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.

Конвертерный пролет

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

Конвертерный пролет

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:

Конвертерный пролет

(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:

Конвертерный пролет

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

Конвертерный пролет

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

Конвертерный пролет

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:

Конвертерный пролет

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