- •3. Технологическая часть проекта
- •3.1.Определение размеров 150 т печи
- •3.1.1.Размеры плавильного пространства
- •3.2. Расчет количества оборудования печного пролета
- •Расчет завалочных машин
- •3.3. Расчет количества оборудования шихтового пролета
- •Количество весовых тележек
- •Расчет ленточного конвейера.
- •Объем бункеров
- •3.4. Расчет количества технологического оборудования разливочного пролета
- •3.4.1. Расчет количества мнлз
- •3.4.2. Расчет количества разливочных кранов
- •3.4.3. Расчет количества разливочных ковшей.
- •3.4.4. Расчет количества шлаковых чаш и шлаковозов
3. Технологическая часть проекта
3.1.Определение размеров 150 т печи
Расчет ведем для дуговой электросталеплавильной печи номинальной емкостью 150 т.
Объем ванны.
Одна тонна жидкой стали занимает объем 0,14 м3, одна тонна жидкого шлака -0,333 м3 . Кратность шлака Ршлака/Рстали=0,07
Следовательно, ванна после капитального ремонта должна иметь объем: (150х0,14)+(150х0,07х0,333)=24.5 м3.
Глубина и диаметр ванны.
Примем следующие условия: - форма ванны – сфероконическая (рис.3.1)[2];
-уровень шлака в окислительный период плавки совпадает с уровнем порога загрузочного окна и с уровнем нижней кромки выпускного отверстия;
- отношение диаметра зеркала ванны к глубине ванны D/H =5
- высота сферической части ванны h1=0,2К[ 2].
Рисунок.-3.1. Расчет ванны ДСП с обозначениями принятыми в тексте
Рисунок.3.2. Профиль рабочего пространства и футеровки ДСП с обозначениями, принятых по тексту.
Объем ванны равен сумме объемов усеченного конуса и шарового сегмента:
Vв =πh2 /3(R2+rR+r2)+ π h1(r2/2+h12/6), м3 (3.1)
где: R –радиус зеркала ванны на уровне порога;
r - радиус шарового сегмента;
h2 – высота усеченного конуса.
Так как по условию D=5H; R=2,5H; h1=0,2H; h2=0,8H; d=D-2h2=3,4H; r=1,7H; то Vв=12,1H3, или 0,0968D3 (3.2)
Для объема 24.5 м3
- глубина ванны H=1238 мм ≈1240 мм;
- диаметр зеркала D=1240x5=6200 мм;
- диаметр сферической части ванны d=1240x3,4=4216 мм;
- высота сферической части h1=0,2x1240=248 мм;
- высота конической части h2=0,8x1240=992мм.
3.1.1.Размеры плавильного пространства
Поскольку уровень откосов на 100 мм выше уровня зеркала металла ванны, то диаметр плавильного пространства на уровне откосов составит[2]:
Dп.п=5300+200=5500 мм.
Высоту Н1 от порога до пят свода принимаем равной 0,42D, т.е.
Н1=5300х0,42=2226 мм.
Уклон стен принимаем равным 10% от высоты пят свода над уровнем откосов т.е 2226-100/10 ≈212.6 мм.
Диаметр плавильного пространства на уровне пят свода
D1=Dп.п+2х212.6=5924 мм.
Высота подъема для свода равна 1/8Dп.п т.е. h3=5500/8=687.5≈690 мм.
Толщина свода 300 мм. Расстояние от зеркала ванны до центральной части свода равно 2230+690=2920 мм.
Толщина футеровки
На уровне верхнего края откосов толщина стен равна 565 мм. Она формируется из 45 мм асбеста, 60 мм пеношамота и 460 мм магнезито-хромитового кирпича[2].
Толщина подины равна 545 мм. Футеровку подины образуют: порошок шамотный, асбест и кирпич шамотный, общая толщина перечисленных материалов составляет 85 мм; слой магнезитового кирпича -460мм[2].
Диаметр кожуха
Внутренний диаметр кожуха равен[2]
Dk=Dп.п+2δ; (3.3)
где δ – толщина футеровки, мм.
Dk=5500+2х1100=7700мм.
Поскольку кожух выполнен из стального листа толщиной 25 мм, то наружный диаметр кожуха Dк.н.=7700+2х25=7750 мм.
Выбор мощности трансформатора
Кажущаяся мощность трансформатора определяется из выражения:
кВА, (3.4)
где τ – продолжительность плавления номинальной садки (для печи ДСП-150 составляет не более 0ч 45 мин.
Рк =110*7.753,32/0.45=133785 , кВА.
По практическим данным для периода плавления
Рср.=0,8Рк=0,8х133785=107028 кВА (3.5)
Полезная мощность за период плавления
Pпол=Pср*cosφ*ηэл КВТ (3.6)
где cosφ и ηэл. – среднее значение для периода плавления
Рпол. =107028х0,85х0,90=81876 квт
Выбираем трансформатор ЭТЦНК-20000 имеющий мощность 120 МВА; вторичное напряжение 800 - 1225; число ступеней напряжения 26; напряжение питания 35кВ; сила тока при максимальной ступени напряжения 70 кА[4].
Согласно расчета теплового баланса плавки расход электроэнергии составляет 285кВт/ч, то выбранный трансформатор обеспечит расплавление 150 т завалки за 285*210=59850квт-ч. В первом случае выбранный трансформатор обеспечит плавление; (42750/81876)=0.52 часа или 52 минуты: во втором случае (59850/81876)=0.73 часа или 1час 13 минут.
Расчет диаметра электродов
Для трансформатора мощностью 120МВА вторичное напряжение 800В и сила тока 70 кА[2].
Диаметр электрода определяется по формуле
dэ.= , (3.7)
где I– сила тока, А;
- удельное сопротивление электрода при 500 0С, для графитизированных электродов =10 Ом/мм2м
К – коэффициент, для графитизированных электродов при постоянном токе К=2,1 Вт/см2 см
Принимаем dэ.=610 мм.
Сечение такого электрода равно 1912см2. Плотность тока составит 86986/1912=45,49 А/см2.
Допустимая плотность тока для электрода диаметром 610 мм равная 45.5 А/см2. Принимаем электроды высокого качества.
3.1.2.Расчет количества технологического оборудования печного пролета[3]
Расчет количества кранов в печном пролете
Для печей емкостью 150 т грузоподъемность завалочного крана (главный крюк) должна составлять 180т.
Таблица 3.1 – Расчет продолжительности плавки в ДСП.
№ п. п. |
Период плавки |
Продолжительность Мин. |
1 |
Завалка шихты |
4 |
2 |
Расплавление |
18 |
3 |
Окислительный период |
20 |
4 |
Выпуск |
3 |
5 |
∑ |
45 |
В целях достижения высоких технико-экономических показателей режим работы ДСП круглосуточный, без выходных дней, с остановками для ремонтов. Поэтому годовой фонд рабочего времени ДСП определяется суммарной длительностью остановок для проведения ремонтов:
N = 365 – ПКР – ПГР – ПХР,
где ПКР, ПГР, ПХР – годовая длительность капитальных, горячих и холодных ремонтов. По данным принимаем ПКР = 16сут/год, ПГР = 12сут/год, ПХР = 12сут/год. Годовой фонд рабочего времени ДСП составит
N = 365 - 16 - 12-12 = 325 сут/год.
Годовую производительность печи определяем по формуле:
где gЖ – емкость печи по массе жидкой стали, т;
а – выход годных слитков по отношению к массе жидкой стали, %;
N – годовой фонд рабочего времени, сут/год;
24 – число часов в сутках, ч/сут;
– продолжительность плавки, ч.
Выход годных слитков, а при разливке на МНЛЗ принимаем равным 95 %.
При рассчитанных выше параметрах плавки производительность одной 150-т ДСП составит:
24*150*95*325/100*1,1= 1010454 млн.т