Расчет производительности металургического оборудования

3.3 Определение фронта погрузки и выгрузки шихты

 

Длину фронта погрузки и выгрузки шихты определяют исходя из пропускной способности склада шихтовых материалов (рудного двора) [1, 6] (м):

                                                      L = 1,1 × n_в×l_в  ,                                               (3.7)                                                     _{,      ,}                                                                                                                                  

где: 1,1 – коэффициент, учитывающий расстояние между вагонами;

       l_в – длина вагона, м; 

       n_в – число вагонов одновременно загружаемой партии (подача).

Количество вагонов в одной  подаче (шт):

                                                                                                             (3.8)

где: N_c -суточное количество прибывших в цех вагонов;

       q – число подач в сутки (шт):

                                                                                                                (3.9)

      

где: 24 – число часов в сутках;

        t – продолжительность разгрузки подачи, включая время на уборку порожняка и подачу груженых вагонов.

Значения этих величин определяют с учетом конкретных условий работы цеха.

Тогда:

            ,

L = 1,1 ×13×10=143м.

 

3.4 Определение объема штабеля

 

   В  зависимости  от  физических  свойств материалы  могут  храниться

штабелях или бункерах.

На рудном дворе  материалы хранятся в штабелях (рис. 3.2).

 

 

Объем штабеля рассчитывают по формуле [1. 6, 7] (м³):

                                        ,                                       (3.10)

где: h – высота штабеля, м;

        l,   b,   l₁,  b₁ – соответственно длина и ширина основания штабеля и его верхней части, м (рис. 3.2а).

Высота  штабеля (м):

                                                                               (3.11)

где: a  – угол естественного откоса материала, град.

Тогда:

             

Объем штабеля  трапецеидального сечения:

                                                                                                                  а)                                                       б)

 

        Рис.3.2 Расчетная схема для определения объема штабеля шихты:

а – трапецеидального; б – в виде обелиска

                                 

 

3.5 Определение потребного количества перегрузочных кранов и их    производительности.

 

Формирование штабелей с одновременным  усреднением материалов на рудном дворе  и забор материала из штабелей осуществляют грейферами перегрузочных  кранов.

Производительность перегружателя  зависит от грузоподъемности грейфера, скорости передвижения грейферной тележки, технологической схемы его работы, а также других факторов и определяется по формуле (м³/ час) :

                                                                                             (3.12)

где: Q – вместимость грейфера, м³;

        K – коэффициент, учитывающий использование подъемной силы грейфера;

        t_ц – продолжительность одного цикла работы крана, мин.

Тогда:         

Количество  рудно-грейферных кранов на рудном дворе [1, 6] (шт):

                                                                                   (3.13)

где:  t_цi – время, затрачиваемое краном на один цикл перегрузки для разных видов работ и материалов, мин;

        Ц_i – количество циклов работы крана для разных видов работ и материалов за сутки;

        K_i – коэффициент неравномерности выполнения различных видов работ;

        t_пер – время, затрачиваемое краном на переезды за сутки, мин;

        t_пр – время простоев крана за сутки, мин.

 

Данные о продолжительности  цикла, полученные на основании хронометража отдельных операций, а также о  соотношениях перегружаемых материалов за месяц работы цеха, используют [8] для определения средней продолжительности цикла t_ср. При этом, считая циклы работы по перегрузке материалов однотипными, формулу (2.13) можно преобразовать в выражение:

                                                                                      (3.14)

где: t_ц.ср. – средняя продолжительность цикла погрузки материалов, мин;

       Ц – общее число циклов работы крана в сутки;

       K – коэффициент неравномерности выполнения работ для перегружаемых материалов.

Тогда:             

 

4.Бункерная эстакада и ее  оборудование

 

Бункерная эстакада связывает потоки материалов, поступающих с агломерационной  или обогатительной фабрик, коксохимического завода, склада (рудного двора), с  подачей этих материалов к доменному  подъемнику для последующей загрузки их в доменную печь.

Бункерная эстакада представляет собой  вытянутое вдоль цеха и фронта печей железобетонное сооружение, возвышающееся  над уровнем цеха примерно на 10 м  и состоящее из ряда отдельных  бункеров (рудных и коксовых) и обслуживающего их оборудования. Рудные бункера располагают  обычно в два ряда вдоль фронта доменных печей, а коксовые – непосредственно  у доменного подъемника. Над бункерами  прокладывают железнодорожные пути для рудных и коксовых вагонов-перегружателей, составов с агломератом, окатышами, добавками или устраивают галереи  для транспортирующих устройств (ленточных  конвейеров). Под бункерами расположены  питатели (барабанные или вибрационные) и грохоты для выдачи и рассева  материалов, а также транспортирующие и взвешивающие устройства (вагон-весы или пластинчатые конвейеры и взвешивающие воронки) для подачи материалов к доменному подъемнику в соответствии с заданной программой загрузки доменной печи.

В настоящее время различают  две системы подачи шихтовых материалов на бункерную эстакаду и с эстакады к доменному подъемнику – машинами периодического действия (вагоны-перегружатели  и вагон-весы) (рис.4.1) и непрерывного действия (ленточные конвейеры с автостеллой и пластинчатые или ленточные конвейеры) (рис.4.2). В подбункерном помещении эстакады располагают также системы уборки мелочи  агломерата или окатышей (при подаче шихты к доменному подъемнику конвейерами).

Более подробно о разновидностях устройства бункерных эстакад доменных цехов  изложено в работах [1, 2, 4, 5].

 

 

 

 

 

 

 

4.1 Определение необходимого количества вагонов-перегружателей

           и их производительности.

 

Необходимое количество вагонов-перегружателей [1, 4] (шт):

                                                                                                (4.1)

где: t_ц – среднее время цикла работы вагона-перегружателя, мин;

        a – среднесуточное количество выгрузок материала из вагона-перегружателя в бункера;     

       t_пр – время простоев вагона-перегружателя за сутки (для смазки, ремонта и т.д.), мин;

       1440 – число минут в сутках.

Производительность перегрузочных  вагонов [1, 4] (т/час):

                                                                                                (4.2)

где: m_м – масса материала в вагоне, т;

       K – коэффициент заполнения бункера (принимают равным 0,9);

      t_ц – время цикла работы перегрузочного вагона, мин, которое определяют из выражения:

                                                t_ц = t_п + t_гр + t_в +  t_б/гр ,                                      (4.3)

где: t_п – время погрузки материала, мин; 

       t_гр – время движения вагона с грузом, мин;

      t_в – время выгрузки материала, мин; t_б/гр, – время движения вагона без груза, мин.

Тогда:                        t_ц = 4,33 + 1,83 + 0,43 + 2,02 = 8,61мин_;

                                                           т/час                               

                                  

 

4.2.Выбор  вместимости бункеров и расчет  их 

       пропускной способности

 

Вместимость бункеров эстакад в  соответствии с существующими нормами  рассчитывают на хранение 8-12 ч запаса агломерата и окатышей и 5-8 ч запаса кокса. В строившихся ранее цехах  при доставке рудных материалов железнодорожным  транспортом вместимость рудных бункеров рассчитана на хранение 20-24 ч  запаса материалов [4].

 

Рис.4.1. Система подачи шихтовых материалов машинами периодического действия

 

1 – путь коксового перегрузочного  вагона; 2 – путь саморазгружающихся  вагонов с агломератом или  окатышами; 3 – путь рудного перегрузочного  вагона; 4 – консольный путь; 5 –  бункера железосодержащей части  шихты; 6 – вагоны с агломератом  или шлаками; 7 – коксовый перегрузочный  вагон; 8 – рудный перегрузочный  вагон; 9 – вагон–весы; 10 – течка; 11 – скип доменного подъемника; 12 – коксовые бункера; 13 – грохот питатель; 14 – весовая воронка кокса; 15 – бункер коксовой мелочи; 16 – скип подъемника коксовой мелочи; 17 – саморазгружающиеся железнодорожные вагоны

 

Пропускная способность (расход материала) бункера определяется количеством  материала, которое может пройти через выпускное отверстие в  единицу времени [1, 3, 5] (т/час):

                                                  П_б = 3600F× V× g,                                             (4.4)

где: F – площадь отверстия, м²;

       V – скорость истечения материала, м/с;

       g – объемная масса материала, т/м³ (табл. 4.1).

                                                                                                             Таблица 4.1.

Свойства  компонентов шихты для доменной плавки

 

Компоненты шихты	Крупность, мм	Объемная масса, т/м3	Угол естественного откоса j, град
			в покое	в движении
Агломерат	5 – 50	1.6 – 2,0	45 – 50	40 – 45
Окатыши: обожженные сырые	8 – 18 9 – 18	1.9 – 2,1 2,0 – 2.2	35 45	25 37
Руда	–	2,1 – 3,5	40 – 45	35 – 40
Известняк	40	1,4 – 1,7	40 – 45	30 – 35
Кокс	20 – 40	0,43 – 0,50	45 – 50	35 – 40

 

Угол наклона стенки бункера  к горизонтали a должен быть больше угла естественного откоса в покое j на 5-10^° для нормального его опорожнения.

Для бункеров с большим углом  a (гидравлическое истечение)           (рис. 2.6,а) скорость истечения материала определяют как (м/с):

                                                                                                      (4.5)

где: h – высота слоя материала в бункере, м;

        g – ускорение свободного падения, м/с²;

        l – коэффициент истечения, определяемый опытным путем (для легкосыпучих материалов – песок, сортировочный уголь и др. l = 0,55 ¸ 0,65; для крупнозернистых материалов с крупными кусками неправильной формы l = 0,3 ¸ 0,5; для пылевидных, порошкообразных, мелкокусковых материалов с большим содержанием пыли, а также для влажных порошкообразных материалов l = 0,2 ¸ 0,25) [3].

Рис. 4.3. Виды и характер истечения сыпучих материалов из бункеров:

а –нормальное; б – гидравлическое