Проектирование кислородно-конвертерного цеха

1. Информационные:

• измерение химического состава и массы жидкого металла в ковше;

• измерение температуры и окисленности металла в ковше;
• расход порошковых материалов, вдуваемых в ковш;
• расход аргона на транспортировку материалов, вдуваемых в ковш;
• давление и расход аргона на продувку металла в ковше;
• количество и температура отходящих газов в ковше, их состав;
• давление под уплотнительной крышкой ковша;
• содержание кислорода под уплотнительной крышкой ковша;
• электрические параметры нагрева металла в ковше;
• положение графитовых электродов;
• масса алюминиевой и порошковой проволоки, вводимой в ковш;
• продолжительность электродугового нагрева, продувки аргоном, вдувания порошков и суммарное время обработки.

2. Управляющие:

• управление взвешиванием, транспортировкой и подачей порошкообразных материалов;
• управление взвешиванием, транспортировкой и подачей ферросплавов, легирующих и модифицирующих кусковых материалов;
• расчет и подача количества алюминия;
• управление электродуговым нагревом металла;
• управление газоотводящим трактом;
• управление продувкой металла аргоном;
• регистрация отклонений контролируемых параметров от заданных значений и др.

Режимы работы АСУ ТП «Доводка»:

• ручной, наладочный;
• дистанционный (с поста управления);
• «совет мастеру», когда система дает рекомендации по ведению процесса;
• автоматизированный, при котором работа оборудования происходит по командам вычислительного комплекса.

 

8.3 АСУ ТП «Вакуумирование»

 

АСУ ТП «Вакуумирование» выполняет следующие основные функции:

1. Информационные:

• масса стали в ковше;

• масса стали в вакууматоре;
• температура металла в ковше;
• уровень металла и шлака в ковше;
• окисленность металла в ковше;
• содержание углерода в стали по температуре ликвидус;
• температура стенок, футеровки и рабочего пространства а период нагрева вакуумкамеры;
• остаточное давление (вакуум) в вакуумкамере;
• температура газов после охладителя;
• расход., давление и количество подаваемого аргона;
• расход, давление и количество азота;
• расход, давление и количество воды на газоохладитель, на охлаждение электрододержателя;
• уровень воды в газоохладителе;
• уровень материалов в бункерах ферросплавов и ы шлюзовом устройстве;
• параметры энергоносителей к пароэжекторному насосу;
• расход, давление природного газа и воздуха на сушку вакуумкамеры.

Сбор и обработка информации построена на базе микропроцессорных контроллеров «Димиконт» и «Ломиконт», а также вычислительного комплекса СМ-1800 [6].

Функции регулирования давления аргона и азота и управления их подачей, а также регулирования расхода природного газа и соотношения газ-воздух, подаваемых для сушки футеровки вакуумкамеры на стенде, выполняет логический микропроцессорный контроллер («Ломиконт»).

Для возможности дистанционного управления регулирующими клапанами предусмотрены блоки управления БРУ и задатчики РЗД.

Кроме того, «Ломиконт» выполняет функции управления пароэжекторным насосом и дожигающим устройством.

Для отображения информации применен дисплейный микропроцессорный контроллер («Домиконт», который по команде оператора или программно формирует и высвечивает на экране дисплея мнемосхемы, таблицы, графики, гистограммы, а также осуществляет допусковый контроль технологических параметров и параметров оборудования, сигнализацию отклонения параметров от заданных значений и печать протокола процесса вакуумирования.

Вычислительным комплексом СМ-1800 производится:

• расчет массы металла в вакууматоре;
• расчет массы присадок и управления их подачей;
• прогнозирование состава и температуры металла по ходу процесса вакуумирования;
• обмен информацией с цеховой АСУ «Производство»;
• контроль работы горелок стенда сушки и устройства дожигания отходящих газов;
• контроль факела дожигающего устройства;
• давление газа к горелкам дожигающего устройства;
• сигнализация отклонения параметров вакуумирования от заданных.

2. Управляющие:

• движением вакуумкамеры;
• расчет массы присадок и управление их подачей;
• пароэжекторным насосом;
• дожигающим устройством;
• подачей и стабилизации давления аргона и азота, подаваемых в вакуумкамеру.

Объем автоматического контроля и регулирования представлен на схемах автоматизации (рис. 8.1, 8.2).

 

8.4 Связь

 

Проектом предусмотрены следующие виды связи:

• связь с помощью телефонов, включенных в цеховую АТС;
• диспетчерская телефонная связь абонентов цеха с цеховым диспетчером, спомощью коммутаторов;
• прямая двухсторонняя громкоговорящая связь с помощью аппаратуры ПТС-А «Прогресс»;
• распорядительно-поисковая громкоговорящая связь;
• административная связь руководителей цеха с подчиненными с помощью коммутаторов;
• технологическое и диспетчерское промышленное телевидение;
• радиосвязь машинистов кранов с операторами.

 

Схема автоматизации вакууматора

1 – контроль работы вакуумного  пароэжекторного насоса; 2 – измерение  температуры отходящих газов; 3 –  определение состава отходящих  газов; 4 – контроль работы графитового  электрода для нагрева вакуумкамеры; 5 – контроль расхода подаваемого аргона; 6 – определение химического состава и температуры обрабатываемого металла; 7 – измерение остаточного давления в вакуумкамере; 8 - измерение температуры футеровки вакуумкамеры; 9 – контроль системы загрузки сыпучих и ферросплавов; 10 – определение массы подаваемых сыпучих и ферросплавов; 11 – контроль положения вакуумкамеры; 12 – контроль давления подаваемого аргона и определение объема аргона за весь цикл обработки

 

 

Приложение 1

 

Выбор и расчет количества основного технологического

оборудования отделения ковшевой обработки стали

 

1. Технологическое оборудование

 

1. Сталеразливочные ковши

 

Вместимость сталеразливочного ковша определяется вместимостью конвертера, и в проектируемом цехе составляет 220 т при вместимости конвертера 200 т [*].

Число сталеразливочных ковшей в цехе (Nск) рассчитывается по формуле:

 

Nск =

*(tз + ) + nрм + nз ,

 

где n - число ковшей стали, разливаемых за сутки, шт;

tз – задолженность сталеразливочного ковша на разливке одной плавки (составляет 6,5 ч) [*];

tрф – затраты времени на ремонт футеровки ковша (составляют 15,6 ч);

nрм и nз – соответсвенно число ковшей на капитальном ремонте (кожуха, механических устройств и пр.) и запасных (обычно по одному), шт;

Ф – стойкость футеровки ковша (составляет 10…15 плавок);

С – коэффициент, учитывающий организационные задержки (принимается равным 0,8).

Число ковшей стали, разливаемых за сутки, соответствует числу плавок:

n

= ,

 

где N - число постоянно работающих конвертеров, шт;

t - длительность цикла конвертерной плавки (см. п.2.1.), мин.

Принимаю:

• стойкость монолитной футеровки ковша 15 плавок;
• техническая характеристика ковша: высота – 4890 мм, ширина по цапфам – 4890 мм, ширина по носку – 5945 мм.

Согласно вышеприведенным формулам имеем:

n = = 35,87 ковшей;

Nск = *(6,5+ )+1+1 = 16,1 ковшей.

Принимаю в цехе 17 сталеразливочных ковшей.

 

1.2. Шлаковые чаши

 

Выбор емкости чаш определяется количеством (объемом) образующегося на плавке шлака. Объем шлака (Vшл) на плавку можно рассчитать по формуле:

 

Vшл =

,

 

где G - максимальная масса плавки, т;

Р - максимально возможное количество образующегося шлака, % от массы плавки;

rшл – плотность шлака, т/м3 (изменяется в пределах 2,3…2,5 т/м3).

Количество шлаковых чаш (Nшл) определяется по формуле:

 

Nшч =

*1,15,

 

где ån - потребное суточное количество шлаковых чаш без учета их оборачиваемости, шт;

1,15 – коэффициент запаса;

tоб – время оборачиваемости шлаковых чаш, ч.

В настоящее время при организации вывоза шлака с помощью шлакового пролета или крановой эстакады время оборачиваемости чаш составляет 3…6 ч.

Максимальное число шлаковых чаш без учета их оборачиваемости рассчитывается по формуле:

 

ånшч =

* nшч,

 

где nшч – число шлаковых чаш, шт.

Известно:

• максимальная масса плавки 250 т;
• на плавке образуется 15 % шлака от массы плавки;
• шлак вывозится из цеха через шлаковый пролет составами.

Тогда на плавке образуется шлака:

Vшл = = 15,6 м3.

Принимаю к установке на плавку под конвертер одну чашу емкостью 16 м3.

Согласно приведенным выше формулам имеем:

ånшч = *1 = 35,87 чаш;

Nшч = *1,15 = 7,7 чаш.

Принимаю для обслуживания цеха 8 чаш.

 

 

2. Крановое оборудование

 

1. Разливочные краны

 

Выбор разливочного крана производится в зависимости от вместимости выбранного сталеразливочного ковша, ширины принятого пролета и необходимой высоты подъема.

В общем случае, суточная потребность в разливочном кране (åtРкр) определяется по формуле:

 

åtРкр =

,

 

где N - число постоянно работающих конвертеров;

tр – затраты времени на собственно разливку одного ковша стали, мин;

tпр – затраты времени на прочие операции, связанные с разливкой одного ковша, мин;

t - длительность конвертерной плавки, мин.

Затраты на собственно разливку определяется прямым хронометражом или расчетом, или принимается на основе справочного материала и рекомендаций проектных организаций. При разливке стали со стенда затраты времени на собственно разливку не учитываются (tр = 0).

Затраты времени на прочие операции зависят от: вида операций, выполняемых краном и связанных непосредственно с разливкой стали; схемы грузопотока и конструктивных решений отделения разливки.

Длительность конвертерной плавки определяется из условия средней интенсивности продувки металла (в проектируемом цехе равной 4,2 м3/(т*мин)).

 

Тогда:

 

Периоды	Длительность, мин
Завалка скрапа	2,0
Заливка чугуна	2,0
Продувка	17,14*
Отбор проб, замер температуры и ожидание анализа	4.0
Додувка	2.0
Слив металла	5.0
Слив шлака	2.0
Подготовка конвертера	3.0
Неучтенные задержки	3.0
ИТОГО	40.14

 

• - определено расчетом:

t = = 17,14 мин,

где 16,0 – длительность продувки при интенсивности 4,5 м3/(т*мин) [**].

Потребное количество кранового оборудования определяется по формуле:

 

Nкр =

,

 

где åtкр – суммарная суточная потребность в кране;

m – коэффициент, учитывающий затраты времени на вспомогательные операции. Принимается обычно во всех случаях равным 1,15 (15% от времени основных работ);

С – коэффициент использования рабочего времени крана. Принимается равным 0,8;

24 – число часов в сутках.

Известно: ОНРС с линейным расположением машин, ширина разливочного пролета 16 м.

Принимаю:

• вместимость сталеразливочного ковша 220 т [*];
• мостовой разливочный кран с параметрами: грузоподъемность 280+100/20 т, пролет 15,5 м, высота подъема крюков 36+36/40 м, скорость подъема 9,6+7,5/15,0 м/мин, скорость передвижения главной тележки 30, вспомогательной 30 и моста крана 60 м/мин [*];
• разливка на машинах с применением консольно-поворотных стендов.

Затраты времени на прочие операции, связанные с разливкой одного ковша, для рассматриваемого случая составят:

tпр = 7,38+7,38+20 = 34,76 мин,

где 7,38 – затраты времени на перестановку ковша со сталевоза на разливочный стенд и пустого – обратно, мин [*];

20 – средние затраты времени, связанные с обработкой стали  в отделении ковшевой обработки, мин [*].

Согласно прведенным выше формулам имеем:

åtРкр = = 20,78 ч;

Nкр = = 1,24 крана.

Учитывая высокую загруженность и назначение, принимаю к установке в разливочном пролете ОНРС с линейным расположением машин четыре разливочных крана.