пс

0,09–0,15

0,25–0,50

0,05-0,17

≤0,30

≤0,05

≤0,04

≤0,08

Сталь ВСт3Гпс

0,14–0,22

0,80–1,10

≤0,15

≤0,30

≤0,05

≤0,04

≤0,08

Сталь ВСт5пс

0,28–0,37

0,50–0,80

0,08–0,17

≤0,30

≤0,05

≤0,04

≤0,08

Среднее по группе

0,63

0,12

0,30

0,05

0,04

0,08

Сталь

конструкционная углеродистая качественная ГОСТ 1050-74

Сталь 10

0,07–0,14

0,35–0,65

0,17–0,37

≤0,15

≤0,25

≤

0,035

≤0,04

≤0,08

Сталь 20

0,17–0,24

0,35–

0,65

0,17–0,37

≤0,25

≤0,04

≤ 0,035

≤0,08

Сталь 45

0,42–0,50

0,50–0,80

0,17–0,37

≤0,25

≤0,04

≤ 0,035

≤0,08

Сталь 60

0,57–0,65

0,50–0,80

0,17–0,37

≤0,25

≤0,04

≤ 0,035

≤0,08

Среднее по группе

0,60

0,27

0,25

0,04

0,035

0,08

Таблица 3 – Сортамент и химический состав сталей, выплавляемых в электросталеплавильном цехе (производительность 300 тыс. т/год)

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
3	200	Сталь конструкционная легированная ГОСТ 4543-71	20Г	0,17–0,24	0,70–1,00	0,17–0,37	≤0,30	≤0,30	-	≤0,30	≤ 0,035	≤ 0,035	-
			35Г	0,32–0,40	0,70–1,00	0,17–0,37	≤0,30	≤0,30	-	≤0,30	≤ 0,035	≤ 0,035	-
			18ХГТ	0,17–0,23	0,80–1,10	0,17–0,37	1,00–1,30	≤0,30	0,03-0,09	≤0,30	≤ 0,035	≤ 0,035	-
			25ХГТ	0,22–0,29	0,80–1,10	0,17–0,37	1,00–1,30	≤0,30	0,03-0,09	≤0,30	≤ 0,035	≤ 0,035	-
			Среднее по группе		0,90	0,27	0,65	0,30	0,03	≤0,30	0,035	0,035	-

Расчет ведется по методическим указаниям [14].

Таблица 4 – Собственные отходы электросталеплавильного цеха и потребность в металлической шихте

Группа марок	Произ-вод-ство, т/год Q_i	Обрезь		Скрап		Всего		Угар		Требуется металлошихты, т/год Ш_i
Группа марок	Произ-вод-ство, т/год Q_i	%	т	%	т	%	т	%	т	Требуется металлошихты, т/год Ш_i
1	40000	5,0	2000	0,5	200	5,5	2200	5,0	2000	44200
2	60000	5,0	3000	0,7	420	5,7	3420	5,0	3000	66420
3	200000	5,0	10000	0,5	1000	5,5	11000	5,0	10000	221000
Всего	300000		15000		1620				15000	331620

По данным таблицы 3 определяется расход шихты на 1 т заготовок:

(1)

В соответствии с этим обратная величина – выход годного составляет:

Принимаем выход годного 90 %.

Выплавляемый металл будет разливаться на четырехручьевой МНЛЗ, сечением 300х300. При прокатке также образуются возвратимые и невозвратимые отходы. Первые могут использоваться в качестве шихты для электропечей. Схема проката металла в ЭСПЦ представлена на рисунке 19.

Количество отходов, образующихся при прокатном переделе, приведено в таблице 5 и 6.

ЭСПЦ

Заготовки (300×300)

Блюминг (1050 мм)

Заготовки (250×250)

Стан мелкосортный (непрерывный) 250

Заготовки ø60

СКЛАД ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Рисунок 19 – Схема проката металла в ЭСПЦ

Таблица 5 – Количество отходов при переделе на блюминге (1050 мм)

Группа марок	Поступило на пресс	Блюминг (1050 мм)
		Обрезь		Угар		КР	Масса годного, т
		%	т	%	т	КР	Масса годного, т
1	40000	5,0	2000	3,0	1200	1,06	36800
2	60000	5,0	3000	3,0	1800	1,06	55200
3	200000	5,0	10000	3,0	6000	1,06	184000
Всего	300000		15000		9000		324000

Коэффициент расхода:

(2)

где a – доля обрези (5 %), b – доля угара (3 %)

Таблица 6 – Количество отходов при переделе на стане 250

Группа марок	Поступило на пресс	Стан 250
		Обрезь		Угар		КР	Масса годного, т
		%	т	%	т	КР	Масса годного, т
1	36800	4,0	1472	2,0	736	1,06	34592
2	55200	4,0	2208	2,0	1104	1,06	51888
3	184000	4,0	7360	2,0	3680	1,06	172960
Всего	276000		11040		5520		292560

Баланс металла по сортовому переделу приведен в таблице 7.

Таблица 7 – Баланс металла по сортовому переделу

Статьи баланса	Группа марок			Масса, т
Статьи баланса	1	2	3	Масса, т
1	2	3	4	5
Отходы:
- возвратимые (обрезь и пр.), т	3472	5208	17360	26040
-угар, т	1936	2904	9680	14520
Годный сортовой прокат, т	34592	51888	172960	259440
Итого, т	40000	60000	200000	300000

Таблица 8 – Общее количество возвратимых отходов

Источник поступления	Группа марок			Масса, т
Источник поступления	1	2	3	Масса, т
ЭСПЦ	2200	3420	11000	16620
Прокатный цех	3472	5208	17360	26040
Итого, т	5672	8628	28360	42660

2.1 1 Расход ферросплавов и легирующих материалов

Расчет ведется по методическим указаниям [14].

Возвратимые отходы электросталеплавильного цеха используются для выплавки стали методом переплава. При расплавлении шихты часть легирующих элементов окисляется. Коэффициент усвоения (использования) зависит от многих факторов, таких как содержание элементов в отходах, насыпной вес скрапа (лома).

Принимаем, что кремний, алюминий, титан при расплавлении выгорают полностью (коэффициент усвоения равен нулю). Значения коэффициентов усвоения остальных элементов приведены в таблице 9.

Возврат легирующих марганца, хрома, никеля из отходов приведен в таблице 10.

Таблица 9 – Коэффициенты усвоения раскисляющих и легирующих элементов из ферросплавов и легированного лома при выплавке стали в электропечи.

Легирующий эле мент	Ферросплавы				Лом
Легирующий эле мент	Содержание в стали менее %	Коэффициент усвоения %	Содержание в стали более, %	Коэф-фи-циент усвое-ния, %	Содер-жание в стали не менее, %	Коэффициент усвое-ния, %	Содер-жание в стали более, %	Коэффициент усвоения, %
Мn	5	0,95	5	0,9	5	0,8	5	0,9
Si	3	0,6	-	-	-	-	-	-
Cr	3	0,95	3	0,95	3	0,85	3	0,85
Ni	10	0,97	10	0,97	10	0,97	10	0,95
Тi	1	0,5	1	0,6	-	-	-	-
Аl	-	0,75	-	-	-	-	-	-

Таблица 10 – Возврат легирующих марганца, хрома, никеля из отходов

Группа	Масса возвра-тимых отходов	Возврат марганца			Возврат хрома
Группа	Масса возвра-тимых отходов	Среднее содер-жание, %	Коэф- фициент усвоения, %	Масса Mn из отхо-дов, т	Среднее содержание, %	Коэффи-циент усвоения, %	Масса Cr из отходов, т
I	G_i	a_i	a_i	M_H1	b_i	b_i	X_pi
1	5672	0,63	0,8	28,59	0,30	0,85	14,46
2	8628	0,60	0,8	41,41	0,25	0,85	18,33
3	28360	0,90	0,8	204,19	0,65	0,85	156,69
				274,19			189,48

Где

Потребность цеха в ферросплаве какого-либо вида производится с помощью формулы:

(3)

где Ф – масса ферросплава, т;

G – масса жидкого металла, т;

а – содержание данного элемента в готовой стали, %;

b – содержание его в ванне перед легированием, % ;

В – возврат элемент из легированных отходов (лома), т;

m – базовое содержание элементов в ферросплаве, %;

n – коэффициент усвоения.

Потребность цеха в феррохроме приведена в таблице 11.

Таблица 11 – Потребность цеха в феррохроме

Груп-па марок	Масса жидкого металла (G), т	Среднее содер-жание хрома в стали, % (а)	Остаточная концентрация хрома, % (b)	Возв-рат хрома, т (B)	Содер-жание хрома в феррохроме, % (m)	Коэффициент усвое-ния (n)	Потребность в сплаве, т
1	45672	0,30	-	-	60	0,95	-
2	68628	0,25	-	-	60	0,95	-
3	228360	0,65	0	156,69	60	0,95	2329,21
Сумма	342660			156,69			2329,21

Так как в группах марок сталей № 1,2 средние значения хрома менее 0,30 %, и 0,25 % соответственно, то легирование феррохромом этих групп марок сталей не требуется.

Ф₁ = 0;

Ф₂ = 0;

Потребность цеха в ферромарганце приведена в таблице 12.

Таблица 12 – Потребность цеха в ферромарганце

Груп-па марок	Масса жид-кого (G), т	Среднее содер-жание марганца в стали, % (a)	Остаточная кон-центрация мар-ганца, % (b)	Возв-рат мар-ганца, т (B)	Содер-жание марганца в ферро-марганце, % (m)	Коэффициент усвоения (n)	Потребность в сплаве, т
1	45672	0,63	0,20	28,59	80	0,95	220,79
2	68628	0,60	0,20	41,41	80	0,95	306,71
3	228360	0,90	0,20	204,19	80	0,95	1534,17
Сумма	342660			274,19			2061,67

Потребность цеха в ферросилиции приведена в таблице 13.

Таблица 13 – Потребность цеха в ферросилиции

Группа марок		Масса жид-кого т, (G)	Среднее содер-жание кремния в стали, %	Остаточ-ная концент-рация кремния, % (b)	Возв-рат крем-ния, т (В)	Содер-жание кремния в ферро-силиции, % (m)	Коэф-фи-циент усвое-ния, % (n)	Пот-реб-ность в сплаве
1		45672	0,12	0	0	75	0,60	-
2		68628	0,27	0	0	75	0,60	411,77
	3	228360	0,27	0	0	75	0,60	1370,16
	Сумма	342660						1781,93