ПРОЕКТ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ПОДИНЫ ШАХТНОЙ ПЕЧИ ФИРМЫ «ФУКС» С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭСПЦ В УСЛОВИЯХ СП ЧЕРМК «СЕВЕРСТАЛЬ»

Реализация комплекса мероприятий направленных на увеличение стойкости подины на ШП с 700 до 800 плавок.
Комментарий к мероприятию (за счет чего планируется снижение затрат)
1) Увеличение содержания MgO в шлаке за счет увеличения доломита с 2,8 кг/тн до 3,8 кг/тн (увеличение стойкости за счет МgO – содержащих материалов).
2) Замена коксовой пыли (КХП) на коксовую пыль ЭШОС, которая содержит доломитовую крошку (увеличение стойкости за счет МgO – содержащих материалов).
3) Внедрение системы автоматического вспенивания в зависимости от уровня шума. Реконструкция установок коксовдувания для 3-х линий подачи кокса.
4) Подбор огнеупоров (использование огнеупоров толщиной 55 см вместо 45см для оптимизация дизайна футеровки печи).
5) Закупка водоохлаждаемых блоков на стены подины (увеличение сто ...

Введение 4
1 Общая часть
1.1 Обоснование выбора темы 6
1.2 Назначение и характеристика ЭСПЦ. Технологическая схема 8
1.3 Исходное сырье, источники поступления, характеристика готовой
продукции, согласно ГОСТов и ТУ. Огнеупорные материалы для футеровки шахтной печи.
1.4 Конструкция и футеровка шахтной печи фирмы «Фукс». 12
Воздействия, оказываемые на футеровку. Способы повышения стойкости подины шахтной печи.
1.5 Технология выплавки стали марки 3сп в шахтной печи 20
1.6 Система автоматизации и метрологическое обеспечение процесса выплавки стали. Контроль качества получаемой продукции 22

2 Специальная часть
2.1 Расчет материального баланса выплавки стали марки 3сп 27
2.2 Расчет производительности шахтной печи фирмы «Фукс». 33
2.3 Способы повышения стойкости подины шахтной печи 34 фирмы«Фукс» с целью увеличения производительности ШП и ЭСПЦ

3 Организация производства и труда 35
3.1 Организация производства и труда в ЭСПЦ
3.2 Организация работ при проведении ремонтов оборудования 37
в ЭСПЦ

4 Экономика производства
4.1 Калькуляция себестоимости стали марки 3сп 38
4.2 Расчет экономической эффективности предлагаемого решения 42

5 Безопасность жизнедеятельности
5.1 Характеристика электросталеплавильного цеха с точки 45
зрения вредности и опасности. Анализ опасных и вредных
факторов в ЭСПЦ
5.2 Характеристика зданий и помещений ЭСПЦ по категориям 48 пожаро-взрывоопасности
5.3 Правила безопасности при эксплуатации 52
электроустановок ЭСПЦ
5.4 Анализ возможных аварийных ситуаций в цехе 54
5.5 Мероприятия по охране окружающей среды 57
5.6 Заключение 58
5.7 Литература 59

Введение
Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая роль в производстве качественной и высоколегированной стали. Благодаря ряду принципиальных особенностей этот способ приспособлен для получения разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием серы, фосфора, кислорода и других вредных или нежелательных примесей и высоким содержанием легирующих элементов, придающих стали особые свойства – хрома, никеля, марганца, кремния, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, циркония и других элементов.
Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства:
• использование для нагрева металла электрической энергии позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большо й скоростью до высоких температур
• ввод в печь большого количества легирующих добавок
• получение в печи восстановительной атмосферы, что предполагает малый угар легирующих элементов
• плавное и точное регулирование температуры металла
• более полное раскисление металла
• низкое содержание неметаллических включений
• получение стали с низким содержанием серы
• полный контроль и регулирование расхода тепла и изменение температуры металла при электроплавке при автоматизации производства
Шахтная печь лучше других приспособлена для переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления.
Печь-ковш применяется как промежуточный агрегат между плавильной печью и установкой непрерывной разливки стали.
Необходимые и продолжительные операции по обработке стали переходят из выплавки в следующий за ней процесс. Кроме того установки печь-ковш служат как буфер между процессами выплавки и разливки, в котором температура и химический состав стали удерживаются в узких границах допусков.
В агрегате печь-ковш сталь нагревается в ковше и доводится до необходимой температуры разливки. Нагрев происходит с помощью графитовых электродов по принципу электродуговой печи.
Для стали многих марок методы электроплавки остаются пока единственными. Это связано с тем, что в электрических печах можно получить высокую температуру без загрязнения печной атмосферы, создавать необходимую восстановительную среду и т. д. В дуговых сталеплавильных печах выплавляют инструментальные, конструкционные, подшипниковые, нержавеющие и кислотоупорные, трансформаторные, прецизионные, жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.
Основными компонентами плавки стали в шахтных печах по принятой для ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь» технологии, является металлический лом и жидкий или твердый чугун. При использовании в шихте до 30% жидкого чугуна потребность в ломе и чугуне соответственно составляет около 1250 тыс.т. и 525 тыс.т. в год.

0,024+0,0096=0,0336 0,0005+0,0005=0,001 0,0098+0,0131=0,0229
3,00+1,286=4,286
Всего 3,575 кг 8,207 кг
4150. Состав шлака без оксидов железа:
Поступает SiO2 из:
Металлошихта 0,508
Магнезитохромитовый кирпич 0,0018
Магнезитовый кирпич 0,0084
Магнезитовый порошок 0,0419
Известь 0,105
Плавиковый шпат 0,0084
Доломит0,0112
Итого 0,676
Поступает СаО из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0006
Магнезитовый кирпич 0,0073
Магнезитовый порошок 0,0262
Известь 2,500
Плавиковый шпат 0,0011
Доломит 0,308
Итого 2,843
Поступает MgO из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0198
Магнезитовый кирпич 0,252
Магнезитовый порошок 0,9431
Известь 0,098
Доломит 0,2016
Итого 1,245
Поступает Al2O3 из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0012
Магнезитовый кирпич 0,0045
Магнезитовый порошок 0,0083
Известь 0,013
Плавиковый шпат 0,00054
Доломит 0,0112
Итого 0,039
Поступает Р2О5 из:
Металлошихта 0,0229
Итого 0,0229
Поступает S из:
Металлошихта 0,001
Известь 0,0034
Плавиковый шпат 0,0005
Итого 0,0049
Поступает Fe2O3 из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0030
Магнезитовый кирпич 0,0056
Магнезитовый порошок 0,0105
Известь 0,0098
Плавиковый шпат 0,0022
Доломит 0,0017
Итого 0,0328
Поступает Cr2O3 из:
Магнезитохромитовый кирпич 0,0036
Итого 0,0036
Поступает MnO из:
Металлошихта 0,0336
Итого 0,0336
Таким образом, определен состав шлака без оксидов железа.
Масса шлака без оксидов железа, равная 4,878 кг, составляет 87,77%, а общая масса шлака:
Lшл=4,878 /0,8777=5,557 кг
Масса оксидов железа в шлаке равна 5,557-4,878=0,679 кг, из которых
Fe2O3 составит 0,169 кг и FeO составит 0,507 кг.
5) Состав шлака периода расплавления
Таблица 6 - Конечный состав шлака
SiO2
CaO
MgO
Al2O3
Cr2O3
S
MnO
P2O5
Fe2O3
FeO
кг
0,676
2,843
1,245
0,039
0,0036
0,0049
0,0336
0,0229
0,199
0,598
%
12,16
51,16
22,23
0,69
0,064
0,088
0,6
0,41
3,55
10,7
Основность шлака равна (согласно таблице 4)
В= СаО/SiO2 (2)
В=51,16/12,16=4,2
Окислится железа, кг:
До Fe2O3……..0,169-0,0328=0,2018
До FeO………..0,322
где 0,0335 – поступление Fe2O3 в шлак.
Поступило железа из металла в шлак:
0,086*112/160+0,322*56/72=0,0602+ 0,25=0,3102 кг,
6) Выход годного составит:
99,8-4,635-0,3102-0,4=94,454 кг,
где 99,8 – масса металлической части шихты, кг;
4,635 – угар примесей, кг;
0,3102 – потери железа на образование оксидов железа в шлаке, кг;
0,4 – количество железа уносимого шлаком, кг.
7) Расход кислорода на окисление железа
Определяется как разность между массами оксида и исходного элемента) равен: (0,322-0,25)+(0,086-0,0602)=0,072+0,0258=0,099 кг,
8) Расход кислорода на окисление всех примесей равен:
3,575+0,099=3,674 кг ,
Принимая коэффициент усвоения кислорода равным 0,9, определим потребное количество кислорода на 100 кг шихты:
3,674/0,9=4,082 кг,
9) Количество азота, сопутствующее кислороду :
4,082*77/21=14,967 кг,
10) Химический состав отходящих газов
Определяется с учетом, что углерод окисляется до СО на 90%, до СО2 на 10%, а расход электродов на плавку составляет 0,2 кг/т.
С образованием оксида углерода сгорает углерода
0,2*0,9=0,18 кг,
и образуется СО:
0,18*28/12=0,42 кг СО,
С образованием СО2 сгорает углерода
0,2*0,1=0,02 кг С,
и образуется СО2:
0,02*44/12=0,073 кг СО2,
Для горения углерода электродов требуется кислорода:
(0,42-0,18)+(0,073-0,02)=0,293 кг,
Кислороду сопутствует азот в количестве:
0,293*77/21=1,074 кг,
Определим состав и количество выделяющихся газов, заполнив таблицу 7:
Таблица 7 – Состав и количество выделяющихся газов.
Наименование
Кг
%
СО2
0,499+0,073=0,572
2,83
СО
2,847+0,42=3,267
16,16
О2
0,342
1,6
N2
14,97+1,074=16,04
79,41
Всего
20,221
100,00
Материальный баланс периода расплавления:
Таблица 8 – Материальный баланс периода расплавления.
Поступило
Кг
Получено
Кг
Чугун передельный
24,8
Металл
94,454
Лом
75
Потери металла со шлаком
0,400
Известь
3,0
Газ
20,221
Футеровка
1,34
Шлак
3,608
Электроды
0,2
Fe2O3
3,708
Воздух
17,766
Всего
122,482
Плавиковый шпат
0,15
Доломит
0,56
Всего
122,816
Невязка
0,334
Невязка материального баланса плавки стали марки 3сп составила
0,334 кг на 100 кг металлошихты
2.2 Расчет производительности шахтной печи.
Производительность шахтной печи рассчитывается по формуле:
P= M*A*Ф*g , (3)
где М – садка печи, 125 т
Ф – фонд рабочего времени, 320 сут.
G – выход годного металла, 0,96
А- количество плавок в сутки,
А= (24*60) /t , пл. в сут
t- время плавки, мин.
А= 1440/ 50=28,8 пл/сут.
Р= 125*28,8*320*0,96= 1105920 т/г=1,1 млн.т./г
Производительность шахтной печи 1105920 т./г, производительность ЭСПЦ в составе двух шахтных печей составит 2,2 млн.т./г
2.3 Способы повышения стойкости подины шахтной печи фирмы «Фукс» с целью увеличения производительности ШП и ЭСПЦ
Реализация комплекса мероприятий направленных на увеличение стойкости подины на ШП с 700 до 800 плавок.
Комментарий к мероприятию (за счет чего планируется снижение затрат)
1) Увеличение содержания MgO в шлаке за счет увеличения доломита с 2,8 кг/тн до 3,8 кг/тн (увеличение стойкости за счет МgO – содержащих материалов).
2) Замена коксовой пыли (КХП) на коксовую пыль ЭШОС, которая содержит доломитовую крошку (увеличение стойкости за счет МgO – содержащих материалов).
3) Внедрение системы автоматического вспенивания в зависимости от уровня шума. Реконструкция установок коксовдувания для 3-х линий подачи кокса.
4) Подбор огнеупоров (использование огнеупоров толщиной 55 см вместо 45см для оптимизация дизайна футеровки печи).
5) Закупка водоохлаждаемых блоков на стены подины (увеличение стойкости за счет исключения перегрева огнеупоров).
3 Организация производства и труда
3.1 Организация производства и труда в ЭСПЦ
Электросталеплавильный цех является структурным подразделением дирекции по производству ОАО «Северсталь» и относится к основным цехам. Структура управления характеризует состав органов управления и их функциональные предназначения в обеспечении эффективности хозяйственной деятельности.
Возглавляет ЭСПЦ начальник цеха. Который имеет заместителей по производству и техобслуживанию контроль за работой оборудования осуществляет механик, электрик и энергетик цеха. Они непосредственно подчиняются заместителю начальника по техобслуживанию.
В подчинении заместителя начальника по производству – производственный, технологический отделы, начальник отделения разливки и начальник отдела выплавки.
В подчинении начальника отдела выплавки находятся старший мастер шихтового отдела и старший мастер печного отдела. Печной отдел ЭСПЦ обслуживает бригада, состоящая из сталевара и его подручных. В обязанности бригадира входит инструктирование членов бригады и руководство их работой.
Сталевар подчиняется сменному мастеру, отвечает перед ним за выполнение задания и выполняет весь объем работы сталевара. Перед приемкой смены бригада сталеваров получает задание на смену от мастера или на оперативном совещании от начальника смены. При приемке смены сталевар и подручные знакомятся с состоянием печи, работой охладительных устройств, технологией плавки, обеспеченностью инструментом и материалами, исправностью контрольно-измерительной аппаратуры и др. оборудования.
Структура управления цехом схематически выглядит следующим образом
начальник цеха
отдел экономики и учета
отдел по работе с персоналом
зам. начальника по производству
зам. начальника по техобслуживанию
ст. мастер шихтового отдела
 
начальник отдела выплавки
ТЕХНИЧЕСКИЕ СЛУЖБЫ
ст. мастер печного отдела
 
ЭЛЕКТРИКИ
 
ЭНЕРГЕТИКИ
начальник отдела разливки
ст. мастер разливки
 
ст. мастер УНРС
МЕХАНИКИ
ст. мастер УДМ
производственный отдел
технологический отдел
Рисунок 5 – Структура управления ЭСПЦ
3.2 Организация работ при проведении ремонтов оборудования в ЭСПЦ
Еженедельный уход: очистить от сажи роликовые направляющие дорожки опор электродов, консоли электродов, прежде всего изолированные области для предупреждения короткого замыкания, зажимные устройства электродов и контактные щёки (поверхность должна иметь металлический блеск). Смазка: роликовые направляющие и автоматическая система смазки. Полное гидравлическое оборудование и высоковольтные линии.
Ежемесячный уход: система водоохлаждения, проверить трубы и шланги на наличие утечек и отложений. При необходимости промыть чистой водой. Роликовые направляющие: проверить износ и зазоры между роликами и дорожками. На основе полностью водоохлаждаемой крышки очень важен точный ход опор электродов. Болты и гайки: контактные щёки, наконечники кабелей, консоли электродов и т.д. проверить и при необходимости затянуть. Проверить систему на наличие утечек и зазоров, включая скорость перемещения и время срабатывания электрододержателей при движении вперёд и назад в ручном и автоматическом режиме.
Во время каждой плавки необходима регулярная проверка линий водообеспечения, водостока и температур, а также контроль за утечками в оборудовании. Чистка: отложения сажи на крышке, подъёмном механизме и внутри отводящего клапана должны удаляться сжатым воздухом. Дорожки и роликовые направляющие нужно прочищать. Все сварочные швы на крышке должны быть проверены. Небольшие повреждения могут быть отремонтированы персоналом заказчика. При серьёзных повреждениях должен быть привлечён к восстановлению персонал фирмы Фукс. Если на обширных участках крышки отсутствует огнеупорный материал, то он должен быть заменен. Проверить трубы и шланги на наличие утечек и отложений.
4 Экономика производства
4.1 Калькуляция себестоимости стали марки 3сп
Таблица 10 – Себестоимость тонны стали электросталеплавильного цеха в действующем цехе
Наименование статей затрат
Кол-во
Цена, руб.коп.
Сумма, руб.коп.
1.Сырье и материалы:
Чугун передельный чушковый
0.060
6717,58
403,06
6Лом ППЛ
1,059
5977,74
6159,84
Обрезь и отходы ЛПЦ
0,034
4382,0
145,7
Скрап сепар ДСУ-4
0,044
637,8
42,46
Итого металлошихты:
1,197
6750,66
2.Ферросплавы, легирующие и раскислители:
FeMn 78%
0,006
26450,0
166,78
SiMn 17%
0,001
28770,0
25,22
FeSi 65%
0,0017
29922,0
11,28
SiCa 15-20%
0,002
59844,0
54,88
Проволока с SiCa
0,0005
58256.0
25,86
Алюмин. Чушка АВ 87-97
0,001
70124,0
57,44
Алюминиевая катанка
0,001
107168,0
75,48
Кремний кристаллический
0,004
23196,0
95,58
Итого:
0,015
512,52
3.Отходы и потери:
Угар
-0.097
Скрап стальной
-0.005
4150.0
-18,92
Обрезь технологическая
-0.018
4382.0
-80,68
Шлак
-0.136
Стружка стальная
-0.033
730.0
-15,42
Итого отходов:
-0.153
-115,02
Итого:
-0,153
971,1
-115,02
Задано за вычетом отходов и брака
0,999
6745,5
Продолжение таблицы 10
Наименование статей затрат
Кол-во
Цена, руб.коп.
Сумма, руб.коп.
4.Расходы по переделу
Топливо технологическое:
Газ природный, т. М3
0,03927
1684
66,14
Газ условный, м3
0,04496
Энергетические затраты:
Эл.энергия, МВт/ч
0,40108
990
397,06
Пар, Гкал
0,04113
152
6,26
Вода, м3
0,05383
708
38,12
Кислород , м3
0,75328
254
191,34
Аргон, м3
0,06021
300
18,06
Азот, м3
0,00456
214
0,98
Итого энергозатрат:
651,82
Фонд оплаты труда
130,0
Сменное оборудование
6,2
Текущий ремонт и содержание основных средств
128,6
Амортизация основных средств
34,6
Прочие расходы цеха
43,0
Итого расходы по переделу:
1060,36
Цеховая себестоимость:
10504,18
С увеличением объема производства статьи затрат имеющие в своем составе постоянную составляющую уменьшаются. Расчет отклонения на единицу продукции производится по формуле:
, (8)
где , - соответственно затраты после и до увеличения объема производства, руб.;
Дп – доля постоянных затрат;
Дпер – доля переменных затрат;
- выполнение производственной программы (коэффициент роста), в долях.
Для электропечи коэффициент роста равен:
Таблица 11 – Доля условно-постоянных и переменных затрат
Наименование статей затрат
Условно-постоянные
Условно-переменные
Топливо технологическое
0,40
0,60
Энергетические затраты
0,20
0,80
Зарплата производственных рабочих с начислениями
0,60
0,40
Сменное оборудование, малоценный инвентарь
0,10
0,90
Текущий ремонт и содержание основных средств
0,65
0,35
Амортизация основных средств
0,100
Прочие расходы цеха
0,80
0,20
Расчет затрат по изменяющимся статьям произведен по формуле (5). руб – для технологического топлива
руб – для энергетических затрат
руб – для з.п. рабочих с начислениями
руб – для сменного оборудования
руб – для ремонтного фонда
руб – для амортизации основных средств
руб – для прочих расходов
Данные расчетов обобщены в таблице 12.
Таблица 12 – Влияние изменения объёма производства на статьи затрат в расходах по переделу
Наименование статей затрат
Затраты по изменяющимся статьям, руб
Скорректированные затраты, руб.
Изменение расходов на 1т, руб.
Топливо технологическое
66,14
61,68
-4,46
Энергетические затраты
314,91
-11,00
Зарплата производственных рабочих с начислениями
58,42
-6,58
Сменное оборудование, малоценный инвентарь
3,05
-0,05
Текущий ремонт и содержание основных средств
57,25
-7,05
Амортизация основных средств
14,38