Разработка электросталеплавильного цеха с годовой производительностью 700000 тонн (Расчетная часть дипломного проекта)

2 Расчетная часть

2.1  Расчет оборудования печного пролета

2.1.1 Расчет количества дуговых электросталеплавильных печей

Количество печей рассчитывается по формуле

                                         (2.1)

где Q_ц = 700000 т – годовая производительность цеха;

Т – средняя продолжительность плавки, ч;

Ф = 313 сут./год – фонд времени работы печи;

М = 100 т. – масса одной плавки по жидкому металлу;

В = 0,96% – выход годного металла по цеху.

Средняя продолжительность плавки (Т) складывается из следующих стадий:

Т = τ_зап + τ_зав + τ_эл + τ_распл + τ_ок + τ_дов + τ_вып                  (2.2)

где  = 4 мин – продолжительность заправки печи, мин.  определяется степенью разрушения футеровки подины, откосов, стен на предыдущей плавке;

 = 4 мин – продолжительность завалки шихты.  определяется скоростными характеристиками режимов печи, загрузочного крана и организации работы (печь не должна ждать бадью с шихтой);

 = 5 мин – продолжительность операций по наращиванию электродов;

 – продолжительность расплавления. Продолжительность расплавления складывается из времени расплавления шихты при включенной печи () и времени необходимого для технологических операций, выполняемых при включенной печи ().

.

Продолжительность расплавления при включенной печи рассчитывается по формуле

                                     (2.3)

где  = 380 кВт·ч/т = 1368 МДж·ч/т – фактический удельный расход электроэнергии на расплавление;

 = 0,94 – электрический коэффициент полезного действия печной установки;

 = 0,815 – коэффициент, учитывающий полноту использования тепловой энергии на нагрев, плавление и перегрев над ликвидусом металла и шлака;

 = 190 МДж/т∙ч – мощность тепловых потерь на 1т металлошихты на расплавлении;

 – средняя, активная мощность, подаваемая в печь при расплавлении, МВт.

(2.4)

где S = 95 мВт – мощность трансформатора.

G = 100 т – масса жидкого металла;

В = 0,96 – выход годного металла по цеху;

W_К = 250 МДж/т – энергия, выделяющаяся при окислении шихты газообразным кислородом, МДж/т.

 = 280 МДж/т – дополнительная энергия, вносимая при сжигании топлива с помощью газовых горелок.

.

.

 = 13 мин – продолжительность окислительного периода, мин;

 = 5 мин – продолжительность периода доводки;

 = 1,5 мин – продолжительность выпуска металла из печи, мин.

Т = 4 + 4 + 5 + 29,5 + 13 + 5 + 1,5 = 62 мин = 1,03 ч.

Отсюда количество печей составит:

 шт.

Принимаем n_п = 1 печь.

2.1.2 Расчет количества кранов печного пролета

Грузоподъемность кранов, обеспечивающих работу пенного пролета равна 180/63/20 т. Расчет количества кранов проводится по формуле

                                                                     (2.5)

где  Z – количество плавок в цехе за сутки, шт.;

T_кр – задолженность крана на одну усредненную плавку, мин;

1440 – количество минут в сутках;

h = 0,8 – предельно допустимая нагрузка на кран.

Среднее количество плавок в сутки по цеху равно:

 шт.

где 600000 – производительность цеха в год;

0,96 – выход годного;

100 т – масса горячих заготовок на плавке;

313 – годовой фонд рабочего времени печи.

Задолженность крана печного пролета складывается из продолжительности следующих видов работ:

t₁ = 2 мин – подача заправочной машины к печи;

t₂ = 2,5 мин – заправка печи;

t₃ = 2 мин – возврат заправочной машины;

t₄ = 4мин – подъем груженой бадьи со скраповоза и подача их к печи;

t₅ = 6 мин – разгрузка бадьи в печь;

t₆ = 4 мин – подача двух бадей после завалки и подвалки к проему рабочей площадки и установка их на скраповозы;

t₇ = 4 мин – подача новых электродов на печь и замена старых;

t₈ = 4 мин – перепуск электродов;

t₉ = 5 мин – подача инструмента для ремонта;

t₁₀ – простой на планово-предупредительных ремонтах и осмотрах.

Простой на планово предупредительных ремонтах и осмотрах включает в себя:  а) обдувка и смазка крана 15 мин/смену;

б) осмотр механизмов и проверка их работоспособности 15 мин/смену.

Общая продолжительность приемо-сдаточных работ за сутки составляет 90 минут. В одну смену (обычно во вторую) проводится планово предупредительный ремонт, продолжительностью 60 минут.

Таким образом, продолжительность простоя на планово-предупредительных ремонтах и осмотрах равна 150 минут в сутки.

На одну плавку продолжительность этих простоев составляет

.                                                      (2.6)

Общая продолжительность учтенных крановых работ составляет

                         (2.7)

Продолжительность неучтенных работ составляет 30 % от учтенных, т. е.

мин.

Общая задолженность крана на одну плавку составит:

 мин.

Таким образом, количество кранов печного пролета составит:

 шт.

Принимаем n = 2 крана. 

2.1.3 Расчет количества шлаковых чаш

При определении количества шлаковых чаш в цехе принимается, что, во-первых, замена чаш над печами производится после каждой плавки, независимо от степени заполнения ее шлаком, во-вторых, предусматриваются две резервные чаши. Чаши отправляются в шлаковое отделение после заполнения не более 80% их номинального объема.

Расчет проводим по формуле

                        (2.8)

где Z – количество печей в цехе;

N – количество выпусков по цеху в сутки;

τ_об – продолжительность оборота чаш в шлаковое отделение, ч;

Μ_ш = 11 т – масса шлака в сталеразливочном ковше;

ρ = 3 т/м³ – плотность шлака;

V = 16 м³ – номинальный объем шлаковой чаши;

К = 1,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность работы печей;

А = 0,8 – допустимая степень заполнения чаш.

Принимаем n = 5 чаш.

2.2 Расчет оборудования шихтового пролета

2.2.1 Расчет количества мостовых кранов

Расчет количества кранов проводится по формуле:

,                                                         (2.9)

где z = 23,29 шт – количество плавок за сутки;

Т – задолженность крана на одну усредненную плавку, мин;

1440 – количество минут в сутках;

η = 0,8 – предельно допустимая нагрузка на кран.

Металлошихта состоит из стального лома и чугуна. Бадьи загружаются контейнерами объемом 14 м³, вмещающими в среднем 9 т лома. Загрузка лома для корректировки массы шихты и чугуна (как карбюризатора) производится электромагнитом М-62В из ямных бункеров. Контейнеры доставляют в пролет на платформе модели 13-401. На платформе устанавливают по 3 контейнера (больше не войдет). При нашей длине пролета в него входит состав из 10-ти платформ с 30-ю контейнерами – «вертушками».

Расход металлошихты составит 1080 кг на одну тонну жидкой стали, т.о. масса металлозавалки на плавку составит:

 = 100·1,08/0,96 = 112 т,  где G = 100 т – масса плавки;

М = 1,08 т – расход металлошихты на 1 т жидкой стали;

w = 96 % – выход годного.

Из них: 106 т – металлолом и 6 т – чугун.

На плавку потребуется контейнеров:

106/9 = 11,77 шт.

При корректировке массы завалки россыпью с помощью электромагнита будет погружаться лома

(11,77 – 11)·9 = 7 т.

Количество контейнеров, проходящих через цех за сутки:

11·19,9 = 218,9 шт.

Общее количество подач вертушек за сутки:

218,9/30 = 7,3 подачи.

На усредненной плавке загрузка бадьи производится и с платформы, и с пола; соответственно заменяются порожние контейнеры с пола на загруженные с платформы.

Задолженность крана на каждую операцию составляет:

1. Загрузка бадьи ломом из контейнера прямо с платформы и установка порожнего контейнера на платформу – 4 мин.

2. Загрузка бадьи из контейнера, установленного на полу, и возвращение его обратно – 4,2 мин.

3. Перестановка порожнего контейнера с пола на железнодорожную платформу – 3 мин.

4. Перестановка загруженного контейнера с платформы на пол – 3 мин.

5. Загрузка лома и чугуна электромагнитом в бадью из закрома