1 Расчет годовой производительности цеха

Прежде чем рассчитать производительность конвертера, необходимо обосновать технологические особенности выплавки стали и, в связи с этим, определить продолжительность плавки.

В задании предлагается работа конвертера с удельным расходом чугуна, равным 780 кг/т годной стали. Известно, что расход металлошихты в кислородно-конвертерном процессе составляет 1120-1160 кг/т. Принимаем в 1130 кг/т, в том числе расход ферросплавов - 15 кг/т. Тогда расход металлолома в металлошихте составит

1130 - (780 + 15) = 335 кг/т годного.

В этом случае расход металлолома и чугуна в металлозавалке соответственно составят

и

где 1115 = 780 + 335 – масса металлозавалки, кг/т.

Известно, что замкнутый тепловой баланс кислородно-конвертерной плавки можно получить при доле лома в шихте в пределах 22-25%. В нашем случае доля лома в шихте составляет 30,04%, а поэтому недостаток тепла в процессе необходимо компенсировать путем предварительного подогрева лома.

Рассчитаем необходимое количество угля.

Принимаем следующий химический состав используемого чугуна:

С = 4,4%; Mn = 0,32; Si = 0,44.

Избыточное тепло чугуна Q_изб рассчитывается на 100 кг чугуна. Во время продувки выгорит следующее количество основных примесей чугуна:

Q_изб = 10³·[(8,35-0,1·В)·Si + 1,6·Mn + 3,8·C + 2 + 0,0195·t_чуг] –

– [(0,44 + 0,64·В)·Si + 0,17·Mn + 0,785·С + 20,4]·t_м, (1.1)

где знаки элементов – окислившееся их количество, % от веса чугуна,

В – желаемая основность шлака (CaO/SiO₂) = 3;

t_чуг – температура заливаемого чугуна, t_чуг = 1420 ⁰С;

t_м – температура металла на выпуске, t_м = 1610 ⁰С.

Q_изб = 10³·[(8,35-0,1·3)·0,44+1,6·0,32+3,8·4,4+2+0,0195·1420] –

– [(0,44+0,64·3)·0,44+0,17·0,32 + 0,785·4,4 + 20,4]·1610 =

= 10299,65 ккал/100кг чугуна.

Величина охлаждающего эффекта лома:

q_л = С^л_тв · t^л_пл + q_скр + (t_м – t^л_пл) · С^л_ж, (1.2)

где С^л_тв – теплоемкость плавления лома, равная 0,167 ккал/(кг∙град);

t^л_пл – температура плавления лома, ^оС (принимается равной

температуре плавления выплавляемой стали);

t^н_л – температура лома после прогрева;

q_скр – скрытая теплота плавления лома, равная 68 кДж/кг;

t_м – температура металла в конце продувки, ^оС;

С^л_ж – теплоемкость расплавленного лома, равная 0,2 ккал/(кг∙град).

q_л = 0,167 · 1529 + 68 + (1610 – 1529) · 0,2 = 339,5

При таком избытке тепла чугуна и охлаждающем эффекте лома расчетный расход лома (на 100 кг металлозавалки) составит:

G^р_л. = , (1.3)

где q_л – охлаждающий эффект лома, ккал/кг;

G^р_л = 10299,65 / (339,5 + 0,01 · 10299,65) = 23,28 % лома.

Разность между фактическим расходом лома и расчетным.

∆G = G^ф_л - G^р_л;

∆G = 30,04 – 23,28 = 6,76 % лома

Таблица 1 – Химический состав теплоносителя, %

	Содержание элементов
	СP	HP	SP	OP	NP	WP	AP
Уголь	66	4,7	0,5	7,5	1,8	8,5	11

Q_нед = ∆G · q_л = 6,76 · 339,5 = 2295,02 ккал

Q^р_н = 81· C + 246 · H – 26 · (0 – S) – 6 · W = 81·66 + 246 · 4,7 – 26·7,5 +

+ 26 · 0,5–6 · 8,5 = 6269,2 ккал/кг угля

Принимаем величину усвоения теплоты от сжигания угля равной 28%, расход угля составит:

q_уголь= Q_нед/ŋ · Q^р_н = 2295,02/0,28·6269,2 = 1,31 кг/100кг металлозавалки.

Принимаем удельную интенсивность продувки 3м³/(т·мин), а удельный расход кислорода 54 м³/т. В этом случае затраты времени по периодам плавки и в целом на процесс принимаем следующие, мин:

1. Завалка лома 4

2. Прогрев 6

3. Заливка чугуна 4

4. Продувка (54:3) 18

5. Отбор проб на хим. анализ и замер температуры металла 4

6. Слив металла 6

7. Наводка гарнисажа и слив остатков шлака 6

8. Подготовка конвертера и неучтённые задержки 3

Итого: 51 мин (0,85 ч.)

Годовая производительность кислородно-конвертерного цеха определяется по формуле:

_(1.4)

где k – доля простоев;

τ – продолжительность одной плавки, ч;

m – выход годного;

T – емкость конвертера, т.

Рассчитаем количество текущих простоев при работе трех конвертеров.

Стойкость футеровки примем 4000 плавок.

Межплавочные простои примем равным 4%. Тогда от холодного до холодного ремонта конвертера составит:

141,7 + 141,7 · 0,04 = 147,4 сут.

На основе данных расчётов составим таблицу ремонтов конвертеров и соответственно узнаем кол-во простоев.

Таб лица 2 – График ремонтов конвертеров 350т

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	30	28	31	30 ремонт с 22 по 28	31	30	31	31 ремонт с 17 по 23	30	31	30	31 ремонт с 12 по 18
2	ремонт с 2 по 8			ремонт с 29 по 6				ремонт с 24 по 30				ремонт с 19 по 26
3			ремонт				ремонт				ремонт

Итого: :10 ремонтов по 7 сут., итого 70 сут. простоя

Выход жидкой стали и годного (из жидкого при разливке на МНЛЗ) от металлической завалки принимаем соответственно равным 0,93 и 0,98. Тогда выход годного из металлозавалки составит:

m = 0,93·0,98 = 0,9114 (или 91,14%).

Производительность цеха при двух работающих конвертерах составит:

Масса плавки по жидкой стали составляет:

М_ж = 350 · 0,93 = 325,5 т.

Масса плавки по годным слиткам составляет:

М_сл = 350 · 0,9114 = 319 т.

Максимальное количество плавок в сутки составит:

Тогда максимальная суточная производительность цеха по годным слиткам составит:

А = 319·56,5 = 18014 т. ≈ 18014 т.