Основы проектирования и оборудования цехов (стр. 4 из 7)

3.1 Расчет оборудования печного пролета

3.1.1 Расчет количества дуговых электросталеплавильных печей

Для производства 1,4 млн.т шарикоподшипниковой и конструкционной марок стали в год выбираем 100-тонные электропечи с одношлаковым процессом. Расчет ведем согласно рекомендациям, изложенным в [1].

Количество печей рассчитывается по формуле

, (1)

где QЦ – годовая производительность цеха (литых заготовок или слитков), т/год, QЦ = 1,4 млн.т/год (по условию задания);

Т – средняя продолжительность плавки, ч;

Ф – фонд времени работы печи, сут./год;

М – масса одной плавки по жидкому металлу, т, принимаем М=100 т;

В – выход годного по цеху, %.

Средняя продолжительность плавки (Т) складывается из следующих стадий

, (2)

Продолжительность заправки печи

для печей, работающих одношлаковым процессом, принимаем

= 5 мин.

Продолжительность завалки шахты принимаем

= 5 мин.

Продолжительность подвалок 5 мин.

Продолжительность операций по наращиванию электродов принимаем

= 5 мин.

Продолжительность расплавления (

) складывается из времени расплавления шихты при включенной печи (

) и времени, необходимого для технологических операций, выполняемых при выключенной печи (

) – подвалка шихты, сталкивание кусков шихты в колодцы для предотвращения поломки электродов

Продолжительность расплавления при включенной печи рассчитывается по формуле

, (3)

где Wэл. – фактический удельный расход электроэнергии на расплавление, МДж/т завалки (кВт∙ч/т). 1 кВт∙ч = 3,6 МДж. Принимаем Wэл. = 420 кВт∙ч/т = 116,66 МДж/т;

– электрический КПД печной установки. Принимаем

= 0,9;

– коэффициент, учитывающий полноту использования тепловой энергии на нагрев, плавление и перегрев над ликвидусом металла и шлака. Принимаем

= 0,815;

Pпот. – мощность тепловых потерь на 1 т металлошихты на расплавление, для 100-тонной печи (Pпот.)100 = 190 МДж/т∙ч;

Pср. – средняя активная мощность, подаваемая в печь при расплавлении, мВт. Принимаем для высокомощной печи Pср. = 0,65S, где S – установленная мощность трансформатора, кВА. Для 100-тонной печи ДСП-100И7 [2, c. 47, таблица 3] S = 80000 кВА. Pср. = 0,65∙80000 = 52000 мВт;

G – масса жидкого металла, т. Принимаем G = 100 т;

в – выход жидкого металла на 1 т лома (на 1 т жидкого металла требуется 1,15 т лома), т. Принимаем в = 0,87;

Wк – энергия, выделяющаяся при окислении компонентов шихты газообразным кислородом, МДж/т (Wк определяется из соотношения Wк = Q∙V, где Q – энергия, выделяющаяся при вдувании 1 м3 кислорода, принимаем Q = 10 МДж/м3; V – удельный расход кислорода, м3/т, по практическим данным принимаем V = 25 м3/т). Принимаем Wк = 250 МДж/т.

Wткг – дополнительная энергия, вносимая при сжигании топлива с помощью топливно-кислородных горелок, МДж/т. По практическим данным принимается расход природного газа на уровне V = 8 м3/т (при теплотворной способности

= 35 МДж/м3). Принимаем Wткг = 280 МДж/т;

принимаем равной 5 мин.

мин.

Продолжительность окислительного периода при плавке стали одношлаковым процессом принимаем

= 15 мин.

Продолжительность выпуска (

) из 100-т печи составляет 5 мин.

мин.

Количество рабочих дней принимаем по нормативным данным

Количество рабочих дней Ф = 313 сут./год.

Выход годного определяется из соотношения

(4)

где Q – годовое производство стали в слитках или заготовках, т/год. Принимаем Q = 1400000 т/год (по условию задания);

G0 – общий расход скрапа (металлошихты) по ЭСПЦ, т/год. Принимаем G0 = 1460000 т/год.

печи. Принимаем 2 печи.

3.1.2 Техническая характеристика установленных в печном пролете ДСП

Приводим характеристики печей, согласно данным [2, с. 47].

В таблице 1 представлена техническая характеристика ДСП, установленной в цехе.

Таблица 1 – Техническая характеристика ДСП

Показатели	Значение
Номинальная вместимость, т	100
Диаметр кожуха на уровне откосов, мм	6700
Номинальная мощность трансформатора, кВА	90000
Число фаз	3
Первичное напряжение, кВ	35,0
Пределы вторичного напряжения, В	829-300
Число ступеней вторичного напряжения	22
Максимальный ток в печи, кА	80,0
Диаметр графитированного электрода, мм	610
Диаметр распада электродов, мм	1400
Удельный расход электроэнергии, кВт.ч/т	420

3.1.3 Определение параметров печного пролета

Приблизительно длину цеха можно рассчитать из выражения

(5)

где Z – количество печей в цехе. Из [п. 2.1.1] Z = 2;

LП – расстояние между осями печей, м. Принимаем LП = 40 м;

LТ – расстояние между торцами цеха и осью крайней печи, м. Принимаем LТ = 25 м.

м.

Ширина – 30 м.

3.1.4 Размещение печных подстанций и печных трансформаторов

При расположении трансформатора на отметке 0,000 есть опасность попадания металла на трансформатор. Целесообразнее размещать трансформатор на уровне рабочей площадке.

Размещение трансформатора в печном пролете показано на рисунке 9.

Рисунок 9 – Расположение печного трансформатора.

3.1.5 Расчет количества кранов

Грузоподъемность кранов, обеспечивающих работу печного пролета, определяется весом печных трансформаторов, и для печи с номинальной вместимостью 100 т, составляет 180/63/20.

Количество кранов печного пролета n определяется из соотношения

, (6)

где N – количество плавок по цеху за сутки, шт. Принимаем

шт;

Tкр. – задолженность крана на одну плавку (время на каждую операцию крана), мин/пл.;

К – коэффициент, учитывающий неравномерность работы печей. Принимаем К = 1,2.

– коэффициент использования крана, по нормам ГИПРОМЕЗа. Принимаем

Задолженность крана печного пролета (Tкр.) складывается из продолжительности следующих видов работ:

- подъем 2-х груженых бадей со скраповоза

и их подачи к печи t1 = 9 мин;

- разгрузка бадей в печь t2 = 6 мин;

- возврат 2-х порожних бадей к проему

и установка их на скраповоз t3 = 9 мин;

- подача новых электродов на печь и удаление

старых электродов t4 = 10/6 мин;

- перепуск электродов t5 = 5/6 мин;

- подача инструмента и электродов к печи t6 = 5 мин;

- простои на планово-предупредительные

ремонты и осмотры t7 = 150/N мин.

Простои на планово-предупредительные ремонты и осмотры включают в себя: