Расчет производительности металургического оборудования

Скиповые подъемники используют на доменных печах объемом 1033-3000 м³ [5].

На печах объемом свыше 3200м³ принимают конвейерный колошниковый подъем (рис. 5.2), включающий один наклонный ленточный конвейер, размещенный в закрытой наклонной галерее, монтируемой на нескольких опорах и соединяющий колошниковое устройство печи с бункерной эстакадой [5].

Угол  наклона   конвейера  к  горизонту   составляет  10¸12^°,  а длина

250¸500 м [4].

Для таких конвейеров применяют  резинотросовые ленты с покрытием  из трудновоспламеняющейся резины шириной 1,2¸2,0 м. Для придания ленте желобообразной формы боковые опорные ролики конвейера наклонены к горизонту под углом 30^°. Скорость движения ленты составляет около 2,0м/с. Конвейер снабжен грузовым натяжным устройством.

Подъемник работает непрерывно, а  транспортируемые материалы располагают  на ленте конвейера отдельными порциями с определенными интервалами, величина которых зависит от режима работы загрузочного устройства печи и требуемой  интенсивности загрузки. 

          Более подробно сведения о  системах подачи шихты на колошник  доменной печи можно найти  в работах [1¸5].

 

 

Рис.5.1. Схема скипового подъемника

 

1 – скиповая  лебедка; 2 – пилон; 3 – скип; 4 –  система канатов; 5 – наклонный  мост; 6 – скиповая яма; 7 – рельсы

Рис.5.2. Схема конвейерного колошникового  подъема

 

1 – бункерная  эстакада; 2 – галерея ленточного  конвейера; 3  – контргруз для  натяжения ленты; 4  – натяжной  вал; 5 –  опоры; 6  – загрузочное  устройство; 7  – доменная печь

 

5.1. Определение вместимости скипа

 

Скип представляет собой стальную сварную вагонетку прямоугольного сечения с открытым передним торцом и закругленным дном, предназначенную  для транспортировки шихты к  загрузочному устройству доменной печи. Вместимость скипа для доменных печей объемом 1033-3200 м³ находится в пределах 8,1¸20 м³ [2, 3].

В настоящее время при четырехскиповой подаче вместимость скипа выбирают равной вместимости воронки распределителя шихты (одна четвертая полезного объема межконусного пространства) [5].

В зависимости от вместимости печи вместимость скипа можно определить по эмпирической формуле [1,4, 5] (м³):

                                                     ,                                                   (5.1)

где:  V_п – полезный объем печи, м³;

        a  = 0,0065¸0,0075

Тогда: м³;

 

5.2. Определение производительности  скипового подъемника

       и его загруженности

 

Производительность скипового  подъемника по сравнению с расчетной  принимают с некоторым запасом  в связи с неравномерностью загрузки печи по времени и с возможным  увеличением ее производительности. Коэффициент загруженности подъемника не должен превышать 60-75% [4]. Расчетный коэффициент загруженности (З_р) подъемника выражают в виде отношения потребного (необходимого) для печи с заданной производительностью числа подач Z_н к теоретически возможному числу подач Z_в при непрерывной работе подъемника (%):

                                                                                                    (5.2)

Теоретически возможную производительность скипового подъемника (возможное  число подач) определяют из соотношения (подач/сутки):

                                                                                                  (5.3)

где: t_п  – время подъема одной подачи (с):

                                     t_п= n_ж(t_п.ск.+ t_ж)+ n_к(t_п.ск.+ t_к),                                     (5.4) 

 

 

где: t_п.ск – время подъема скипа на колошник (t_п.ск= 35¸50 с [4], и в каждом конкретном случае определяется путем построения графика движения, учитывающего длину подъемника, скорость движения, время разгона в начале пути и торможения в конце);

        t_ж и t_к – время остановки скипа при загрузке соответственно железорудной части шихты (t_ж= 15-20 с) и кокса (t_к= 12-15 с) [4] в скип; 

       n_ж и n_к – соответственно число скипов  железосодержащей части шихты и кокса в подаче.

Тогда:                         t_п= 2(43_.+ 17)+ 2(43_.+ 15)=230 с

                 подач/сутки

Потребное или необходимое число  подач (Z_н) определяют по заданной суточной производительности доменной печи (П_сут). При этом с учетом величины удельного расхода кокса А(т/т) и железосодержащей шихты на 1 т чугуна G (т/т) суточный расход кокса М_к определяется как М_к=А×П_сут(т/сут) (А принимают равным 0,35-0,50 т/т), а суточный расход железосодержащей шихты М_ж= С×П_сут (т/сут) (С принимают равным 1,75-2,1 т/т).)

  Псут=Пц.сут/6

где: Пц.сут – производительность доменного цеха в сутки (формула 3.6)

        6 – число печей в доменном  цехе

  Тогда:         Псут=15243/6=2540,5 т/сут

                       М_к =0,45×2540,5=1143 т/сут 

                     М_ж= 1,9×2540,5=4827 т/сут

Необходимое число подач по коксу (железосодержащей шихте) составит (подач/сутки):

                                                ,                                           (5.5)

где: М_к(ж) – масса кокса (железосодержащей шихты) в скипе, т.

Для определения величины коэффициента загруженности подъемника берут бóльшую величину числа подач.

Массу материала в скипе находят  из выражения:

                                                m_к(ж)= V_ск×g_а(к) ×К_з,                                               (5.6)

где: V_ск – вместимость скипа, м³;

        К_з– коэффициент заполнения скипа (0,85);

          g_а(к) – насыпная масса i-того материала, т/м³(для кокса g_к=0,45; для агломерата g_а=1,9; для окатышей g₀=1,9т/м³ ) [4].

Тогда:            m_к= 9,79×0,45×0,85=3,74 т

             m_ж= 9,79×1,9×0,85=15,81 т

           подач/сутки

           подач/сутки

                       

 

6. Оборудование для уборки чугуна  и шлака

 

В современных доменных печах для  транспортировки жидкого чугуна и шлака от доменной печи широко применяют чугуновозы и шлаковозы, которые для заполнения устанавливают под сливными носками желобов литейного двора. Уборка чугуна производится по графику и начинается с выпуска его из печи. Число выпусков чугуна в сутки зависит от вместимости доменной печи [4]. Вместимость печи, м³ – 1000; 1000-1700; 2000; 2700; 3000; 5000; число выпусков – 4-5; 6-7; 8-12; 14-16; 18-20; 20-24. Продолжительность выпусков – 25¸60мин.

Чугуновозы состоят из футерованных огнеупорным кирпичом ковшей, несущих рам (платформ) и ходовых тележек железнодорожного типа. Тепловозом или паровозом их отвозят в сталеплавильные цехи для заливки передельного чугуна в миксер или непосредственно в сталеплавильные агрегаты, либо их отправляют на разливочные машины для разливки чугуна в чушки.

Различают три основных типа чугуновозов: с ковшами конической (вместимость 80т), грушевидной (вместимость 100 или 140 т) и сигарообразной (миксерного типа, вместимость 150, 420 и 600т) формы.

Устройство чугуновозов, их преимущества и недостатки подробно рассмотрены в работах [1, 2, 4, 5].

Шлаковозы, как правило, содержат литую из чугуна или стали емкость для шлака, опорное кольцо для чаши, раму с лафетами, две двухосные ходовые тележки железнодорожного типа и предохранительные устройства. В них транспортируют жидкий шлак от доменной печи к отдельно стоящим агрегатам грануляции или к шлаковому отвалу (ковшовая уборка) для переработки его в различные строительные материалы. Шлаковозы, как и чугуновозы, перемещают по железнодорожным путям обычно тепловозами.

В случае применения агрегатов для  придоменной грануляции шлака (бесковшовная уборка) необходимость в транспортировании жидкого шлака шлаковозами отпадает.

Различают два основных типа шлаковозов: с одной чашей (одночашевые) и с двумя чашами (двухчашевые). Шлаковозы  каждого типа обычно имеют механизм опрокидывания чаш. Привод механизма опрокидывания – электрический. В отечественных доменных цехах получили широкое применение шлаковозы с одной чашей вместимостью 11, 16 и 16,5 м³.

Более подробно вопросы конструкции  шлаковозов освещены в работе [4].

 

6.1 Определение необходимого количества чугуновозных ковшей

 

Наиболее распространены в доменных цехах чугуновозы открытого типа

с грушевидным  ковшом – емкостью, которая обеспечивает минимальные потери тепла.

Необходимое количество (n_к) открытых грушевидных чугуновозных ковшей (парк ковшей) определяют по формуле [4] (шт):

                                           n_к = n_об. +    n_рем. +   n_рез.,                                           (6.1)

где: n_об.,   n_рем. и   n_рез – число ковшей, находящихся в обороте, ремонте и резерве соответственно.

Число ковшей, находящихся в обороте, (шт):

                                                                                           (6.2)

где: П_сут – суточная производительность печи, т/сут;

       n_п – число печей в цехе, шт;

       t_об – длительность цикла оборота ковша (5¸7 час);

       К_н – коэффициент неравномерности выпусков чугуна (1,25);

     V_k – номинальная емкость ковша, т;

       K_з    – коэффициент заполнения ковша чугуном (0,8).

Тогда:

Число ковшей, одновременно находящихся  в ремонте, (шт):

                                                                             (6.3)

где: t_х.р. и  t_г.р.– продолжительность холодного и горячего ремонтов соответственно, час;

         m_ф – стойкость футеровки (число наливов) между холодными ремонтами, шт;

        n_г.р.– число горячих ремонтов, проводимых за одну кампанию между холодными ремонтами (капитальными) и горячими, составляет соответственно 350 и 115-120 наливов; продолжительность ремонтов соответственно около 100 и 8 часов [9].

Тогда:         

Число резервных ковшей в соответствии с нормами технологического проектирования определяют как (шт):

                                           ,                                 (6.4)

где: – максимальная производительность одной печи, т/сут.;

        m_в.ч.  – число выпусков в сутки на печи с максимальной производительностью. Примерное число выпусков чугуна (m_в.ч.) в сутки на печах с одной леткой составляет 8¸10, при двух летках – 10¸14; при трех-четырех летках – 15¸20 [4] в зависимости от вместимости доменной печи (см. п. 2.6.).

 Тогда:         

 n_к = 50 +    4 +   14 = 68шт;

6.2 Определение необходимого числа  чугуновозных ковшей

       миксерного типа

 

Число чугуновозных ковшей миксерного типа рассчитывают аналогично числу  грушевидных чугуновозных ковшей, при  этом стойкость футеровки холодными (замена футеровки) и горячими (ремонт горловины и футеровки в месте  падения струи чугуна) ремонтами  принимают соответственно равной 600 и 170¸200 наливов. Длительность горячего ремонта составляет 8 часов, а холодного, по опыту одного из отечественных заводов, 450 часов [4].

 

 

 

6.3 Определение потребного числа шлаковозов

 

Число шлаковозов при ковшовой уборке шлака в доменном цехе определяют по формуле [4] (шт):

                                              n_шл. = n_об. + n_рем + n_рез.,                                        (6.5)

где: n_об., n_рем, n_рез – число шлаковозов, находящихся соответственно в обороте, в ремонте и в резерве.

Число шлаковозов, находящихся в обороте, равно (шт):

                                                                      (6.6)

где:    n_п    – число доменных печей в цехе;

          K_н– коэффициент неравномерности выпусков шлака (1,25);

          Q – суточный выход шлака с одной печи, т/сут.(можно принимать  Q = 0,45П_сут.);

          t_об. – продолжительность цикла оборота ковша, час;   

         V_ш.к.– вместимость шлакового ковша (11, 16 или 16,5 м³); d – плотность жидкого шлака (около 1,6 т/м³);