4. Расчет числа оборудования печного пролета
Число завалочных машин (п) определяют по формуле
п = (Аk)/1440b
где А — число завалок (планок) в сутки, шт./сут; — задолженность машины (длительность завалки) на одну плавку, мин/пл; — коэффициент неравномерности,, учитывающий возможность совпадения завалки на нескольких печах (1,3); b —коэффициент использования машины (0,8); 1440 —число минут в сутках, мив/сут.
Продолжительность завалки определяется числом мульд с шихтой на одну плавку и продолжительностью загрузки одной мульды. По опытным данным продолжительность загрузки одной мульды напольной завалочной машиной Принимают равной 1,0—1,5 мин. Число мульд с шихтой (пм) определяют по формуле
пм = Qпл/Vмq,
где Qпл — расход того или иного шихтового материала на одну плавку, т/пл; V — объем одной мульды, м3; q— насыпная масса материала в мульде, т/м3.
Рекомендуемая емкость мульд составляет для завалочных машин грузов подъемностью 7,5; 10 и 15 т соответственно 1,2; 1,75—2,2 и 3,3 м3. Насыпная масса материалов в мульде на 10—15% меньше насыпной массы того же материала в бункере (величины последней даны на с. 52).
Число заливочных кранов рассчитывают по той же формуле, что и число завалочных машин. При этом 2 представляет собой задолженность крана на одну плавку (мин/пл) и складывается из затрат времени на основную (заливка чугуна) и на вспомогательные работы. Длительность заливки одного ковша составляет 10—15 мин, общая длительность заливки чугуна достигает 40 мин. Точных норм затрат кранового времени на вспомогательные работы нет. Очевидно, можно принять эту величину равной 20—30 мин на плавку (сюда входят установка желобов для заливки чугуна, транспортировка емкостей с ферросплавами, заправочными материалами и пр., обслуживание ремонта печей и оборудования).
5. Реконструкция мартеновских цехов
Многие работы в печном и разливочном пролетах мартеновских цехов требуют затрат тяжелого физического труда и выполняются в условиях больших выделений тепла, пыли, ряда вредных газов и повышенного шума. По этим причинам важной задачей на ближайшее время является разработка и внедрение средств механизации наиболее тяжелых работ в мартеновских цехах.
В соответствии с перспективными планами развития черной металлургии нашей страны намечена постепенная замена мартеновского производства другими способами' производства стали и в первую очередь кислородно-конвертерным с целью обеспечения более высоких технико-экономических показателей производства, улучшения условий труда и уменьшения загрязнения окружающей среды. При этом стоит задача возможно более полного использования основных производственных фондов мартеновских цехов и особенно цехов, строившихся в 50—60-е годы, здания которых и оборудование могут эксплуатироваться еще длительное время. Проектными организациями черной металлургии в последние годы выполнено значительное число разработок по выявлению оптимального варианта замены мартеновских печей, в том числе кислородными конвертерами с верхним и нижним дутьем, двухванными и электродуговыми печами.
При установке конвертеров в главном здании цеха основная трудность связана с тем, что высота расположения кранов (высота подкрановых путей) печного и разливочного пролетов мартеновских цехов составляет не более 20 м, в то время как для размещения на уровне пола цеха сталевозов, принимающих сталь из конвертеров емкостью 50, 100—130 и 300 т, эта высота должна быть соответственно 17; 21—23 и 30 м. Поэтому под конвертерами необходимо сооружать траншеи для сталевозов и шлаковозов. Выполненные Гипромезом и рядом других проектных институтов разработки и имеющийся зарубежный опыт выявили три возможных варианта замены мартеновских печей кислородными конвертерами с верхним дутьем.
Рис. 20. Схема установки кислородных конвертеров в мартеновских цехах
Установка конвертеров на месте мартеновских печей схематически показана на рис. 20, а. В этом случае для разливки стали сохраняется разливочный пролет Р. В бывшем печном пролете П осуществляют заливку и загрузку конвертеров и подготовку сталеразливочных ковшей. Необходима надстройка здания, поскольку высота его недостаточна для размещения кислородных фурм, системы загрузки сыпучих и газоотводящего тракта. Глубина траншеи при установке 100-т конвертеров, как это показано на рис. 20, а, составляет 3 м; для 150—200-т конвертеров она составит 4—6 м, для 300-т конвертеров 7—8 м.
Этот вариант реконструкции обеспечивает по сравнению с другими более полное использование имеющегося оборудования и здания цеха и требует меньших капитальных затрат. Однако его не считают оптимальным из-за следующих недостатков: трудность эксплуатации цеха с глубокими траншеями, большие потери производительности во время проведения реконструкции, сложность решения проблемы размещения газоотводящего тракта. Ориентированию газоотводящего тракта вверх препятствуют краны печного и разливочного пролетов; ориентирование же его в горизонтальном направлении не рекомендуется из-за образования на горизонтальных участках шлакометаллических настылей и усложнения при этом эксплуатации.
При установке конвертеров на месте шихтового открылка (см. рис. 20,6) конвертеры, газоотводящий тракт, кислородные фурмы и систему загрузки сыпучих размещают в новом пролете К, сооружаемом на месте шихтового открылка. Сохраняется разливочный пролет Р. Печной пролет П используется для загрузки лома, заливки чугуна и подготовки сталеразливочных ковшей. По сравнению с предыдущим этот вариант требует несколько больших капитальных затрат, но имеет ряд преимуществ: нег необходимости разрабатывать сложные вынужденные решения по газоотводящему тракту; уменьшается глубина траншей (примерно на 2—3 м); уменьшаются потери производительности во время реконструкции.
В обоих рассмотренных вариантах в случае установки большегрузных конвертеров заливка чугуна из-за недостаточной грузов подъемности заливочных кранов должна проводиться двумя ковшами, что вызывает увеличение длительности плавки.
Установка конвертеров в новом здании (рис. 20, в). Рядом с главным зданием мартеновского цеха сооружают новое здание для установки конвертеров, состоящее из загрузочного И и конвертерного К пролетов. Старое здание используется для разливки стали, подготовки и ремонта ковшей и вспомогательных работ; сталевозы и шлаковозы перемещаются по полу цеха. По сравнению с предыдущими этот вариант требует наибольших капитальных затрат и характеризуется более низким коэффициентом использования основных производственных фондов реконструируемого цеха. Особенностями этого варианта являются отсутствие заглубленных траншей; размещение конвертерного производства в здании, отвечающем его специфическим требованиям; наименьшие потери производительности за время реконструкции; возможность использования печного пролета для разливки стали.
Для конвертеров с донным дутьем возможны те же варианты установки в здании мартеновского цеха и в новом здании, что и для конвертеров с верхним дутьем. При этом несколько упрощается размещение конвертеров в старом здании в связи с отсутствием кислородных фурм и меньшими габаритами системы загрузки сыпучих сверху.
Замена мартеновских печей двухванными. В последние годы двухванные печи сооружены и успешно работают во многих мартеновских цехах. Накоплен опыт их эксплуатации, освоена технология выплавки стали различных марок. Двухванные печи сооружают на месте сносимых мартеновских между колоннами, разграничивающими печной и разливочный пролеты. Расстояние между этими колоннами позволяет разместить печь с двумя ваннами емкостью по 300 т. Производительность подобных печей составляет 1,1 — 1,5 млн. т стали в год, интервал между выпусками плавок около 3 ч. Двухванные печи по сравнению с мартеновскими обеспечивают значительное увеличение выпуска стали, экономию топлива и огнеупоров, снижение трудоемкости ремонтов.
В случае замены мартеновских печей двухванными не требуется перестройка главного здания цеха, полностью используется все имеющееся в цехе подъемно-транспортное оборудование и оборудование по обслуживанию печей. Однако подобная реконструкция не признается в настоящее время перспективной, поскольку при работе двухванных печей существенно ухудшаются условия труда в цехе из-за больших выделений через рабочие окна пыли и дыма. Кроме того, сохраняются многие тяжелые работы по обслуживанию и ремонту печей.
Известны проекты замены мартеновских печей, работающих скрап-процессом, дуговыми электропечами как с использованием существующих зданий мартеновских цехов, так и со строительством новых. Использование существующих зданий затруднено в связи с их недостаточной высотой. Так, при установке 50—100-т электропечей на уровне рабочей площадки высота до уровня подкрановых рельсов должна составлять 20—24 м, а в мартеновских цехах, работающих скрап-процессом, она не превышает 16—18 м.