yandex.metrica
Конвертерное производство

Конвертерный пролет

В конвертерном пролете размещены конвертера, машины подачи  технологических газов в конвертер, системы подачи в конвертер и сталеразливочных ковш сыпучих материалов, включая ферросплавы; элементы газоотводящего тракта установки для торкретирования конвертеров и другое оборудование.

По длине пролет разделен на три участка: конвертерный (занимает среднюю часть), подготовки ферросплавов и фурм. По ширине конвертерный пролет также делится на три части. Центральная –  занимает подъемный газоход котла-утилизатора газоотводящего тракта. По одну сторону от него находится машина подачи кислорода с фурмами, по другую – комплекс подачи сыпучих материалов.

За сыпучими (за пределами конвертерного пролета) размещается опускная часть газоотводящего тракта.

В современных конвертерных цехах вокруг конвертера сооружают плотное укрытие для предупреждения возможных выбиваемые газов и выбросов в цех и звукоизоляции.

Система подачи сыпучих представляет собой автоматизированный комплекс, включающий в себя транспортеры, подающие материалы в цех к расходных бункеров; расходные бункера для извести, плавикового шпата, охладителей или окислителей, ферросплавов; весовые дозаторы, промежуточные бункеры, течки. Для конвертеров емкостью более 160 т рекомендуется двусторонняя подача материалов в конвертер и сталеразливочных ковш.

Емкости бункеров должны обеспечивать необходимый запас соответствующих материалов на 15-40 часов работы конвертера. Для хранения текущего запаса сыпучих шихтовых материалов каждый конвертер имеет 4-8 расходных бункеров.
Систему подачи сыпучих и газоотводный тракт располагают в высокой части конвертерного пролета, обычно разделяют рядом колонн на две части. Часть пролета, где расположен газоотводный тракт, используется для переноса на ремонт фурм и обслуживается мостовыми кранами.

Кроме указанной системы на рабочей площадке в торце пролета можно устанавливать бункера для ферросплавов и печи для их прокалки, от которых ферросплавы в контейнерах с помощью погрузчиков подаются в конвертеров. Во время выпуска стали ферросплавы через течки загружают в сталеразливочный ковш.

Длина участка ферросплавов 60-108 м , с другой стороны конвертерного пролета делается участок для хранения оборудования и огнеупоров длиной 36-72 м.

Обслуживание конвертеров и агрегатов связанных с их работой, выполняется из рабочих площадок, расположенных на разных оценках от уровня пола цеха. Главная рабочая площадка, на которой выполняются основные работы по обслуживанию конвертеров, является продолжением площадки загрузочного пролета.

Размеры конвертерного пролета рекомендуемые, приведены в таблице 1.

Таблица 1. – Размеры конвертерного пролета

Размеры конвертерного пролета

В цехах с конвертерами емкостью до 200 т газоочистка делается с дожиганием СО, при конвертерах емкостью более 200 т – газоочистка без дожигания СО.

В цехах с малыми конвертерами (до 150 т) газоочистка располагается в конвертерном пролете. В цехах с крупнотоннажных конвертерами делается выносная газоочистка, которая либо примыкает к конвертерного пролета, или устанавливается с торца главного здания.

Пример выбора емкости  и определения количества конвертеров

Выбор емкости и количества конвертеров зависит от различных взаимосвязанных факторов. Как показатель емкости (массы плавки) конвертера принимается масса жидкой стали в конвертере. Основные факторы, определяющие выбор емкости конвертера это производительность цеха и принятый способ разливки стали.

Принятый способ разливки стали определяет сечение непрерывного слитка при разливке стали на машинах непрерывного литья заготовок или массу слитка, разливается в изложницы. Указанные параметры слитка при их малых величинах с учетом допустимой продолжительности разливки могут быть решающими в определении массы плавки, так как ограничивают ее расчетной чертой.

На выбор емкости конвертера влияют также марочный сортамент и диапазон сталей выплавляющих, режим подачи слитков потребителям и технология работы цеха. Так, при выплавке в цехе сталей широкого диапазона марок и с одновременной подачей слитков нескольким прокатным станам возникает необходимость наличия в работе одновременно более одного конвертера для обеспечения заданной производительности, что, в свою очередь, приводит к относительному снижению емкости конвертера.

При проектировании конвертерных цехов с учетом указанных факторов целесообразно устанавливать конвертеры максимальной емкости. Увеличение емкости конвертера улучшает технико-экономические показатели работы цеха; повышается производительность, снижаются удельные затраты энергозатрат, огнеупоров некоторых материалов плавки и соответственно себестоимость стали, а также удельные тепловые потери, позволяет повысить долю лома в металлошихте.

Для цехов небольшой производительности установка одного-двух крупных агрегатов, обеспечивающих выполнение всей программы цеха, как правило, не рекомендуется, так как это приводит к недогрузке оборудования и осложнением в работе смежных цехов и отделений при остановке конвертера на ремонт.

Емкость избранных в проекте конвертеров необходимо согласовывать также с емкостью существующих сталеразливочных ковшей и особенно с грузоподъемностью имеющихся заливных и разливочных кранов.

Так что для каждой заданной производительности цеха и других указанных выше условий необходимо выбирать наиболее рациональную емкость конвертеров и их количество. Емкость конвертеров колеблется в широких пределах и достигает 400 т. Наиболее широкое распространение получили конвертеры емкостью 100 … 350 т. ГОСТ 20.067-74 предусматривает ряд емкостей конвертеров для выплавки стали: 50, 100, 130, 160, 200, 250, 300, 350, 400т.

Исходя из вышеизложенного, в курсовых проектах, в зависимости от заданной производительности цеха, а также принятого способа разливки стали и варианта (схемы) работы конвертеров в цехе, можно принимать номинальные емкости конвертеров в следующих пределах.

В зависимости от принятого способа разливки стали емкости конвертеров составлять:

  • а) 130 – 150 и 250 – 350 т – при разливке в слитки и на МНЛЗ;
  • б) 350 – 400 т – только при разливке на МНЛЗ.

При выборе емкости конвертеров для заданной производительности рекомендуются зависимости, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость емкости конвертеров от производительности цеха

Зависимость емкости конвертеров от производительности цеха

Можно рекомендовать следующие схемы (варианты) работы конвертеров (таблица 3).

Таблица 3 – Варианты работы конвертеров

Варианты работы конвертеров

Производительность конвертера и цеха может быть представлена по жидкой стали, слитой в сталеразливочных ковш или по пригодных слитках (таблица 4). Производительность цехов по литой заготовки приведена при разливки стали в слябы. Средние потери жидкой стали при разливке на МНЛЗ приняты равными 5%.

Таблица 4.-  Рекомендуемая производительность конвертеров, млн. т в год

Рекомендуемая производительность конвертеров, млн. т в год

Объем жидкой стали превышает заданную производительность по пригодных слитках.

Разница определяется потерями металла с ковшовым скрапом, в сифонной проводке и с недоливками (при разливке в слитки) в промежуточных ковшах и на порезке (при разливке на МНЛЗ) и др.

Величина потерь металла зависит от развес слитка, способа разливки и приятно заготовки (при разливке на МНЛЗ).

Средний выход годных слитков (заготовки) из жидкой стали приведен в таблице 5.

         Таблица 5. – Коэффициент выхода годных слитков с жидкой стали

коэффициент выхода годных слитков с жидкой стали

При определении количества конвертеров для их полной загрузки следует учитывать, что годовая производительность принятого конвертера должна быть кратна производительности цеха

Количество непрерывно работающих конвертеров в цехе, обеспечивающих заданную производительность, определяется из зависимости:

Количество непрерывно работающих конвертеров в цехе, обеспечивающих заданную производительность

Производительность одного работающего конвертера можно определить по формуле:

Производительность одного работающего конвертера

Продолжительность плавки (tпл) состоит из продолжительности продувки и вспомогательных операций.

Продолжительность продувки плавки зависит главным образом от интенсивности подачи кислорода в ванну, может составлять 2-7 м3/ т*мин.

Интенсивность подачи кислорода, в свою очередь, определяет уровень производительности конвертера. Ее увеличение (в указанных пределах) сокращает продолжительность плавки и улучшает технико-экономические показатели работы цеха. Интенсивность продувки непосредственно связана с пропускной способностью газоотводящего тракта конвертера и других участков цеха.

В действующих цехах старого здания интенсивность продувки не превышает 4м3 / т * мин. Современные и снова проектируемые цеха предусматривают (с учетом сортамента, требований технологии и необходимого уровня производительности) интенсивность продувки 5-7 м3 / т * мин.

Продолжительность вспомогательных операций (завалки и прогрева лома (при работе с повышенным расходом лома), заливки чугуна, отбора проб и измерения температуры металла, ожидания анализа, слив металла и шлака, обработки и заделки сталевыпускного отверстия) определяется массой плавки, параметрами оборудования обслуживающих конвертер и технологии ведения плавки.

Так, применение односовковой завалки лома позволяет сократить эту операцию к минимуму. Оснащение конвертеров зонд позволяет осуществлять отбор пробы и измерять температуру по ходу продувки. При отработке технологии ведения плавки можно отказаться от заделки сталевыпускного отверстия.

В таблице 6 приведена рекомендуемая пооперационная продолжительность цикла плавки в минутах (мин) для ряда конвертеров при двух технологиях работы:

I – верхняя продувка; II – комбинированная продувка с увеличенной (до 45%) расходом лома.

Таблица 6. – Длительность цикла плавки для конвертеров различной емкости, минут

длительность цикла плавки для конвертеров различной емкости, минут

* Завалка скрапа при комбинированной продувке (II) производится двумя совками.

** Интенсивность продувки 6 – 7 м3/т*мин.

Пример расчета основного оборудования конвертерного пролета

В примере расчета при интенсивности продувки 4-5 м3/т. мин. для конвертера номинальной емкостью 250т работающего при комбинированной продувке принимаем общую продолжительность плавки (tпл) равной 40 мин.   Или  tпл = 40:60 = 0,67 часа.

Количество простоев конвертера, работающего (K) определяется продолжительностью капитальных ремонтов конвертера (обычно 1,0-2,0% календарного времени) и длительностью текущих (горячих) простоев, связанных с ремонтом и сменой фурм, кессонов и т.д. (Обычно 2,0-3,0% – календарного времени).
В примере  расчета принято:
а) простой на капитальных ремонтах – 1,4%
б) текущие (горячие) простой – 2,4%
Поэтому К = 1,4 + 2,4 = 3,8% календарного времени.

Выход годных слитков (m) определяется выходом годной стали с металлической завалки и выходом годных слитков с жидкой стали, то есть коэффициент выхода годных слитков из металлической садки конвертера представляет собой произведение коэффициента выхода жидкой стали с металлозавалки на коэффициент выхода годных слитков с жидкой стали.

В примере  расчета согласно таблице 5 принимаем коэффициент выхода годных слитков с жидкой стали при разливке стали сифоном в крупные слитки (> 7 т) равен 0,97.

Коэффициент выхода жидкой стали с металлозавалки принимается по данным расчета материального и теплового балансов плавки. В настоящем примерном расчете этот коэффициент принят равным 0,91 или 91% от массы садки конвертера.

Тогда коэффициент выхода годных слитков с металлозавалки составит:

m = 0,91 * 0,97 = 0.8827 (или 88,27% от массы сады конвертера).

Подставляя известные величины в формулу, получим годовую производительность одного непрерывно работающего конвертера номинальной емкостью 250т.

для обеспечения заданной годовой производительности цеха 5,0 млн. тонн потребуется непрерывно работающих конвертеров номинальной емкостью 250 т

Принимая, что общая продолжительность плавки (tпл) при этом изменяется незначительно, уточнения фактической садки конвертера делаем со следующей зависимости:

фактическая садка конвертера

Для обеспечения заданной производительности цеха при двух непрерывно работающих конвертерах примерно той же общей продолжительности плавки (tпл = 0,67 часов) фактическая садка конвертера (скрап + чугун) должна быть:

(что находится в пределах выбранной номинальной емкости конвертеров).

Таким образом, для обеспечения заданной производительности в проектируемом цехе должно быть установлено три конвертера садкой 250 т, из которых два конвертера непрерывно находятся в работе, а один в ремонте (или в ожидании).

При коэффициенте выхода жидкой стали с металлозавалки равном 0,91, масса плавки по жидкой стали для конвертера садкой 250т составит:

При коэффициенте выхода годных слитков с жидкой стали, равном 0,97 масса плавки по пригодных слитках составит:

При той же общей продолжительности плавки (tпл = 0,75 часа) фактическая годовая производительность одного непрерывно работающего конвертера,  в садку 250 т составит:

В связи с тем, что текущий простой (ремонт и изменение фурм, кессонов и т.д.) в реальных условиях работы может быть не ежесуточно, максимальное количество плавок в сутки по цеху составит:

где  2      –  количество одновременно работающих конвертеров;
0,67   –   принята в расчете общая продолжительность плавки, ч;
24    –  количество часов в сутках.

Тогда максимально возможная суточная производительность цеха по пригодных слитках составит:

максимально возможная суточная производительность цеха по пригодных слитках

Полностью весть расчет конвертерного цеха можно посмотреть в методичке (украинский язык!)