Металлургия цветных металлов

Работа выполнена по методичке и с проверкой руководителя, 2013, Колледж им. Ползунова, оценка 4 ...

.

Черная металлургия – очень важная отрасль тяжелой промышленности.
При производстве стали в промышленности на первое место выходит качество, надежность металлопродукции и чистота стали. В связи с этим усложняется технологический процесс, но его оправдывает достигнутый результат.
Во всем мире производство стали постоянно растет. Сталь остается основным конструкционным материалом в различных областях народного хозяйства.

(10)
где К– коэффициент неравномерности, учитывающий возможность совпадения операции загрузки шихты на разных печах, принимаемый равным 1,3;
А – суточная производительность;
∑к – задолженность завалочных машин, мин/т;
В – коэффициент использования машины, принимаемый равным 0,8;
1440 – число минут в сутках;
Задолженность завалочных машин зависит от содержания чугуна в шихте и емкости мульд и изменяется в следующих пределах, мин/т:
Скрап процесс на твердой завалке:
Емкость мульд 0,9м3…………..1,1
Подсчитаем необходимое число завалочных машин для проектируемого цеха. При емкости мульд 0,9м3; ∑к =1,1
Время плавки 10 часов, количество плавокв сутки:
плавки
Выход стали с одной плавки:
100 кг – 97 кг
250т - х т
х = 250х97/100=242,5т – выход стали выдает одна 250-т печь за 1 плавку.
За сутки 1 печь выплавляет:
242,5 . 2,4 = 582 т/сутки стали.
За сутки 2 печи выплавляют:
582 . 2= 1164 т/сутки
n= 1,3х1164х1,1/(1440х0,8)=1664,52/1152=1,44 ≈ 2 машины
Число разливочных кранов:
Число разливочных кранов определяем по той же формуле, что и при расчете числа завалочных машин:
(11)
где К– коэффициент неравномерности, учитывающий возможность совпадения операции загрузки шихты на разных печах, принимаемый равным 1,3;
А – суточная производительность, т;
∑к – задолженность завалочных машин, мин/т;
В – коэффициент использования машины, принимаемый равным 0,8.
n = 1,3х1164х1,1/(1440х0,8)=1664,52/1152=1,44≈ 2 крана
3.4 Расчет аппаратов системы пылеулавливания
Котлы – утилизаторы.
Температура дымовых газов при выходе из регенераторов обычно достигает 1300°С. При такой температуре с дымом уносится в атмосферу около 50% всего тепла топлива, поступающего в печь. Для повышения общего термического к. п. д. необходимо использовать тепло отходящих газов. Для этого за отражательной мартеновской печью устанавливаем паровой котел-утилизатор и воздухоподогреватель для подогрева вторичного воздуха. Котлы – утилизаторы позволяют использовать тепло отходящего дыма до 70% на получение пара, благодаря чему повышается коэффициент полезного действия печи и улучшаются технологические показатели ее работы.
1) Определение температуры газов на входе в котел – утилизатор:
После выхода из печи отходящие газы проходят по наклонному борову и попадают в котел – утилизатор. Пройдя котел, они поступают в рекуператор, установленный сразу же за котлом, и далее по отводящему борову движутся к дымовой трубе. На участке печь – котел газы частично охлаждаются как вследствие теплоотдачи во внешнюю среду, так и в результате подсоса холодного воздуха через неплотности борова.
Принимаем величину подсоса на участке печь – котел равной 10%.
Объем дымовых газов за плавку:
97 кг – 130,6 кг
242500кг - х кг
х = 242500х130,6 / 97= 326500кг 326500:10=32650 кг/ч
переводим м3:
Vд.г= 32650/1,3 = 25115,3 м3/ч
где 1,3 – плотность продуктов сгорания кг/ м3
Объем газов, проходящих через боров в единицу времени:
25115,3/3600 = 6,97 м3/сек.
Для определения температуры газов после подсоса составляем уравнение теплового баланса:
Vг . сг (tг- t) = Vв . св (t- tв) (12)
где сг – средняя удельная теплоемкость газов в интервале температур tг- t; св– средняя удельная теплоемкость воздуха в интервале температур t- tв;
t – температура смеси после подсоса.
Температура подсасываемого воздуха принимаем равной 20°.
Задаемся температурой смеси 1150°.
Удельные теплоемкости газовых составляющих в интервале tг- t (~1225°) составляет 1,59 кДж/м3 . °С.
Удельная теплоемкость воздуха в интервале tв- t (~600°) составляет 1,36 кДж/м3 . °С.
6,97 . 1,59 (1300°- t) =1,36 (t- 20°)
откуда t=1200°С
Длину соединительного борова между печью и котлом принимаем равной 15 м. Падение температуры газов на этом участке вследствие теплообмена через стенки борова составляет при tг=1200°С примерно 8° на пог. м. С учетом этого температура на выходе в котел температура газов составит: 1200 – 8 . 15 = 1080°С
2) Расчет воздухоподогревателя:
Воздухоподогреватель должен обеспечить подогрев вторичного воздуха, чтобы на выходе в печь его температура составляла 300°С.
Расстояние, которое проходит вторичный воздух от рекуператора до горелок, составляет: 19+15=34м. С учетом различных поворотов и отклонений общую длину воздушной линии принимаем равной 45м. падение температуры на пути продвижения нагретого воздуха вследствие теплообмена через стенки воздухопровода при tв=300-400°С составляет ~2° на 1 пог.м.
С учетом этого охлаждения температура воздуха на выходе из рекуператора должна быть 300+2 . 45=390°С.
Определяем температуру газов на выходе из рекуператора. Принимаем температуру газа в основании дымовой трубы 150°С.
Расстояние от рекуператора до трубы по ходу газов (принимая протяженность котла с рекуператором 10м) составит 120-(15+10)=95 м. падение температуры газов на участке рекуператор – труба вследствие теплообмена через стенки газохода при tг=100-300°С составляет ~1,5° на 1 пог.м.
Q1= Vг (сгвх . tгвх - сгвых . tгвых)-qпот = D (iпара- iводы), (13)
где qпот – потери тепла в котле, равные 4% от всего вносимого в котел тепла:
qпот= 5622,6 . 0,04=224,9 кДж;
D – паропроизводительность котла, кг/сек;
iпара – теплосодержание полученного пара 2769,59 кДж/кг;
iводы – теплосодержание питающей воды 62,85 кДж/кг;
сгвх при tгвх =1080°С – удельная теплоемкость газов на входе в котел 1,55 кДж/м3 . °С;
сгвых при tгвых – теплосодержание газов на выходе из котла 867,33 кДж/м3.
Рассчитываем количество передаваемого от газов тепла и паропроизводительность котла:
Q1=6,97 . (1,55 . 1080 - 867,33) -224,9 = D (2769,59 – 62,85)
Q1=5397,7 кДж/сек
D= 1,99 кг/сек
или 1,99 х 3600/1000 = 7,2 т/час
По справочнику выбираем котел –утилизатор
Расчет электрофильтров:
Электрофильтры являются высокоэффективными аппаратами, улавливающими даже высокодисперсные пыли.
Технологический расчет электрофильтра заключается в расчете площади его активной зоны по заданному количеству очищаемого газа и рекомендуемой скорости его в электрофильтре, определении электрических параметров работы электрофильтра и эффективности очистки газа в нем.
Подберем тип электрофильтра по каталогу, рассчитаем его электрические параметры и степень очистки газа в нем исходя из следующих данных:
W- скорость в электрофильтре принимаем 0,5м/сек
V= 6,97 м3/с – объем газов
F = Vг / W (14)
F = 6,97 / 0,5 = 13,94 м2
По каталогу выбираем электрофильтр типа ЭГА (электрофильтр горизонтальной модификации), у которого площадь активного сечения составляет 16,5м2
Общая площадь осаждения 630м2
Размеры 9,26(А), 3,2(В), 12,4(Н)
Масса общая 40,61кг, оборудования 16,76кг.
4.ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА
Контроль за соблюдением установленной технологии несет руководящий и сменный персонал цеха совместно с персоналом участка ОТК, которые обязаны:
- Выборочно или постоянно контролировать соблюдение установленной технологии, во всем объеме, предусмотренном технологическими инструкциями, при этом по всем важнейшим пунктам, где контроль осуществляется постоянно, контролер ОТК по каждой плавке фиксирует случаи нарушения, с кратким их описанием в плавильном журнале. По всем записям начальник цеха или его заместитель обязан принять меры. ОТК контролирует и записывает в плавильном журнале и паспорте плавки следующее:
- Количество чугуна, лома, шлакообразующих и углеродосодержащих материалов ( кокс, уголь, анодная масса) задаваемых в печь в завалку;
- Наличие в ломе и в пакетиках цветных металлов и сплавов;
- Содержание углерода в металле по расплавлению плавки;
- Объем скаченного во второй половине плавления и доводки первичного шлака;
- Продолжительность и качество чистого кипения металла;
- Режим раскисления слали в печи и в ковше;
- Скорость выгорания углерода в период чистого кипения плавки;
- Наличие присадок материалов в печь по ходу доводки плавки;
- Температуру стали в печи по ходу доводки, перед выпуском (раскислением) и в ковше;
- Объем печного шлака и теплоизолирующей смеси в ковшах после выпуска плавки;
- Количество углеродосодержащих материалов, вводимых в металл в ковшах;
- Продолжительность продувки стали в ковшах инертным газом.
1. Краткая характеристика объекта
1.1.Маретеновская печь емкостью 280т отапливается природным газом с добавкой мазута (до 30% по теплу). Отопление производится через торцевые торцовые газо–мазутные горелки, установленные по одной с каждой стороны печи.
Резервное топливо – мазут (100%). Распылитель – компрессорный воздух или газ.
1.2. для интенсификации процесса горения, в факел подается кислород и компрессорный воздух через боковые фурмы, которые расположены во две с каждой стороны печи, сверху и снзу торцовых газа-мазутных горелок.
2. Основные решения автоматизации
2.1.Контроль параметров
2.1.1.Проектом предусматривается требуемый техническим заданием уровень контроля параметров. Узлы контроля выполнены на современной стандартной аппаратуре в объекте:
1.Температура жидкой стали с помощью преобразователя термоэлектрического ТПР-91К-1200 и прибора регистрирующего ДИСК-250-С. В данном узле предусматривается сигнальное устройство, состоящееиз табло и звонка, и предназначенного для контроля состояния измерительной цепи, а так же для сигнализации окончания замера температуры жидкой стали;
2.Температура свода печи в насадок - ТЕРА-50, ДИСК-250;
3.Температура отходящих газов в борове – ТХА-2088, ДИСК – 250;
4.Разряжение в борове – Метеран-45-ДВ, ДИСК-250;
5.Топливная нагрузка мартеновской печи – ПРОТАР-111, ДИСК-250;
6.Давлние в печи – Метеран-45-ДИ, ДИСК-250;
7.Расход воды на грануляцию, расход компрессорного воздуха – Сапфир-22М-ДД
2.2.Автоматическое оборудование
2.2.1.Настоящим проектом предусматриваются следущие узлы регулирования:
- расход вентиляционного воздуха;
- расход мазута;
- расход природного газа;
Схема автоматической перекидки клапанов выполнена на основе существующей с учетом замечаний КИП СТЗ
3. Питание установок автоматизации
3.1.Мартеновская печь относится к категории – 1 электроприемников по условию надежности электроснабжения согласно ПУЭ
3.2.К штативу питания №1, расположенному в помещении КИП мартеновской печи, предусмотрен подвод трех фазного переменного напряжения 380/220Вт, 50Гц, 5-6 кВт с нулевым проводом.
4. Щиты
4.1.Проектом предусмотрены следующие щиты:
-Щит КИП, на котором размещены приборы КИП и аппаратура управления и сигнализации
- Стативы электропитания
- Утепленные шкафы и стены датчиков
- Пульт управления сталевара
Все щиты, пульты, стативы изготавливаются по ОСТ 36.13-90. Утепленный шкаф и стены датчиков изготавливаются в МЗУ.
5. Расположение средств автоматизации
5.1. Трассы от помещения КиП до площадки разводки технологических
трубопроводов по печи прокладываются в трубах и коробах.
5.2. Импульсная проводка выполнена стальными бесшовными трубами 14•2
5.3. Электрическая проводка выполнена кабелями КРВГ, АКРВГ,
термопарными проводами ПТВ.
5.4. В горячих местах (под сводом печи, у регенераторов), трассы ведут
проводом ПСУ - 180.
Места установки отборных устройств, встроенные в технологическое
оборудование, разработаны ранее и остаются без изменения.
6. Заземление.
6.1. Заземлению подлежат щиты, пульты, стативы, металлические корпуса
приборов, защитные трубы и короба в соответствии с требованиями СниП.
7. Мероприятия по технике безопасности.
7.1. В щитах КиП, стативах и пультах, находящихся под напряжением,
производить какие-либо работы (ревизию схем потребления, питания, измерения и т.д.), а также проверку и ремонт.
5. ОХРАНА ТРУДА
5.1 Описание основных вредностей производства и мероприятия по их устранению
При выплавке стали в мартеновских печах, возникают опасные и вредные производственные факторы:
- повышенная запыленность воздуха рабочей зоны;
- повышенная температура поверхностей оборудования, материалов;
- повышенная температура воздуха рабочей зоны;
- повышенный уровень шума на рабочем месте;
- недостаток естественного освещения.
Таблица 16 Фактическое состояние условий труда на рабочих местах.
Наименование производственного фактора
ПДК, ПДУ допустимый уровень
Фактический уровень производственного фактора
1. Кремния диоксид кристаллический
4
1,25
2. Углерода (II) оксид
20
<10
3. Температура воздуха, °С
17-19
26
4. Влажность воздуха, %
40-60
34
5. Скорость движения воздуха, м/сек
0,2
0,92
6.Тепловые излучения, ват т/м2
140
1040
7. Шум, гба
80
85
Обеспечение средствами индивидуальной защиты: костюм суконный, ботинки кожаные, шляпа войлочная, вачеги, каска, очки защитные, респиратор, щиток, беруши, полумаска
В целях дальнейшего улучшения условий труда работников, состояния охраны труда и производственной санитарии, администрация обязуется:
Производить выдачу смывающих и обезвреживающих средств. Обеспечить выдачу молока работникам, занятым на работах с вредными условиями труда, в соответствии с нормами и условиями бесплатной выдачи молока.
Обеспечить проведение обязательных предварительных и периодических медицинских осмотров работников, занятых на тяжелых работах и на работах с вредными и (или) опасными условиями труда. Обеспечивать работников горячих участков газированной соленой водой.
5.2 Расчет кратности воздухообмена
Выбираем вентиляцию, если k < 10, значит – аэрация,
если k > 10, значит – механическое проветривание.
Рассчитаем воздухообмен по избыточному теплу.
L= ; (15)
где L – воздухообмен (объем воздуха подаваемого на проветривание помещения), м3/ч;
Qизбыт – избыточное тепло в помещении, кДж;
С – теплоемкость воздуха, к Дж/м3 град °С;
- плотность воздуха при t2, кг/м3 (=1,17)
; (16)
t1 – температура поступающего воздуха, (t1=20°С);
t2 – температура удаляемого воздуха, (t2=30°С).
Принимаем избыточное тепло из потерь тепла через кладку печи и из потерь тепла избыточное, за плавку равную 10 часам:
Qизбыт.= (69939,87+ 71755,28) : 10 = 14,17 . 106 кДж
отсюда L=м3/ч
Определим кратность воздухообмена по следующей формуле:
, (17)
где k – кратность воздухообмена, ;
L – воздухообмен (объем воздуха подаваемого на проветривание помещения), м3/ч;
V – объем помещения, м3;
V=АВС где
А – длина цеха (140м),
В – ширина цеха (26м),
С – высота цеха (20м).
V= 140 . 26 . 20 = 72800 м3
,
k = 7,83
т. к. k < 10, значит для борьбы с загазованностью, выделяемое от избытков тепла в помещении, применяют естественную вентиляцию – аэрация.
5.3 Искусственное освещение производственного участка
Все необходимые данные для расчета берем по данным практики и по справочной книге для проектирования эл.освещения. Кнорринг Г.М.
Рассчитаем искусственное освещение для мартеновского цеха. Определим количество ламп, а также составим компоновочно-монтажную схему.
Мартеновский цех относится к помещению с повышенной опасностью – высокая температура воздуха.
Число ламп для общего освещения определим по формуле:
N= ; (18)
где N – количество ламп для создания нормируемого значения освещенности на рабочем месте, шт;
E – нормируемое значение освещенности на рабочем месте, лк (Е=200 лк);
S – площадь помещения, м2;
k – коэффициент запаса для газоразрядных ламп ( k 1,8);
Z – отношение миним. освещенности к средней освещенности, характеризующее неравномерность освещения для ламп ДРЛ (Z=1,15);
F – световой поток ламп ДРЛ в лм (паспортная характеристика лампы из справочника: F=24000 лм при 400Вт;
η – коэффициент использования светового потока.
Соотношение размеров помещения и высота подвеса ламп в нем характеризуется индексом помещения. Индекс помещения рассчитываем по формуле:
i= ; (19)
где А – длина цеха – 140 м;
В – ширина цеха – 26 м;
hp – расчетная высота подвеса светильников – 15 м.
i==1,5
отсюда Рр – коэффициент отражения расчетной поверхности равен 0,3, значит η – коэффициент использования светового потока равен ~0,55.
N=лампы (при выборе ламп ДРЛ 400Вт; 24000лм).
Лампы размещаем в 3 ряда через 6,5м – по ширине и через 3,68м – по длине. В каждом ряде по 38 ламп. Всего 114 лампы ДРЛ.
Рис.2 Компоновочно-монтажная схема.
5.4 Электробезопасность
Производственному неэлектротехническому персоналу, выполняющему работы, при которых может возникнуть опасность поражения электрическим током, присваивается I группа по электробезопасности.
Опасные и вредные производственные факторы:
- при эксплуатации электрооборудования опасным производственным фактором является электрический ток. Человек начинает ощущать воздействие переменного электрического тока при его величине 0,0006-0,0016 А;
- факторами, определяющими степень поражения электротоком, являются сила тока, продолжительность воздействия электротока на человека, место соприкасания и путь прохождения проникновения тока, состояние кожи, электрическое сопротивление тела, физиологическое состояние организма.
Виды поражения электротоком:
- электрический удар (паралич сердца и дыхания);
- термический ожог (электроожог);
- электорометаллизация кожи;
- механическое повреждение;
- электроофтальмия (воспаление глаз вследствие действия электической дуги).
При работе с электрооборудованием на работающего возможно воздействие других опасных и вредных производственных факторов: частицы расплавленного материала, вращающиеся части электрооборудования.
Меры защиты от поражения электрическим током:
а) применять для питания переносного электроинструмента напряжение 12 вольт;
б) исключить возможность прикосновения человека к токоведущим частям оборудования;
в) снимать напряжение с токоведущих частей во время работ, связанных с возможностью прикосновения к ним;
г) располагать в недоступных местах, например, на значительной высоте или под землей, а также надежно ограждать токоведущие части и электрические устройства.
Сопротивление заземления должно быть не выше 4 Ом. Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющего проводника. Заземляющий проводник должен быть подсоединен к заземлителю с помощью болта с гайкой или приварен. Подсоединение заземления посредством скрутки запрещается. Сечение заземляющего проводника должно быть не менее фазного (основного привода). Установка и снятие заземления к электроустановкам до 1000 В выполняется электротехническим персоналом.
Подключение электрооборудования к сетям 36, 220, 380 В имеет право проводить только электротехнический персонал.
Для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов работник должен быть в головном уборе, спецодежде, спецобуви и других средствах индивидуальной защиты, согласно утвержденным нормам.
5.5 Пожарная безопасность.
Мартеновский цех относится к категории «Г» по пожарной безопасности – негорючие вещества и материалы. В горячем, расплавленном, состоянии процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени. Горючие газы, жидкие и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива, они взрывоопасны и пожароопасны, , опасность возникновения взрыва и пожара имеется постоянно. Основные мероприятия заключаются в предупреждении образования газовоздушных смесей, что достигается герметизацией емкостей, в которых находятся газы, и поддержанием положительного давления внутри газопроводов и аппаратов.
Правила пожарной безопасности при сталеплавильном производстве: