Проект цеха по производству кремнистых сплавов производительностью 250 тыс. тонн в год в условиях Кузбасса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Общая часть
• 1.1 Технико-экономическое обоснование строительства цеха
• 1.2 Объемно-планировочные решения цеха
• 1.2.1 Элементы конструкций проектируемого ферросплавного цеха
• 1.3 Организация работ в цехе
• 1.3.1 Отделение шихтоподготовки
• 1.3.2 Плавильный корпус
• 1.3.3 Склад готовой продукции
• 2. Специальная часть
• 2.1 Подготовка шихтовых материалов
• 3. Расчетная часть
• 3.1 Расчет количества печей
• 3.2 Расчет оборудования шихтового двора
• 3.2.1 Расчет количества дробилок
• 3.2.2 Расчет ямных бункеров для хранения шихтовых материалов
• 3.2.3 Расчет количества кранов
• 3.3 Расчет оборудования плавильного корпуса
• 3.3.1 Оборудование печного пролета
• 3.3.2 Расчет оборудования разливочного пролета
• 3.3.3 Расчет количества разливочных машин
• 3.4 Расчет оборудования склада готовой продукции
• 3.4.1 Выбор основных размеров склада готовой продукции
• 3.4.2 Расчет количества кранов
• 3.3.3 Расчет количества коробов
• 3.4.4 Расчет количества дробилок

Введение

Электрометаллургия - отрасль техники, занимающаяся восстановлением металлов из их оксидов и получение стали и сплавов различного состава с использованием электрической энергии, как источника тепла. ферросплавный цех плавильный дробилка

Отечественная ферросплавная промышленность как подотрасль черной металлургии была создана при СССР, чтобы полностью ликвидировать экономическую зависимость от импорта ферросплавов из-за рубежа. В настоящее время ферросплавная промышленность производит 150 различных видов и марок простых и сложных ферросплавов, в которые отдельно или в различном сочетании входят примерно 25 элементов.

Улучшение качества и специальных свойств конструкционных, коррозионностойких, жаропрочных, жаростойких, прецизионных и электротехнических марок сталей достигается легированием различными элементами. Легирующие элементы входят в состав ферросплавов. Ферросплавами называют сплавы железа с различными элементами периодической системы элементов Д.И. Менделеева. В настоящее время основное количество ферросплавов получают в дуговых электропечах с использованием в качестве восстановителей углерода, кремния, алюминия.

Кремний является металлоидом серостального или черного цвета, плотность кремния равна 2,334 г/см3, температура плавления 1410° С и кипения 2630°С, теплота плавления кремния 46 кДж/моль (11,05 ккал/моль). С кислородом кремний образует кремнезем SiO2, существующий в различных модификациях (кварц, тридимит, кристобаллит и кремнеземистое стекло), и неустойчивую моноокись кремния SiO. Моноокись кремния летуча и при температурах ниже 1500° С по-видимому распадается на металл и кремнезем SiO2. С углеродом кремний образует карбид SiC (карборунд), теплота образования которого равна 51,92 кДж/моль (12,4 ккал/моль). Плотность карборунда составляет 3,2 г/см3, температура плавления (испарения) 2700° С. С железом кремний сплавляется в любых соотношениях и образует ряд силицидов -- Fe2Si3, FeSi, FeSi2, Fe3Si2 и др., из которых наиболее прочным является ферросилиций FeSi; температура плавления ферросилиция FeSi 1410° С. В системе Fe -- Si существуют три эвтектики: первая, соответствующая содержанию 20% кремния Si и температуре плавления 1195° С, вторая -- 51% Si и 1212° С и третья -- 59% кремния и 1207° С. Температура плавления стандартных сортов ферросилиция не превышает 1370° С. Сплавам железа и кремния свойственна большая склонность к ликвации, тем большей, чем толще слиток и больше время его затвердевания. Это объясняется большой разницей в плотности существующих фаз в сплавах кремния с железом. При этом одновременное присутствие в сплаве лебоита (содержащего 53,5--56,5% Si и соответствующего примерно Fe2Si5) и примесей алюминия, фосфора и кальция приводит во влажной атмосфере к рассыпанию ферросилиция. Поэтому сплав, предназначенный для длительного хранения, разливают в слитки толщиной не более 100 мм, причем такой сплав не должен содержать 50--70% кремния Si.

В данном курсовом проекте разработан вопрос проект цеха по производству кремнистых сплавов производительностью 250 тыс. тонн в год в условиях Кузбасса.

1. Общая часть

1.1 Технико-экономическое обоснование строительства цеха

Строительство цеха производящего кремнистые сплавы связано с развитием производства специальных сталей, которые требуют увеличение количества легирующих элементов. Строительство цеха в Кузбассе увеличит объем производства ферросилиция в России.

Цех по производству кремнистых сплавов предлагается расположить на территории Ермаковского завода ферросплавов.Основанием для выбора этой площадки послужили наличие достаточной и подготовленной к эксплуатации электроэнергетической и железнодорожной транспортной инфраструктуры, также существование промышленных зданий и сооружений металлургического профиля, которые после реконструкции могут обеспечить функционирование завода.

Предприятие расположено в городе Аксу (Павлодарская область, Казахстан). Приняты во внимание использование местных сырьевых ресурсов, максимальное сокращение дальних перевозок материалов, объем капиталовложений, направляемых в районы сосредоточенного строительства. Все это помогло выявить огромные резервы производства и оперативного снабжения ими строек республики.

В цехе будет выплавляться ферросилиций.

1.2 Объемно-планировочные решения цеха

Производственные здания предназначены для осуществления в них основных или вспомогательных производственных процессов и служат целям рационального размещения оборудования и рабочих мест в определенной технологической последовательности для эффективной организации производственного процесса.

Проектируемый цех размещается в многоэтажном здании, так как характеризуется производством с тяжелым и технологическим оборудованием, большими динамическими нагрузками и большими габаритными размерами выпускаемых изделий.

Объемно-планировочная схема и конструкция здания в значительной мере зависят от вида применяемого внутрицехового транспорта. Основным видом внутрицехового транспорта ферросплавного цеха являются электрические и мостовые краны. В нашем случае это мостовые краны, грузоподъемностью выше 50 т, а такие здания из-за больших размеров и сечений несущих конструкций называют тяжелыми зданиями.

Ферросплавный цех относится к не отапливаемым зданиям, зданиям «горячих» цехов, где имеются источники избыточного выделения тепла. Предметом особой заботы является устранение вредного влияния избыточного тепла на строительные конструкции. Проектируемый цех оборудован системой проточно-вытяжной вентиляции с помощью вентиляторов и воздуховодов. В цехе предусмотрено искусственное освещение, так как при облучении окон расплавленным металлом стекло быстро трескается и выпадает из переплетов.

Здание цеха каркасного типа [1]. Стальные каркасы надежно служат при долговременных постоянных и импульсивных нагревах не менее 10 - 20 лет; общая масса кровли и каркаса из металла на 84 - 87 % меньше бетонного; трудоемкость изготовления металлических каркасов составляет 50 - 88 % от трудоемкости изготовления железобетонных каркасов. Стоимость металлических каркасов на 12 - 24 % ниже железобетонных.

Определенный набор конструктивных элементов здания (несущие элементы) образует каркас - пространственную жесткую систему (рисунок 1). Каркас воспринимает внешние воздействия на здание (ветер, снег), внутренние эксплуатационные нагрузки, собственную массу элементов здания и давления грунта на подземные части здания. К несущим элементам относятся фундаменты, колонны, стропильные и подстропильные фермы, подкрановые балки.

Рисунок 1 - Элементы стального каркаса 1 - колонны; 2 - подкрановые балки; 3 - вертикальные связи между опорами ферм; 4 - стропильные фермы; 5 - вертикальные связи в коньке ферм; 6 - растяжки; 7 - прогоны; 8 - вертикальные крестовые связи между колоннами; 9 - горизонтальные крестовые связи в уровне нижнего пояса ферм

Крыша и стены изолируют оборудование, протекающие в здании процессы и работающих людей от внешнего пространства и воздействия атмосферы. Ограждающие элементы разделяют, если это требуется, объем здания на отдельные помещения.

Каркас состоит ив поперечных плоских, взаимно связанных между собой рам. Каждая рама представляет собой сочетание двух вертикальных элементов (колонны) и соединяющей их горизонтальной детали (ригель) в виде стропильной фермы.

Рамы связаны между собой элементами каркаса. Роль горизонтальных связей выполняют и прогоны, укладываемые на верхний пояс стропильных ферм (рисунок 1), плиты покрытия. Вертикальные связи устанавливаются между колоннами продольных рядов в середине деформационного блока. Так как шаг колонн в цехе 6 м, то устанавливаются крестовые связи.

В каркасе устраиваются деформационные швы (температурные, усадочные и антисейсмические). Деформационные швы разделяют здание на отсеки.

1.2.1 Элементы конструкций проектируемого ферросплавного цеха

Фундаменты

Так как характер грунтов из-за их слабости не позволяет устанавливать обычные фундаменты, устанавливаются свайные фундаменты (рисунок 2). Кроме этого свайные фундаменты очень удобны и экономичны: сокращается объем земляных работ, уменьшаются сроки и трудоемкость строительства, конструкции свайных фундаментов не зависят от глубины заложения смежных с колоннами фундаментов под тяжелое оборудование.

Рисунок 2 - Схема свайного основания а - колонны; б - ростверки; в - сваи; 1 - насыпной грунт; 2 - слабый грунт; 3,4 - грунты средней плотности; 5 - плотный грунт

Фундаментные балки

Для опоры стен по периметру здания по обрезам фундамента укладываются фундаментные балки, изготавливаемые из железобетона. Фундаментная балка укладывается так, чтобы ее верхняя грань была выше уровня грунта, но ниже чистого пола помещения на 30 мм - отметка 0,03 м (рисунок 3). Такое расположение балки позволяет, во-первых, избежать касания грунта стенами и таким образом предотвратить их увлажнение и, во-вторых, устраивать двери и ворота без порогов. Поскольку верх фундаментной балки расположен выше уровня земли, это способствует образованию зимой «мостика холода». Для смягчения влияния этого явления и для предотвращения выпирания стен при пучении грунта под фундаментной балкой вырывается траншея глубиной около 70 см и она заполняется сыпучим теплоизолятором. Поверх засыпки внутри здания устраивается бетонная подготовка под чистый пол, а с наружной стороны стены - наклонная отмостка, которая отводит дождевую воду от фундаментной балки и защищает засыпку. Отмостка представляет собой асфальтовое покрытие тротуарного типа. По фундаментным балкам для гидроизоляции стен укладывается один слой рулонного материала на мостике.

Рисунок 3 - Детали фундамента наружного ряда колонн 1 - фундамент; 2 - фундаментная балка; 3 - опорный столбик; 4 - гидроизоляция; 5 - песок; 6 - щебеночная подготовка; 7 - асфальт; 8 - стеновая панель; 9 - чистый пол; 10 - колонна; 11 - подстилающий слой; 12 - шлак

Колонны

Колонны опираются на фундамент и, в свою очередь, являются опорами для несущих конструкций покрытия. Колонны служат также опорами для подкрановых балок; они также служат для крепления различного технологического и транспортного оборудования.

В колоннах различают верхнюю часть - надколенник, на который опираются несущие конструкций покрытия; основной стержень, по которому передаются нагрузки от покрытия и кранов, нижняя часть - башмак (база), передающий нагрузку колонны на фундамент.

Для здания цеха сооружаются двухветвевые колонны - раздельные колонны, состоящие из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвей (рисунок 4).

Рисунок 4 - Двухветвевые колонны

В колоннах такого типа ветви работают совместно, воспринимая крановую нагрузку и нагрузку кровли. Надколонник - сплошной, имеет проемы для прохода обслуживающего персонала.

Нагрузку колонн на фундаменты передают через башмаки, привинчиваемые к нижней части колонн. Башмаки крепятся к фундаментам анкерными болтами. На рисунке 5 показано крепление колонн. Располагаются башмаки на 500 мм ниже пола. Во избежание коррозии колонн их подпольные части вместе с башмаками покрываются слоем бетона.

Колонны располагают строго по разбивочным осям.

Рисунок 5 - Опирание металлических колонн на фундамент 1 - подколонные плиты; 2 - анкерные болты; 3 - опорные столики; 4 - ребра жесткости; 5 - колонны

Стропильные фермы

Стропильные фермы несут покрытие здания. Для здания цеха применяются стропильные треугольные фермы (рисунок 6). Уклон верхнего пояса равен 1:3,5 (28,8 %). Все элементы ферм изготавливаются из стальных уголков, соединяемых в узлах электросваркой. Шаг установки стропильных ферм 6 м.



Рисунок 6 - Стропильная треугольная ферма

Подкрановые балки

Подкрановые балки с уложенными на них рельсами образуют пути движения мостовых кранов. Поскольку подкрановые балки прочно соединяются с колоннами, они придают каркасу дополнительную жесткость.

В здании цеха устанавливаются подкрановые балки из стали. Применяются разрезные балки, состоящие из секций длиной 6 м. По типу сечения применяются сплошные подкрановые балки, имеющие профиль сплошного двутавра, нижний пояс которого опирается опорными ребрами на колонну, на верхнюю полку укладывается рельс. Стенки балок усиливаются ребрами жесткости, устанавливаемыми попарно с каждой стороны стенки. На рисунке 7 представлено крепление подкрановых балок на колонне.

Рисунок 7 - Крепление сплошных разрезных подкрановых балок к колонне 1 - колонна; 2 - подкрановая балка; 3 - крепежные планки;4 - торцевое опорное ребро; 5 - верхняя полка; 6 - фасонки;7 - места для болтов; 8 - ребро жесткости

Стены

Наружные стены совместно с покрытиями защищают внутреннее пространство зданий от внешних воздействий.

Стены здания цеха из стальных волнистых и ребристых листов (легкие стены). Листы навешиваются на ригели фахверка и закрепляют крюками с нагрузкой для болтов. Листы устанавливаются внахлестку в горизонтальном направлении на ширину одной волны, а в вертикальном направлении на 100 мм. Места примыкания к оконным проемам, углы стен и деформационные швы обрамляются листами специального профиля. Для защиты стен от случайных повреждений цокольная часть стены на высоту 1,8 м выполняется из кирпича. Так же кирпичом обрамляются проемы ворот и въездов в здание.

Покрытия

Покрытия служат для ограждения внутренних помещений здания от атмосферных осадков и внешних температурных воздействий.

В цехе применяется настил из стальных листов, которые хорошо выдерживают неравномерный нагрев лучистым теплом расплавленного или раскаленного металла. Стальной настил прочен, однако он имеет один серьезный недостаток - неустойчив против коррозии. Для повышения стойкости стальные листы покрываются синтетическим лаком.

Ворота

Ворота здания цеха служат для проезда напольного транспорта авто- и электрокаров, тягачей, автомашин и подвижного состава железнодорожного транспорта.

Высота ворот - 4,7 м, ширина - 5,6м. Конструкция ворот - распашные, так как они имеют лучшую герметичность притвора. Полотна ворот выполняются цельнометаллическими в виде сварной рамы - переплета из прокатных стальных профилей с прикрепленной точечной сваркой с наружной стороны обшивкой из гофрированной листовой стали.

1.3 Организация работ в цехе

Производственный процесс в ферросплавном цехе включает три последовательные стадии: подготовки шихтовых материалов, плавки подготовленной шихты в электропечах и разделки готового сплава [2]. В соответствии с этим цех состоит из отделения шихтоподготовки, плавильного корпуса и склада готовой продукции. Плавильный корпус представляет собой двухпролетное здание, состоящее из разливочного и печного пролетов. К печному пролету примыкают отдельные здания, в которых размещены оборудования газоочистки, лаборатории контрольно-измерительных приборов, газоповысительные и трансформаторные подстанции.

Плавильный корпус цеха представляет собой здание прямоугольной формы. Со стороны печного пролёта к зданию цеха примыкает трансформаторная эстакада. В печном пролёте в линию установлены электропечи РКЗ-33М2 и РКЗ-63И. Трансформаторы печей вынесены на эстакаду. В пролете предусмотрен мостовой кран для загрузки электродной массы в кожухи самоспекающихся электродов печи и для проведения ремонтных работ. Шихта подаётся на верхнюю отметку пролёта по наклонному конвейеру. Здесь она перегружается на реверсивный конвейер и распределяется на два потока с помощью автостел, перемещающихся вдоль пролета. Каждая автостела обслуживает правую и левую группы печных карманов. Из печных карманов шихта по труботечкам поступает в приёмные воронки вокруг электродов. Принятая схема шихтоподачи обеспечивает автономное обслуживание каждой пары печей.

Ферросилиций из печи выпускают приодически по мере его накопления: шесть - семь раз в смену при выплавке марок ФС20-ФС25 и четыре- пять раз в смену при выплавке остальных марок. Сплав из печи выпускают в ковш, устанавливаемый мостовым краном на кантовательное устройство конвейерной разливочной машины. Оно размещается в специальной камере, оборудованной системой газоотсоса. В цехе предусмотрены двухленточные машины, обеспечивающие доставку готового металла на склад готовой продукции. Шлак по торцевому железнодорожному пути направляется в отделение шлакопереработки, где дробится и в таком виде используется при производстве стали. Печи оборудованы системой мокрой газоочистки . Очищенный газ применяется для отопления котельной и гаражей, размораживания вагонов с шихтой и в зимнее время других заводских нужд. Цех проветривается аэрационным фонарем, расположенным на стыке печного и разливочного пролетов.

1.3.1 Отделение шихтоподготовки

Важным переделом ферроспавного производства, занимающего от

20 % до 50 % общей стоимости комплекса строительства плавильного цеха для хромистых сплавов, является шихтоподготовка и шихтоподача.

Система подготовки и дозирования шихты, представляет собой накопление подготовленных сырьевых материалов в дозировочных пунктах, дозирование ленточными дозаторами непрерывного действия и подача сдозированных материалов в печные карманы.

Цех производит ферросилиций. Для производства ферросилиция необходимы следующие шихтовые компоненты: стальная стружка, коксик, кварцит. В последние годы вместо коксика с успехом применяют ангарский полукокс. При выплавке ферросилиция с 90-92% кремния в качестве восстановителя используют древесный уголь.



Рисунок 8 - Принципиальная схема непрерывного дозирования шихты 1 - бункер с шихтовыми компонентами; 2 - дозатор; 3 - сдозированная шихта; 4 - транспортер

Ленточные весы - транспортер, двигающийся со строго постоянной скоростью, один конец которого расположен на опоре, а другой - на тензодатчике, на который при работе поступает сигнал о весе навески, сколько нужно компонента. Данная схема дозирования обладает высокой производительностью. Вся система работает автоматически и обслуживается минимальным количеством рабочего персонала. Однако при таком дозировании невозможно быстро доставить измененную навеску к печному карману.

В плавильном цехе шихтовые материалы к печным карманам подаются по блочной схеме.

Отделение шихтоподготовки предназначено для хранения, подготовки и дозирования шихтовых материалов. Шихтовое хозяйство цеха включает напольный открытый склад сырых материалов, корпус вагоноопрокидывателей, закрытый склад, корпус подготовки материалов, корпус шихтовых бункеров с подготовленными материалами, дозировочные отделения.

Напольный открытый склад сырых материалов служит для создания на заводе необходимого запаса сырых материалов, поставляемых из отдаленных районов, а также ведущих рудных материалов, суточный расход которых значителен. Материалы на этом складе хранятся в штабелях, разгружаются из вагонов козловыми грейферными кранами и в дальнейшем подаются железнодорожным транспортом через корпус вагоноопрокидывателей.

Для хранения шихтовых материалов предусматривается открытый склад с конвейерной подачей сырых материалов и мостовым грейферным перегружателем, который принимает, штабелирует и выдает материалы на подготовку (рисунок 9).

Рисунок 9 - Напольный склад для хранения шихтовых материалов

Корпус вагоноопрокидывателей, представляет собой здание ангарного типа с двумя сквозными железнодорожными путями, на каждом из которых установлен роторный стационарный вагоноопрокидыватель. С помощью вагоноопрокидывателя материал из вагона выгружается в подземные бункера, оборудованные тарельчатыми питателями, и далее конвейерами большой производительности направляется на склад сырых материалов. В корпусе склада сырых материалов не имеется железнодорожного въезда, а склад оборудован грейферными кранами, с помощью которых материал подается в корпус подготовки материалов.

В корпусе подготовки материалов установлено сушильное, дробильное и классифицирующее оборудование. Для дробления кокса используются валковые дробилки 13Д 900/700 с диаметром валков 900 мм, разгрузочной щелью 50 мм, производительностью 32 т/ч; кварцита - конусные дробилки ККД-500 с разгрузочной щелью 75 мм, производительностью 150 м³/ч; хромовой руды - щековые дробилки производительностью 50 м³/ч. Для сортировки кокса применяется вибрационный грохот ГВР-1 производительностью 70 м³/ч; кварцита - грохот инерционный производительностью 300 т/ч. Транспортные пути восстановителя и рудного материала во избежание их преждевременного перемешивания из-за просыпи во время разрыва ленты не пересекаются. Подготовленные шихтовые материалы из корпуса подготовки материалов поступают на центральный распределительный пункт, где с помощью реверсивных конвейеров и системы передаточных конвейеров передаются в дозировочное отделение плавильного корпуса. Четыре печи плавильного корпуса обслуживаются двумя линиями шихтоподачи. Схема распределения шихты по печным карманам с помощью катучих ленточных конвейеров приведена на рисунке 10.

Рисунок 10 - Схема распределения шихты по печным карманам с помощью катучих ленточных конвейеров 1 - поперечный реверсивный ленточный конвейер; 2 - катучий реверсивный ленточный конвейер; 3 - печной карман; 4 - электроды печи; 5 - рельсовый путь катучего транспортера; 6 - загрузочная воронка поперечного конвейера; 7 - конвейер подачи сдозированной шихты из шихтарника

1.3.2 Плавильный корпус

Плавильный корпус представляет собой основную часть цеха и предназначен для размещения и обслуживания электропечей, а также для приема и разливки готового сплава и удаления шлака [2].

Печной пролет служит для размещения и обслуживания плавильных электропечей. Последние располагаются вдоль цеха в линию. Цех оборудован четырями рудовосстановительными печами типа РКЗ-33М2 и одной типа РКЗ-63И1 с мощностью 33 - 63 МВА.

Ширина печного пролета равна 24 м. Он выполняется многоэтажным.

На нулевой отметке пролета расположены фундаменты плавильных печей, механизмы выкатки металловозных и шлаковозных тележек, подсобные помещения.

Рабочая площадка, предназначенная для обслуживания печи, наблюдения за технологическим и электрическим режимами и представляет собой сплошное перекрытие, расположенное на уровне 8,4 м. На ней установлены два пульта управления печами, наклонные газоходы для отвода газа из-под свода, зонт для удаления газов, выбивающихся из печи, загрузочные труботечки с приемными воронками, помещения для инженерно-технического и дежурного персонала.

Для обслуживания механизмов перемещения и перепуска электродов служит электродная площадка, представляющая собой сплошное перекрытие, расположенное на высоте 22,8 м.

Перекрытие на отметке 33,0 м служит для крепления печных карманов, размещения системы конвейеров подачи шихты в них, монтажа вентиляционных установок, наращивания электродных кожухов и загрузки электродной массы с помощью мостового крана. Все перекрытия имеют сквозные проемы по торцам цеха для обеспечения печей электродной массой. Над каждой печью расположены также проемы для выполнения различных транспортных операций при ремонтах.

Сплав выпускают в ковш, футерованный шамотом, и разливают чаще всего на конвейерной машине в чугунные изложницы. Машинная разливка ферросилиция марок ФС75, ФС90 и ФС92 пока не освоена, поэтому ферросплавы указанных марок разливают в стационарные чугунные изложницы. Для получения порошков и гранул применяется водная грануляция ферросилиция на специальной установке.

Разливочный пролет цеха предназначен для приема из печного пролета металла и шлака, их первичной обработки, разливки, гранулировании сплава и передачи его на склад готовой продукции, подготовки и подачи к печам разливочной посуды, текущего ремонта посуды, приема необходимых материалов и сменного оборудования для нормальной эксплуатации оборудования плавильного корпуса.

Рисунок 11 - Конвейерная машина для разливки ферросплавов

В разливочном пролете осуществляется разливка металла.

1.3.3 Склад готовой продукции

Склад готовой продукции представляет собой однопролетное здание, располагающееся параллельно плавильному корпусу и соединяющееся с ним галереями разливочных машин. Склад оборудован мостовыми кранами грузоподъемностью 20/5 т и устройствами для приема, дробления, сортировки и упаковки готового сплава. Слитки металла с разливочных машин падают в короба, установленные на самоходных тележках. Каждая разливочная машина оснащена двумя тележками для обеспечения непрерывного приема металла. Готовая продукция цеха хранится в приемных бункерах. Дробление и сортировка сплавов производятся с помощью бутобоя, щековых дробилок, грохотов. Для дробления ферросиликохрома применяются дробилки фирмы «Крупп». При ширине разгрузочной щели 140 мм производительность дробилок составляет 100 м³/ч, силикохром дробят щековой дробилкой СМ-741, имеющей производительность 48 м³/ч. Размер загружаемых кусков достигает 340 мм, ширина выходной щели дробилки 100 мм.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет количества печей

Расчет суммарной мощности трансформатора для выплавки каждого сплава производиться по формуле:

, (14)

где G - годовая производительность по выплавке сплава, т;

W - удельный расход электроэнергии на выплавку сплава, кВт;

сosц - коэффициент мощности электропечной установки выбранной мощности, принимаем cosц=0,92;[2]

К₁ - коэффициент загрузки трансформатора по мощности, К₁=0,98;[2]

К₂ - коэффициент использования трансформатора по времени, К₂=0,96;[2]

К₃ - коэффициент, учитывающий неравномерность напряжения в сети, К₃=0,99.[2]

В плавильном цехе выплавляются, ФХС в количестве 100 тыс. т в год и ФХ_углер. - 150 тыс. т в год.

Поэтому выполним расчет суммарной мощности трансформатора для выплавки каждого сплава:

S_ФСХ = 64,259 мВА,

S_{ФХуглер.} = 81,599 мВА,

S_общ = S_ФХС + S_{ФХуглер.} = 64,259 + 81,599 = 145,858 мВА.

В соответствии с рядом мощностей печей выбираем номинальную мощность печи S_ном и рассчитаем количество печей по формуле:

n = ; (15)

n = = 3,6.

Принимаем 4 печи.

3.2 Расчет оборудования шихтового двора

3.2.1 Расчет количества дробилок

Количество дробилок:

(16)

где - суточная производительность цеха, Q_{С ФХ} = 411 т/сутки,

Q_{С ФХС} = 274 т/сутки;

a_i - удельный расход i-ого компонента шихты для производства данного сплава кг/т;

Y_i - насыпной вес i-ого компонента шихты, т/м [2];

V - номинальная производительность дробилки, м³/ч;

ц - коэффициент использования дробилки, принимаем 0,7.

Расчет количества дробилок для каждого компонента шихты:

Для углеродистого феррохрома:

Для хромовой руды выбираем конусную дробилку

Принимаем одну дробилку;

Для кокса выбираем конусную дробилку

Принимаем одну дробилку.

Для кварцита выбираем конусную дробилку:

Принимаем одну дробилку.

Для ферросиликохрома:

Для кварцита выбираем конусную дробилку

N = = 0,056

Принимаем одну дробилку;

Для кокса выбираем конусную дробилку

N == 0,073

Принимаем одну дробилку.

Принимаем одну конусную дробилку.

3.2.2 Расчет ямных бункеров для хранения шихтовых материалов

Объем бункера для неподготовленного компонента шихты рассчитывается по формуле:

, (17)

где V'A - объём бункера неподготовленного компонента А шихты, м³;

Q_С - суточная производительность цеха, т/сут.;

а_А - удельный расход компонента А шихты, кг/т;

n - норма запаса материалов, сут. [2];

k - коэффициент, учитывающий потери материала в виде пыли и мелочи при переработке;

Y_А - насыпная масса компонента А шихты, т/м³;

ц - коэффициент использования объёма закрома (ц =0,8).

Для углеродистого феррохрома:

Для ферросиликохрома:

Объем бункера для подготовленного компонента шихты:

где n=2 суток; К=1.

Для углеродистого феррохрома:

Для ферросиликохрома:

Суммарный объем бункеров для всех компонентов шихты:

V_{хр.руда} = 6037 +789 =6826 м³,

V_{кварцит} = 4431+514 =4945 м³,

V_кокс = 12234+1382 =13616 м³.

Суммарный объем бункеров:

V_сум = 6826 +4945 + 13616 =25387 м³.

Суммарная площадь, занятая бункерами:

S_б = ; (18)

где H - глубина ямного бункера, м (6м).

S_б = = 4231,16 м².

Ямные бункеры занимают 75 - 80 % шихтового двора. Следовательно, площадь шихтового двора равна:

S_ш.дш. = = 5641,5 м².

Длина шихтового двора:

L_ш.дш. = ; (19)

где В - ширина шихтового двора, м (30м). Принимается с учетом модульной системы и рекомендуемых размеров.

L_ш.дш. = = 188 м.

3.2.3 Расчет количества кранов

В шихтовом дворе применяются грейферные краны, грузоподъемность которых зависит от марки выплавляемого сплава и мощности печей.

Количество грейферных кранов

n = ; (20)

где Т - задолженность крана на одну крановую операцию, мин(2,5мин);

Z_общ - общее число крановых операций;

К - коэффициент, учитывающий неучтённые операции при работе крана (1,1);

з - коэффициент загруженности крана (0,7).

Количество крановых операций для каждого вида шихты:

1,1Z_i = ; (21)

где m - число пересыпок i-того компонента шихты при его подготовке;

V_гр - объём грейфера, м³;

q - коэффициент заполнения грейфера.

Z_{ФХ хр.руда} == 183,5;

Z_{ФХ кварцит}= = 6;

Z_{ФХ кокс}= = 173,8;

Z_{ФСХ кварц.}==113,5

Z_{ФСХ кокс}= = 147,7;

Z_общ = 625.

n == 1,7.

Принимаем 2 крана.

3.3 Расчет оборудования плавильного корпуса

3.3.1 Оборудование печного пролета

Выбор основных размеров печного пролета

Ширина 24 м;

Расстояние между осями печей: 36 м;

Высота рабочей площадки:9,6 м;

Высота площадки для обслуживания механизмов перемещения и перепуска электродов: 22,8 м;

Высота площадки для крепления печных карманов 33 м.

Расчет количества кранов

Для приваривания кожухов электродов и загрузки электродной массы рассчитаем количество мостовых кранов. 0,25 крана на каждую печь. Т. к. в ферросплавном цехе требуется 4 печи, то:

4•0,25 = 1.

Принимаем 2 крана грузоподъемностью 5/0,5 т (1 кран в запасе).

3.3.2 Расчет оборудования разливочного пролета

Выбор основных размеров пролета

Рекомендуется по существующим нормам принимать ширину пролета 24 м. Высота выбирается конструктивно - 14 м.

Расчет количества ковшей

V_ме = , (22)

где V_ме - объем металла м³;

Y_ме - удельный вес жидкого металла, кг/м³ ;

G_ме - масса сплава одного выпуска, т;

ц - коэффициент заполнения ковша (0,9).

G_ФХ = = 13,7 т;

G_ФСХ = = 9,13 т;

V_ФХ = = 2,5 м³, приминаем объемом ковша 2,5 м³;

V_ФХС = = 2,11 м³, приминаем объемом ковша 2,5 м³;

Количество ковшей:

, (23)

где 2 - число ковшей в запасе;

N - количество выпусков за сутки, N=14 выпусков на одной печи;

t_пл - задолженность ковша на один выпуск (2 часа);

t_рем - время, необходимое для ремонта (23 часа);

m - стойкость футеровки ковша (15 плавок).

На одну печь необходимо иметь один ковш готовый к плавке, один к работе и 0,5 ковша в запасе.

Расчет количества шлаковых чаш

Принимаем 10 ковшей и 5 не футерованных ковшей

3.3.3 Расчет количества разливочных машин

n_i = , (24)

где t_р - продолжительность разливки одной плавки, мин;

N - число выпусков по цеху в течение суток;

К - коэффициент неравномерности работы печей (1,1);

ц - коэффициент использования машины (0,6).

Продолжительность разливки:

t_i = , (25)

где G - масса сплава одного выпуска, т;

Q - производительность машины, т/час [2];

L - длина машины, м [2];

W - скорость машины, м/с.

t_pФХ == 43,87 мин

t_pФСХ == 40,36 мин

n_ФХ == 0,7

n_ФХ == 1,3

n_об=1,3+0,7=2

Принимаем 2 двухленточные разливочные машины.

Расчет количество кранов

(26)

где Т - продолжительность одной операции (8мин);

Z - количество операций, выполняемых краном в течение суток;

К - коэффициент, учитывающий неравномерность работы печей, К=1,3;

з - коэффициент загруженности крана, з=0,6.

В течение суток кран выполняет следующие операции:

а) снятие ковша с тележки и установка его на кантователь разливочной машины: Z₁ = 60 мин;

б) перестановка ковша (порожнего) с кантователя на стенд для очистки: Z₂ = 60 мин;

в) установка ковша со стенда для очистки на тележку: Z₃ = 60 мин;

г) передача (разгрузка) краном кожухов, поступающих в разливочный пролёт на передаточную тележку, в смену на одну печь - 1 операция, в сутки Z₄=3·n (где n - количество печей Z₄ =3*4=12;

д) подача контейнеров с электродной массой с ж/д платформы на передаточную тележку, в смену на одну печь - 1 операция, в сутки: Z₅ = Z₄ = 3·n = 12;

Всего учтённых операций:

Z₁ + Z₂ + Z₃+ Z₄ + Z₅ = ,

60+60+60+12+12=204.

Неучтенные операции:

,=0,1•204=21

Общее количество операций, выполняемых краном:

Z = + 0,1= 204 + 21= 225;

N = =2,14.

Принимаем 3 крана.

3.4 Расчет оборудования склада готовой продукции

3.4.1 Выбор основных размеров склада готовой продукции

Склад готовой продукции имеет размеры: ширина 24 м, высота 14 м.

3.4.2 Расчет количества кранов

n =;(27)

где Т - продолжительность одной операции (5мин);

Z - количество операций, выполняемых в складе готовой продукции в течение суток;

К - коэффициент, учитывающий неравномерность работы печей;

з - коэффициент загруженности крана (0,7).

Количество коробов под разливочной машиной:

1) n₁ = N • l = 45 • 2 = 90;

Установка короба для приема следующей плавки:

2) n₂ = n₁ = 90;

Установка короба к дробилке и возврат короба:

3) n₃ = n₁ = 90;

Подача коробов к узлам упаковки и уборка упакованного сплава:

4) n₄ = 2•n₂ =2•90 = 180.

Всего учтенных операций:

5) n₁ + n₂ + n₃ + n₄ = 90+90+90+180=450.

Неучтенных операций составляют 20 % от учтенных. Общее количество операций, выполняемых краном:

Z = У n + 0,2 У n = 450 + 0,2 ·450 = 540,

n = = 2,67.

Принимаем 3 крана.

3.3.3 Расчет количества коробов

, (28)

где N - количество выпусков по цеху за сутки;

l - количество лент разливочной машины;

2 - 3 суток - время, в течение которого короба заняты сплавом;

1,05 - неучтённые потери.

.

3.4.4 Расчет количества дробилок

Разделим количество выплавляемого сплава в год на количество дней в году:

100000/365=274;

150000/365=411.

N_ФХС == 0,00003,

N_ФХ == 0,00002, .

N_об= N_ФХС+ N_ФХ== 0,00003+0,00002=0,00005,

принимаем 1 дробилку.

Размещено на Allbest.ru

...