Расчет производительности металургического оборудования

 

Для бункеров с относительно малым  углом a, которые используют в доменных цехах (рис. 2.6, б) скорость истечения равна, (м/с):

                                                                                         (4.5)

где :R – гидравлический радиус отверстия истечения (м):

                                                                                                               (4.6)

где: L – периметр горловины бункера, м;

       F – площадь отверстия истечения (м²) с учетом среднего размера типичных кусов насыпного материала d_ср (табл. 2.2), для прямоугольного отверстия равна (м²):

                                                 F = (A – d_ср)×(B - d_ср),                                       (4.7)

где: А и В – длина и ширина отверстия бункера, (м):

                                               A » K (d_max + 0,08)×tgj,                                      (4.8)

где: d_max – максимальный размер типичного куска, м (табл. 4.2);

       j – угол естественного откоса материала в покое (табл. 2.1);

       K – опытный коэффициент (принимают [3, 5] K = 2.4 ¸ 2,6).

 L = 2(А+B)                                                     (4.8.1)

Тогда: A » 2,4 (0,16 + 0,08)×tg50=2,4*0,24*1,19=0,685м

            F = (0.685 – 0.11)*(1.9 – 0.11) = 0.575*1.79 = 1.029   

 

П_б = 3600*1,029× 0,57× 1.72 = 3631 т/час;                                         

 

   Таблица 4.2

    Крупность типичных кусков насыпных материалов [3]

 

Материалы	Размер типичных кусков, мм
	минимальный,	максимальный,	средний
Кусковые, среднекусковые	60	160	110
Мелкокусковые	10	60	35
Зернистые, крупнозернистые	2	10	6

 

Формула (4.8) применима при углах естественного откоса материала, равных 30-50^°, и размере кусов материала до 0,3 м.

Размер выходного отверстия  должен быть не менее 3d_ср [5] .

На каждой доменной печи обычно имеется  два коксовых бункера, а иногда четыре; их общую емкость принимают из расчета 0,7м³ на 1м³ полезного объема печи. Вместимость бункеров для рудных материалов принимают из расчета 2,5м³ на 1м³ полезного объема печи.

Число бункеров агломерата (кокса) для  доменной печи определяют по выражению (шт):

                                                                                                     (4.9)

где: V_а(к) – объем агломерата (кокса) (м³) для заданного запаса работы За(к),ч;

        V_б – геометрическая вместимость бункера, м³;

        K_и – коэффициент использования

геометрического объема бункера (K_и = 0,8).  

Объем агломерата (кокса) для заданного запаса работы За(к) находят из выражения:

                                                                                            (4.10)

где: Q_а(к) – расход агломерата (кокса) на доменной печи (м³/ч):

                                                                                 (4.11)

где:   V_n – полезный объем печи, м³; КИПО – коэффициент использования полезного объема печи (см. п. 2.2);  

        b_a(к) – коэффициент расхода агломерата (кокса) на 1т чугуна;

        g_а(к)  – насыпная масса агломерата (кокса), т/м³.

Действительную  норму запаса агломерата (кокса) уточняют по выражению (час):

                                                                                               (4.12)

Тогда:                 

                             

                             

          

4.3 Определение производительности ленточного конвейера.

 

Ленточными конвейерами транспортируют кокс, руду, агломерат и окатыши  с последующей их загрузкой в  соответствующие бункера бункерной  эстакады.

Производительность  ленточного  конвейера  определяют  по формуле [1, 7] (т/час):

                                                                                       (4.13)

где: В – ширина ленты, м (должна быть не менее:

                                      В = 2d_max+ 0,2 [7];                                              (4.14)

где: d_max – максимальный размер типичного куска, м;

       v – скорость движения ленты, при транспортировке кокса v = 1,5-2,0 м/с;  при  транспортировке  руды v = 2,0-3,15 м/с [3]);

       g – насыпная масса материала, т/м³;

       j – угол естественного откоса материала в покое, град.

Тогда:                 т/час

 

 

4.4  Определение производительности вагон-весов

 

Производительность вагон-весов, транспортирующих шихту (кроме кокса) к доменному подъемнику и засыпающих ее в скип главного подъема, зависит от их грузоподъемности и организации совместной работы с доменным подъемником.

Среднюю часовую производительность вагон-весов определяют [1, 4] как (т/час):

                                                                                         (4.15)

где: m_в – грузоподъемность вагон-весов, т;

       K – коэффициент заполнения карманов (принимают K = 0,9 [4]);

       t_ц – длительность цикла работы вагон-весов, с. Длительность цикла включает время набора материалов из бункеров и их разгрузки в скип, перегружения от скиповой ямы к соответствующим бункерам и обратно и время простоя в ожидании скипов.

Тогда: т/час

 

4.5 Определение производительности барабанных питателей

 

Производительность  барабанного питателя, выдающего  сыпучие материалы из бункеров в  вагон-весы, рассчитывают по формуле [4] (т/час):

                                          ,                                (4.16)

где: h – высота разгрузочной щели (0,25¸0,35 м);

        l – рабочая длина барабана (1,885 м);

        D – диаметр барабана (1,524 м);

        w – угловая скорость вращения барабана (0,167с^-1);

        g – насыпная масса материала, т/м;

       K – коэффициент заполнения щели материалом (K_з= 0,7).

Тогда:             = 480,89 т/час

 

4.8 Определение производительности вибрационного грохота

      и эффективности грохочения материалов

 

В доменных цехах вибрационные грохоты  используют для отсева мелкой фракции  шихты (руды, агломерата, окатышей, кокса) при выдаче их из бункеров эстакады.

 

 

Для определения производительности грохота вначале рассчитывают эффективность  грохочения [1, 5]:

                                                                                           (4.17)

где: a – содержание мелочи в исходном материале, %;

        b – содержание мелочи в готовом продукте, %.

                                                                                    (4.18)

                                                                                      (4.19)

где: Q_и – количество исходного материала;

       Q_м.о. – количество мелочи, удаляемой в отсев;

       Q_м.п. – количество мелочи, оставшейся в готовом продукте.

Тогда:              

                         

                          

Производительность грохота по надрешетному продукту П_пр можно определить как [1,3] (т/час):

                                                     ,                                       (4.20)

где: a и b – в долях единицы;

        П_п – производительность грохота по питанию, т/час, которую определяют из выражения:

                                                     П_п = q×B×L×g,                                                 (4.21)

где: q_п  – удельная производительность по питанию, м³/м²×час;

        B – расчетная ширина сита, м;

        L – рабочая длина сита, м;

        g  – объемная масса материала, т/м³.

При этом используют выражения: (при этом а ³ 10 мм ); где а – размер ячеек (щели) сита, мм.

Тогда:                       

                                   П_п = 29,39×2×5×0,5=146,95 т/час    

                                    т/час

Для случая, когда указанные выше параметры неизвестны, производительность грохота определяют по известной  скорости движения материала по ситу грохота [3,5] (т/час):

                                                   П_гр = 3600B× h× g× v_д,                                      (4.22)

где: B – ширина грохота, м;

       h – высота слоя материала, м;

      g – объемная масса материала, т/м³;

    v_д – скорость движения материала по ситу грохота, м/с.

Скорость движения материала по ситу определяют из выражения (м/с):

                                                   v_д = w×r×sin(d + l),                                         (4.23)

где: w – угловая скорость колебаний короба, с^-1;

        r – амплитуда колебаний (эксцентриситет вала вибратора), м;

       d  – угол наклона сита, град;

       l – угол подбрасывания частиц материала на сите, град.

Тогда: v_д = 76,45×0.005×sin(22 + 20)=76.45*0.005*sin42 = 382.25*0.6691 = 0.255 м/с

            П_гр = 3600× 2× 0.25× 0.5× 0.255 = 229.5 т/час

 

4.9 Определение загруженности подъемника  коксовой мелочи

 

Мелкую фракцию кокса, выделенную после отсева на виброгрохотах, направляют в скип подъемника коксовой мелочи.

Возможная производительность подъемника коксовой мелочи [1,6] (т/сутки):

                                                                         (4.24)

где: V – геометрическая вместимость скипа, м³ (см. п.2.5.1);

        g – объемная масса коксовой мелочи (принимают равной 0,6¸0,8 т/м³ [3);

      K_з – коэффициент заполнения скипа;

       t_ц – время цикла работы скипа, (с):

                                                           t_ц=t_д+ t_п,                                                  (4.27)

где: t_д – время движения скипа, с;

         t_п – время пауз, с.

Тогда:                                   t_ц=t_д+ t_п,=48+16=64с;

                                             т/сутки    

Необходимая производительность подъемника (т/сутки):

                                                                                                 (4.25)

где: a – коэффициент отсева мелочи (a =0,1);

       М_к – суточный расход кокса, т.

Тогда: т/сутки

Загруженность подъемника коксовой мелочи (%):

               (4.26)

 

 

5. Системы подачи шихты на  колошник

 

В настоящее время применяют  две системы подачи шихты на колошник доменной печи к ее загрузочному устройству – скиповую (рис. 5.1) и конвейерную (рис. 5.2).

Скиповая система (скиповый подъемник) (рис. 5.1) включает наклонный мост 5, два перемещающихся по рельсам 7 моста скипа 3, скиповую лебедку 1 и систему канатов 4, и блоков. Наклонный мост имеет две опоры – фундамент скиповой ямы 6 и колонну 2 (пилон). Угол наклона моста к горизонту a = 47-54^°, а на участке скиповой ямы – до 60^°. Скипы соединяют канатами с барабаном скиповой лебедки, расположенной в машинном зале под наклонным мостом таким образом, что обеспечивается уравновешивание скипов; при движении груженого скипа вверх порожний скип опускается вниз, в скиповую яму. Загрузка материалов в скип 3б производится в скиповой яме 6, разгрузка – на колошнике, где материал подается в приемную воронку загрузочного устройства за счет опрокидывания (наклона) скипа 3а вследствие того, что передние скаты скипа движутся по основному рельсовому пути, а задние – по дополнительным рельсам широкой колеи, загибающимся вверх. Время подъема (опускания) скипа составляет 35-40 с, скорость движения по мосту – 3-4 м/с [4].