Наказ Міністерства освіти і науки,

ЗАТВЕРДЖЕНО

Наказ Міністерства освіти і науки,

молоді та спорту України

29 березня 2012 року № 384

Донбаський державний технічний університет

Кафедра машин металургійного комплексу та прикладної механіки

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни: Технологічні лінії і комплекси металургійних заводів

на тему: Выбор оборудования доменного цеха

Студента (ки) III курсу групи ММК–10–2

напряму підготовки “Машинобудування”

спеціальності “Металургійне обладнання”

__________ Матвійчук І.В. ________

(прізвище та ініціали)

Керівник ст.викл. каф. ММК та ПМ

Петров П.О.

Національна шкала ________________

Кількість балів: __________

Оцінка ECTS: _____

Члени комісії:

_____________ ст. викл. Петров П.О.

(підпис)

_____________ доц. Ізюмов Ю.В.

(підпис)

_____________ ст.викл. Козачишена О.С.

(підпис)

м. Алчевськ – 2012 рік
Задание

Исходные данные

Полезный оббьем печи =1386 .

Коэффициент использования полезного объема печи =0,550 .

Количество печей = 3 шт.

Годовое поступление материалов на склад (грузооборот) =7 10⁶ т/год.

Норма текущего запаса материалов = 18 сут.

Норма резервного запаса материалов =3 сут.

Суточное количество прибывших в цех вагонов =300 шт.

Вместимость грейфера = 6 .

Масса материала в вагоне =60 т.

Коэффициент заполнения бункера =0,9.

Грузоподъемность вагон–весов =25 т.

Рабочая длина барабана барабанных питателей =1,885 м.

Диаметр барабана =1,524 м.

Количество исходного материала для грохочения =100%.

Количество мелочи, удаляемой в отсев после грохочения = 20%.

Количество мелочи, оставшейся в готовом продукте = 10%.

Расчетная ширина сита = 2 м.

Рабочая длина сита = 5 м.

Объемная масса материала = 0,48 .

Геометрическая вместимость скипа =0,7 .

Коэффициент заполнения скипа = 0,8.

Суточный расход кокса = 1134 т.

Коэффициент неравномерности выпусков чугуна .

Номинальная емкость ковша = 100 т.

Стойкость футеровки (число наливов) = 350 шт.

Число горячих ремонтов = 4 шт.

Вместимость шлакового ковша =16м^3.

Разница между суточной выплавкой чугуна и его потреблением сталеплавильным цехом = 6750 т/сут.

Время, необходимое для выполнения всех видов передвижений по рассматриваемому в расчете пути в течение суток = 750 мин.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 5

1. Общая характеристика и устройство доменных цехов.. 6

2. Основной технологический агрегат доменного цеха.. 9

3. Определение необходимого количества и производительности основного оборудования доменного цеха 11

3.1 Годовая производительность доменного цеха. 11

3.2 Рудный двор и его оборудование. 12

3.2.1 Определение потребного количества вагоноопрокидывателей. 13

3.2.2 Расчет нормы запаса шихтовых материалов на рудном дворе. 14

3.2.3 Определение фронта погрузки и выгрузки шихты.. 15

3.2.4 Определение объема штабеля. 15

3.2.5 Определение потребного количества перегрузочных кранов и их производительности. 17

3.3 Бункерная эстакада и ее оборудование. 18

3.3.1 Определение необходимого количества вагонов–перегружателей и их производительности. 20

3.3.2 Выбор вместимости бункеров и расчет их пропускной способности 21

3.3.3 Определение производительности ленточного конвейера. 24

3.3.4 Определение производительности вагон–весов. 25

3.3.5 Определение производительности барабанных питателей. 25

3.3.6 Определение производительности вибрационного грохота и эффективности грохочения материалов. 25

3.3.7 Определение загруженности подъемника коксовой мелочи. 27

3.4 Системы подачи шихты на колошник. 28

3.4.1 Определение вместимости скипа. 30

3.4.2 Определение производительности скипового подъемника и его загруженности. 31

3.5 Оборудование для уборки чугуна и шлака. 33

3.5.1 Определение необходимого количества чугуновозных ковшей. 34

3.5.2 Определение потребного числа шлаковозов. 36

3.6 Отделение разливки чугуна и его оборудование. 37

3.6.1 Определение числа разливочных машин и их
производительности. 39

3.6.2 Определение расчетной занятости железнодорожных путей. 40

Выводы.. 41

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК.. 42

Введение

Основными направлениями дальнейшего развития черной металлургии является коренное улучшение качества, увеличение выпуска эффективных видов металлопродукции и осуществление широкого технического перевооружения металлургических предприятий.

Поставленная задача решается путем совершенствования традиционных металлургических процессов, разработки и освоения новых технологий и модернизация действующих механизмов и ввода в эксплуатацию новых мощных агрегатов и машин, роста уровня механизации производственных операций, совершенствования форм эксплуатации и технического обслуживания механического оборудования.

Для успешного решения этих вопросов инженер–механик должен понимать единство техники и технологии, уметь правильно решать задачи технического прогресса, владеть навыками проектирования металлургических цехов и заводов.

Выполнение курсовой работы по дисциплине "Технологические линия и комплексы металлургических цехов" способствует развитию технического мышления студентов, приобретению ими навыков компоновки машин и агрегатов в единый технологический комплекс, увязывания их по производительности.

В представленной курсовой работе рассматривается методика проведения расчетного обоснования потребности отделений и участков доменного цеха в основном оборудовании.

1. Общая характеристика и устройство доменных цехов

Доменный цех является одним из основных цехов металлургического предприятия. В его состав входит несколько доменных печей с относящимся к каждой из них и расположенным вблизи них комплексом объектов (литейный двор, воздухонагреватели с воздухопроводами, система подачи шихты к колошниковому загрузочному устройству, система газоочистки, установки припечной грануляции шлака и некоторые другие); бункерная эстакада; система транспортных путей, газопроводов и ряд общих для цеха или нескольких печей отделений и участков, таких как склад шихтовых материалов (рудный двор), отделение разливки чугуна, склад холодного чугуна, воздуходувная станция, отделение приготовления огнеупорных масс и ремонта чугуновозов и шлаковозов; вспомогательные отделения – ремонтные мастерские, электроподстанция и др.

Для доменных цехов характерны большой объем и сложная система грузопотоков, среди которых можно выделить грузопотоки шихтовых материалов к бункерной эстакаде с фабрик агломерации и окомкования, коксохимического завода и ряда других источников снабжения цеха шихтой, находящихся за пределами предприятия; система подачи материалов от бункерной эстакады к колошниковому загрузочному устройству; грузопотоки уборки продуктов плавки – чугуна, шлака, колошниковой пыли; системы линий уборки коксовой мелочи и мелочи агломерата; грузопотоки материалов, используемых при ремонтах объектов цеха, трубопроводная подача к доменным печам кислорода и природного газа и отвод колошникового газа.

Устройство доменного цеха, характер размещения в нем основных объектов во многом определяются выбранной системой грузопотоков и транспорта, причем, изменение этих систем существенно сказывается на планировке цеха [3].

На рис. 1.1 приведена схема грузопотоков доменного цеха с подачей шихтовых материалов машинами периодического действия [5].

Флюсы, добытые в карьерах сырых материалов, руду из рудников 2 и агломерат с агломерационной фабрики 3 направляют на железнодорожную станцию 4 доменного цеха и передают на склад шихтовых материалов вагонами 5. Вагоны при помощи толкателя 6 подают на вагоноопрокидыватель 7, который выгружает из них материал в приемную траншею 8. Шихту из траншеи 8 забирают грейфером тележки 9 рудогрейферного перегружателя 10 и выгружают послойно в штабеля 13. Грейферный кран перемещается вдоль склада 12 по специальным путям 11.

Шихтовые материалы из штабелей перегрузочным краном подают в вагоны 14 и направляют на агломерационную фабрику 3 или подают в бункер эстакады доменного цеха. Крупный металлургический кокс с коксохимического завода 15 направляют на бункерную эстакаду, где распределяют по бункерам доменных печей коксовым перегрузочным вагоном 16. Из бункеров эстакады 18 агломерат, окатыши и кокс (после его сортировки на грохотах и загрузки весовой воронки) порционно в определенной последовательности подают в скипы подъемника 19, поднимают на колошник доменной печи 20 и через загрузочное устройство загружают внутрь печи.

От газовой подстанции 21 газ направляют в воздухонагреватели 22 для нагрева их насадок. Воздух от воздуходувной станции 23 после подогрева в воздухонагревателе 22 обогащают кислородом, подаваемым от кислородной станции 24, и через фурмы подают в доменные печи совместно с природным газом, который поступает от газораспределительной подстанций 21. Продукты плавки доменной печи (чугун и шлак) через летки печи и желоба литейного двора 25 сливают соответственно в чугуновозы 26 и шлаковозы 27. Часть жидкого чугуна в ковшах передают на разливочную машину 28 для получения твердых чушек, а остальной чугун направляют в миксерные отделения сталеплавильных цехов. Жидкий шлак в шлаковозах отправляют на грануляцию в специальные отделения 29, остальной шлак гранулируют на придоменных установках 30 и по трубам передают в отстойники. Доменный газ перед подачей потребителям очищают от пыли в пылеуловителях грубой 31, полутонкой 32 и тонкой очистки 33. Пыль, выделенную в пылеуловителях, передают железнодорожным транспортом на агломерационную фабрику.

Более подробно вопросы устройства доменных цехов, их планировки и грузопотоков изложены в литературе [1, 3, 4].

Рисунок 1.1 – Схема грузопотоков доменного цеха

2. Основной технологический агрегат доменного цеха

Основным оборудованием доменного цеха является доменная печь.

Перед доменными печами параллельно линии печей расположена бункерная эстакада, а параллельно бункерной эстакаде расположен рудный двор с железнодорожными путями, по которым в вагонах подвозят сырьё для доменной плавки. Для обеспечения бесперебойной подачи сырых материалов в доменные печи необходимо создать запас материалов у печи.

Этот запас создаётся на складе называемом рудным двором, который кроме этого используется для усреднения материалов.

Бункерная эстакада, расположенная между рудным двором и доменными печами, параллельно линии печей, представляет собой металлические и железобетонные сооружения, состоящие из ряда отдельных бункеров и обслуживающего их оборудования.

Материалы из подбункерного помещения на колошник доменной печи (рис. 2.1) доставляются скиповым подъёмником, которой состоит из наклонного моста, системы канатных блоков, 2–х скипов и скиповой лебёдки. системой конвейерной шихтоподачи, характерной для печей большой емкости.

Колошник (рисунок 2.1) – верхняя часть профиля печи предназначена для загрузки материалов. В состав колошника входит загрузочное устройство,. Шахта представляет собой расширяющийся к низу конус. Это расширение необходимо для обеспечения опускания твёрдых шихтовых материалов из–за увеличения их объёма при нагревании. Ниже шахты расположена самая широкая часть корпуса печи называемая распором, в котором происходит плавление шихты. Ниже распара находятся заплечики. Нижняя часть профиля доменной печи называется горном в котором собираются жидкие продукты плавки.

По периметру печи, внизу расположены фурмы, по которым подаётся горячий воздух с температурой 1100–1150⁰С и газообразное топливо. Доменные печи имеют воздухонагреватели (кауперы).

Операция по вскрытию чугунной лётки состоит из двух этапов: 1) рассверливание заполненного огнеупорной массой леточного канала; 2) пробивка чугунной корки, образующейся в отверстии летки на внутренней поверхности.

Выполнение этих операций осуществляется с помощью специальной сверлильной машины. После вскрытия чугунной лётки жидкий чугун направляется по желобам, и разливается в чугуновозные ковши.

Для забивки чугунной лётки используют электропушки. Продукты плавки (шлак и чугун) разливаются в специальные чугуновозные и шлаковозные ковши.

1 – большой конус; 2 – чаша большого конуса; 3 – газовый затвор; 4 – малый конус; 5 – приёмная воронка; 6 – наклонный мост; 7 – скип; 8 – фурма; 9 – лётка для шлака; 10 – лётка для чугуна; 11 – металлоконструкция печи; 12 – штанги большого и малого конуса

Рисунок 2.1 – Схема доменной печи

3. Определение необходимого количества и производительности основного оборудования доменного цеха

3.1 Годовая производительность доменного цеха

Годовую производительность доменного цеха определяют на основании составляемого баланса металла по предприятию [3]. Исходной величиной для составления баланса является годовой объем производства проката – готовой продукции металлургического завода. Зная эту величину и расходные коэффициенты металла для производства заданного сортамента готовой продукции, определяют потребность прокатных цехов в стальных слитках. Далее по известной величине расхода чугуна на 1т стальных слитков определяют потребность сталеплавильных цехов в жидком чугуне. К найденной величине добавляют количество товарного чугуна, которое завод должен отправлять та сторону, и потребность вспомогательных цехов завода в литейном чугуне, получая требуемую величину годовой производительности доменного цеха , т/год. Необходимо также учитывать потери чугуна в скрап в желобах и чугуновозных ковшах и в ковшах со шлаком, которые по нормативам составляют соответственно 0,2; 0,35 и 1% [3].

Годовую производительность доменной печи , т/год можно рассчитать по формуле:

, (3.1)

где – полезный объем печи, =1386 ; – коэффициент использования полезного объема, согласно исходных данных =0,550 ; – число рабочих суток печи в году, =357 сут.

Для действующих цехов, в которых число доменных печей и их производительность известны, годовую производительность цеха определяют из выражения:

, (3.3) где – количество доменных печей, = 3 шт.

3.2 Рудный двор и его оборудование

Рудный двор представляет собой склад шихтовых материалов (рис. 3.1), предназначенный для приемки, хранения, создания требуемого запаса и усреднения компонентов шихты по химическому и гранулометрическому составу. В настоящее время доменные печи работают на окускованном сырье (агломерат, окатыши), поэтому непосредственно с рудного двора в печи поступает незначительное количество материалов, а рудные дворы используют как склады сырья для фабрик окускования [3].

1 – коксовые бункера; 2 – рудогрейферный кран; 3 – рудный вагон–перегружатель; 4 – коксовый вагон–перегружатель; 5 – путь подачи кокса; 6 – железнодорожный путь; 7 – путь подачи железорудной части шихты; 8, 12 – пути рудогрейферного крана; 9, 13 – консольные железнодорожные пути; 10 – штабель материала; 11 – грейферная тележка перегрузочного крана; 14 – траншея для шихтовых материалов; 15, 17 – рельсовые пути башенного вагоноопрокидывателя и толкателя; 16 – железнодорожный путь подачи вагонов на разгрузку на вагоноопрокидывателе; 18 – толкатель; 19 – башенный вагоноопрокидыватель; 20 – железнодорожный путь подачи вагонов на аглофабрику; 21 – бункерная эстакада.

Рисунок 3.1 – Схема рудного двора доменного цеха

В зависимости от принятой схемы разгрузки, транспортировки и усреднения материалов, состав оборудования складов может быть различным. В случае разгрузки вагонов передвижными вагоноопрокидывателями, транспортировку и усреднение материалов осуществляют рудогрейферными кранами–перегружателями. На складах со стационарными вагоноопрокидывателями применяют конвейеры, бункера, питатели и комплекс машин для усреднения. На рис. 3.1 представлена схема рудного двора доменного цеха, оснащенного передвижными вагоноопрокидывателями и перегрузочными кранами. Здесь материалы хранятся в штабелях. Площадка рудного двора ограничена с одной стороны бункерной эстакадой 21, а с другой – приемной траншеей 14, вдоль которой проложен железнодорожный путь 16 для прибывающих на разгрузку вагонов, а по ширококолейным рельсовым путям 15 и 17 перемещаются башенный вагоноопрокидыватель 19 и толкатель 18. Вся площадь рудного двора обслуживается кранами–перегружателями 2, которые передвигаются вдоль склада над штабелями 10. Поступающие на разгрузочный путь 16 открытые вагоны с материалами подают в башенный вагоноопрокидыватель 19 для выгрузки из них компонентов шихты в траншею 14. Из траншеи материалы перегружают в штабель грейфером крана–перегружателя. Для подачи к печам материал забирают из штабеля грейфером и загружают в перегрузочный вагон 3, который перемешается по рельсам бункерной эстакады 21 и разгружает этот материал в бункер.

Более подобную информацию об устройстве рудных дворов можно найти в работах [1, 2, 4].

3.2.1 Определение потребного количества вагоноопрокидывателей

Число вагоноопрокидывателей, предназначенных для разгрузки материалов из открытых железнодорожных вагонов на склад, определяют исходя из годового поступления материалов (грузооборота) [5]:

, шт, (3.4)

где – годовое поступление материалов на склад (грузооборот), согласно исходных данных =7 10⁶ т/год; – коэффициент неравномерности прибытия составов под разгрузку =1,6; – грузоподъемность одного вагона, =93т; – количество часов работы вагоноопрокидывателя за год, час; – часовая производительность вагоноопрокидывателя, ваг/час.

Количество часов работы вагоноопрокидывателя определяют из выражения, час:

(3.5)

где – количество рабочих суток вагоноопрокидывателя в год, =350сут; – время суточных простоев на профилактику =120мин = 2 часа; 24 – количество часов в сутках.

Производительность вагоноопрокидывателя определяют по формуле, ваг/час:

(3.6)

где 1440 – количество минут в сутках; – задолженность вагоноопрокидывателя на разгрузку одного вагона, =3 мин; – время суточной профилактики, =120 мин.

Задолженность башенного или роторного вагоноопрокидывателя на разгрузку одного вагона (подача вагона на люльку или ротор, опрокидывание вагона и его выдача) составляет 2 – 3 мин.

.

Принимаем количество вагоноопрокидователей Z=1 шт.

3.2.2 Расчет нормы запаса шихтовых материалов на рудном дворе

Норму запаса на рудном дворе шихтовых материалов определяют по формуле [5]:

, т, (3.7) где – суточная производительность доменного цеха по чугуну, =7394,3т/сут; – плановый расходный коэффициент сырых материалов, согласно исходных данных принемаем =1,65; – норма запаса, сут.

, (3.8)

где – норма текущего запаса, = 18сут; – норма резервного запаса, =3 сут.

3.2.3 Определение фронта погрузки и выгрузки шихты

Длину фронта погрузки и выгрузки шихты определяют исходя из пропускной способности склада шихтовых материалов (рудного двора) [5].

, (3.9)

где 1,1 – коэффициент, согласно исходных данных, учитывающий расстояние между вагонами; – количество вагонов одновременно загружаемой партии (подача); – длина вагона, =10 м.

Количество вагонов в одной подаче, шт:

, (3.10)

где – суточное количество прибывших в цех вагонов, =300шт; – число подач в сутки, шт:

, (3.11)

где 24 – количество часов в сутках; – продолжительность разгрузки подачи, включая время на уборку порожняка и подачу груженых вагонов =0,85час.

3.2.4 Определение объема штабеля

В зависимости от физических свойств материалы могут храниться в штабелях или бункерах.

На рудном дворе материалы хранятся в штабелях (рис. 3.2). Объем штабеля рассчитывают по формуле [5]:

, , (3.12)

где , – соответственно длина и ширина основания штабеля и его верхней части (рис. 3.2);

– высота штабеля:

, (3.13)

где – угол естественного откоса материала, град.

Принимаем согласно исходных данных , = , =13м.

Выразим из трапецеидального штабеля треугольник, чтобы найти сторону :

(3.14)

Рисунок 3.2 – Расчетная схема для определения объема трапецеидального штабеля шихты

3.2.5 Определение потребного количества перегрузочных кранов и их производительности

Формирование штабелей с одновременным усреднением материалов на рудном дворе и забор материала из штабелей осуществляют грейферами перегрузочных кранов.

Производительность перегружателя зависит от грузоподъемности грейфера, скорости передвижения грейферной тележки, технологической схемы его работы, а также других факторов и определяется по формуле:

, (3.15)

где – вместимость грейфера; – коэффициент, учитывающий использование подъемной силы грейфера; – продолжительность одного цикла работы крана, = 2,45 мин.

Согласно исходных данных: = 6 ; =0,8 и т.д.

т/ч

Количество рудногрейферных кранов на рудном дворе [5] (шт):

, (3.16)

где – средняя продолжительность цикла погрузки материалов, = 2,45 мин; – общее число циклов работы крана в сутки = 820; – коэффициент неравномерности выполнения работ для перегружаемых материалов =1,13, – время, затрачиваемое краном на переезды за сутки, =75мин; – время простоев крана за сутки, = 120 мин.

. Принимаем количество перегрузочных кранов равное n = 2 шт.

3.3 Бункерная эстакада и ее оборудование

Бункерная эстакада связывает потоки материалов, поступающих с агломерационной или обогатительной фабрик, коксохимического завода, склада (рудного двора), с подачей этих материалов к доменному подъемнику для последующей загрузки их в доменную печь.

Бункерная эстакада представляет собой вытянутое вдоль цеха и фронта печей железобетонное сооружение, возвышающееся над уровнем цеха примерно на 10м и состоящее из ряда отдельных бункеров (рудных и коксовых) и обслуживающего их оборудования.

Рудные бункера располагают обычно в два ряда вдоль фронта доменных печей, а коксовые – непосредственно у доменного подъемника. Над бункерами прокладывают железнодорожные пути для рудных и коксовых вагонов–перегружателей, составов с агломератом, окатышами, добавками или устраивают галереи для транспортирующих, устройств (ленточных конвейеров).

Под бункерами расположены питатели (барабанные или вибрационные) и грохоты для выдачи и рассева материалов, а также транспортирующие и взвешивающие устройства (вагон–весы или пластинчатые конвейеры и взвешивающие воронки) для подачи материалов к доменному подъемнику в соответствии с заданной программой загрузки доменной печи.

В настоящее время различают две системы подачи шихтовых материалов на бункерную эстакаду и с эстакады к доменному подъемнику машинами периодического действия (вагоны–перегружатели и вагон–весы) (рис. 3.3) и непрерывного действия (ленточные конвейеры с автостеллой и пластинчатые или ленточные конвейеры) (рис. 3.4).

В подбункерном помещении эстакады располагают также систему уборки мелочи кокса и агломерата или окатышей (при подаче шихты к доменному подъемнику конвейерами).

Более подробно о разновидностях и устройстве бункерных эстакад доменных цехов изложено в работах [1, 3, 4].

1 – путь коксового перегрузочного вагона; 2 – путь саморазгружающихся вагонов с агломератом или окатышами; 3 – путь рудного перегрузочного вагона; 4 – консольный путь; 5 – бункера железосодержащей части шихты; 6 – вагоны с агломератом или шлаками; 7 – коксовый перегрузочный вагон; 8 – рудный перегрузочный вагон; 9 – вагон–весы; 10 – течка; 11 – скип доменного подъемника; 12 – коксовые бункера; 13 – грохот–питатель; 14 – весовая воронка кокса; 15 – бункер коксовой мелочи; 16 – скип подъемника коксовой мелочи; 17 – саморазгружающиеся железнодорожные вагоны

Рисунок 3.3 – Система подачи шихтовых материалов машинами периодического действия

1 – конвейер для загрузки коксовых бункеров; 2 – конвейер для загрузки железосодержащей части шихты; 3 – конвейер для загрузки рудных бункеров; 4 – скип подъемника мелочи агломерата или окатышей; 5 – бункер мелочи агломерата или окатышей; 6 – конвейер уборки мелочи агломерата или окатышей; 7 – конвейер для транспортировки шихты к доменному подъемнику; 8 – течка; 9 –грохот–питатель; 10 – бункера агломерата или окатышей; 11, 12 – разгрузочное устройство; 13 – коксовые бункера; 14 – грохот–питатель; 15 – бункер мелочи кокса; 16 – скип подъемника коксовой мелочи;
17 – весовая воронка кокса; 18 – распределительный лоток; 19 – скип доменного подъемника; 20 – весовая воронка шихты

Рисунок 3.4 – Система подачи шихтовых материалов машинами непрерывного действия

3.3.1 Определение необходимого количества вагонов–перегружателей и их производительности

Необходимое количество вагонов–перегружателей:

, шт (3.18)

где – среднее время цикла работы вагона–перегружателя, мин; – среднесуточное количество выгрузок материала из вагона–перегружателя в бункеры = 252; – время простоев вагона–перегружателя за сутки (для смазки, ремонта и т.д.), = 120мин; 1440 – количество минут в сутках.

Производительность перегрузочных вагонов:

, (3.19)

где – масса материала в вагоне, согласно исходных данных =60т; – коэффициент заполнения бункера (принимают равным 0,9) =0,9; – время цикла работы перегрузочного вагона, мин, которое определяют из выражения:

, (3.20)

где – время погрузки материала, =4,55 мин; – время движения вагона с грузом, =1,97 мин; – время выгрузки материала, =0,56 мин; – время движения вагона без груза, =1,72 мин.

Принимаем число вагонов–перегружателей 2 шт.

3.3.2 Выбор вместимости бункеров и расчет их пропускной способности

Вместимость бункеров бункерных эстакад в соответствии с существующими нормами рассчитывают на хранение 8–12ч запаса агломерата и окатышей и 5–8ч запаса кокса. В строившихся ранее цехах при доставке рудных материалов железнодорожным транспортом вместимость рудных бункеров рассчитана на хранение 20–24ч запаса материалов [3].

Пропускная способность (расход материала) бункера определяется количеством материала, которое может пройти через выпускное отверстие в единицу времени [2, 4]:

, т/час (3.21)

где – площадь отверстия истечения, ; – скорость истечения материала, м/с; – объемная масса материала, согласно исходных данных =1,5 (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1 – Свойства компонентов шихты для доменной плавки

Компоненты шихты	Крупность, мм	Объемная масса,	Угол естественного откоса,
в покое	в движении
Агломерат	5–50	1,6÷2,0	45–50	40–45
Окатыши:
–обожженные	8–18	1,9÷2,1
–сырые	9–18	2,0÷2,2
Руда	–	2,1÷3,5	40–45	35–40
Известняк		1,4÷1,7	40–45	30–35
Кокс	20–40	0,43÷0,50	45–50	35–40

Угол наклона стенки бункера к горизонтали должен быть больше угла естественного откоса в покое на 5–10° для нормального его опорожнения.

Для бункеров с относительно малым углом , которые используют в доменных цехах (рис. 3.5 а) скорость истечения равна:

, (3.23)

где – коэффициент истечения, определяется опытным путем: для легкосыпучих материалов – песок, сортированный уголь и др. =0,55…0,65; для крупнозернистых материалов с крупными кусками неправильной формы =0,3…0,5; для пылевидных, порошкообразных, мелкокусковых материалов с большим содержанием пыли, а также для влажных порошкообразных материалов =0,20…0,25 [2].

где – гидравлический радиус отверстия истечения, м.

, (3.24)

где – периметр горловины бункера, =5 м; – площадь отверстия истечения, с учетом среднего размера типичных кусков насыпного материала =0,11:

, (3.25)

где , – длина и ширина отверстия бункера, В=2 м.

Рисунок 3.5 – Виды и характер истечения сыпучих материалов из бункеров: а) нормальное; б) гидравлическое

Величину приближенно можно определить по формуле:

, (3.26)

где – максимальный размер отверстия типичного куска, =0,16м (см. табл. 3.2); – угол естественного откоса материала в покое = ; – опытный коэффициент .

Размер выходного отверстия должен быть не менее [4].

На каждой доменной печи обычно имеется два коксовых бункера, а иногда четыре, их общую емкость принимают из расчета 0,7 на 1 полезного объема печи. Вместимость бункеров для рудных материалов принимают из расчета 2,5 на 1 полезного объема печи.

Таблица 3.2 – Крупность типичных кусков насыпных материалов

Материалы	Размер типичных кусков, мм
Кусковые, среднекусковые
Мелкокусковые
Зернистые, крупнозернистые

Количество бункеров агломерата (кокса) для одной доменной печи определяют по выражению:

, (3.27)

где – объем агломерата (кокса) для заданного запаса работы, ; – геометрическая вместимость бункера, =230 ; – коэффициент использования геометрического объема бункера .

Объем агломерата (кокса) для заданного запаса работы находят из выражения

, (3.28)

где – запас агломерата (кокса), =23часа;

– расход агломерата (кокса) на доменной печи .

, (3.29)

где – полезный объем печи, =1386 ; – коэффициент использования полезного объема =0,550м³/(т/сут); – коэффициент расхода агломерата (кокса) на 1т чугуна =1,62т/т; – насыпная масса агломерата (кокса), =1,72 .

.

Принимаем количество бункеров равное 13.

Действительную норму запаса агломерата (кокса) уточняют по выражению:

. (3.30)

3.3.3 Определение производительности ленточного конвейера

Ленточными конвейерами транспортируют кокс, руду, агломерат и окатыши с последующей их загрузкой в соответствующие бункера эстакады.

Производительность ленточного конвейера определяют по формуле:

, (3.31)

где – ширина ленты, согласно исходных данных =0,9м; – скорость движения ленты м/с; – насыпная масса материала, =0,45 ; – угол естественного откоса материала в покое, =45град.

3.3.4 Определение производительности вагон–весов

Производительность вагон–весов, транспортирующих шихту (кроме кокса) к доменному подъемнику и засыпающих ее в скип главного подъема, зависит от их грузоподъемности и организации совместной работы с доменным подъемником.

Среднюю часовую производительность вагон–весов определяют по формуле [3]:

, (3.32)

где – грузоподъемность вагон–весов, согласно исходных данных =25т; – коэффициент заполнения карманов принимают [3]; – длительность цикла работы вагон–весов, =214c. Длительность цикла включает время набора материалов из бункеров и их разгрузки в скип, перегружения от скиповой ямы к соответствующим бункерам и обратно и время, простоя в ожидании скипов.

3.3.5 Определение производительности барабанных питателей

Производительность барабанного питателя, выдающего–сыпучие материалы из бункеров в вагон–весы, рассчитывают по формуле [3]:

(3.33)

где – высота разгрузочной щели =0,35м; – рабочая длина барабана =1,885 м; – диаметр барабана =1,524 м; – угловая скорость вращения барабана =0,133 ; – насыпная масса материала, =2,4 ; – коэффициент заполнения щели материалом, согласно исходных данных .

3.3.6 Определение производительности вибрационного грохота и эффективности грохочения материалов

В доменных цехах вибрационные грохоты используют для отсева мелкой фракции шихты (руды, агломерата, окатышей, кокса) при выдаче их из бункеров.

Для определения производительности грохота вначале рассчитывают эффективность грохочения [4]:

, % (3.36)

где – содержание мелочи в исходном материале, %; – содержание мелочи в готовом продукте, %.

, (3.37)

, (3.38)

где – количество исходного материала, согласно исходных данных =100; – количество мелочи, удаляемой в отсев = 20; – количество мелочи, оставшейся в готовом продукте = 10.

Производительность грохота по надрешетному продукту можно определить [2]:

, т/час, (3.39)

где и – в долях единицы; – производительность грохота по питанию, т/час, которую определяют из выражения:

, (3.40)

где – удельная производительность по питанию, ; – расчетная ширина сита, = 2 м; – рабочая длина сита, = 5м; – объемная масса материала, = 0,48 .

При этом используют выражения: при мм, где – размер ячеек (щели) сита, мм

Для случая, когда указанные выше параметры неизвестны, производительность грохота определяют по известной скорости движения материала по ситу грохота [2, 4]:

, (3.41)

где – ширина грохота, =2м; – высота слоя материала, = 0,23м; – объемная масса материала, =0,48 ; – скорость движения материала по ситу грохота, м/с.

Скорость движения материала по ситу определяют из выражения:

, (3.42)

где – угловая скорость колебаний короба, =76,45 ; – амплитуда колебаний, эксцентриситет вала вибратора, =0,006 м; – угол наклона сита, =15 град; – угол подбрасывания частиц материала на сите, = 20град.

3.3.7 Определение загруженности подъемника коксовой мелочи

Мелкую фракцию кокса, выделенную после отсева на грохотах, направляют в скип подъемника коксовой мелочи.

Возможная производительность подъемника коксовой мелочи определяется [5]:

, т/сут (3.43)

Дата добавления: 2015-08-28