Время действия агрегатов в сталеплавильных цехах

Сталеплавильные процессы протекают при высоких температурах. Поэтому наиболее экономичный для них режим непрерывной круглосуточной работы. При планировании объема выплавки стали, во всех сталеплавильных цехах по каждому агрегату определяют время его работы в планируемом периоде и производительность в единицу времени. Время работы различают: календарное, номинальное и фактическое. Время действия сталеплавильных агрегатов включает простой печей на капитальных и текущих ремонтах. Фактическое время определяют, исключая горячие простои. Капитальные холодные ремонты вызываются, как правило, ремонтом кладки и связанные с полным охлаждением, последующей сушкой и разогревом печи и футеровки конвертера. Текущие (холодные) ремонты устанавливаются исходя из сроков службы отдельных элементов печи. Продолжительность простоя на холодном ремонте зависит от емкости печи и категории ремонта. Капитальные ремонты финансируются за счет амортизационных отчислений, а текущие – за счет производства, то есть затраты на их проведение включаются в себестоимость стали с равномерным распределением на весь межремонтный период. Номинальным (производственным) считается время нахождения печи в горячем состоянии. Определяется оно исключением из календарного времени холодных простоев (ремонтов), в течении которых печь полностью охлаждается.

Простои на холодных ремонтах в планируемом периоде определяют по каждой печи исходя из сроков службы отдельных ее элементов, даты последнего ремонта и последовательности чередования ремонтов. Горячие простои вызываются горячими, (печь находится в горячем состоянии) ремонтами: ремонт пода, огнеупорной кладки, оборудования и др. В основном это ремонты пода. К простоям печи относятся остановки по причине ремонта кожуха, футеровки, электрического оборудования высокого и низкого напряжения, механического оборудования, из-за недостатка шихты, электроэнергии, электродов и т.д. Простоем считается время, когда трансформатор отключен (все типы ферросплавных печей) или, работают в холостую – без внешней нагрузки (рафинировочные печи). К холодным простоям относятся остановки печи на плановые ремонты. Продолжительность холодных простоев считается с момента отключения печи после выпуска последней плавки до выпуска первой плавки после ремонта. Разогрев печей после текущих и капитальных ремонтов не планируется. Время на разогрев входит в номинальное время работы печей. При необходимости разогрева печей после плановых холодных ремонтов планируемая среднесуточная производительность печей на данный месяц снижается. Производительность печей после капитального ремонта на период разогрева определяется, утверждается отдельно. Продолжительность перевода печей со сплава на сплав определяется как время с момента начала промывки или подачи в печь шихты на новый сплав до начала выпуска первой из пяти годных плавок, полученных подряд при переводе. Время перевода со сплава на сплав входит в состав холодных простоев и в технических отчетах показывается на том сплаве, из-за которого переводят печь. Горячими простоями считается незапланированные (аварийные) остановки печи, в течение которых невозможно вести технологический процесс. Причинами таких остановок могут быть:

1. неисправность оборудования (электрического, механического)
2. обламывание или разрушение электродов, аварии у горна, выбросы из печи, интенсивные ошлаковывание ванны
3. отсутствие шихты
4. отсутствие электроэнергии
5. отсутствие разливочной машины и т.д.

Первые три вида относятся к числу простоев по техническим причинам, остальные – по организационным причинам.

Технологическими простоями считаются время, необходимое для проведения таких технологических операций, при которых не подается электроэнергия; они входят в номинальное время работы печей. К технологическим простоям рафинировочных печей относят:

1. время, необходимое для выпуска металла и шлака;
2. время необходимое для наращивания и перепуска электродов или для их смены;
3. время на затравку ванны.

График ремонта печей на планируемый год разрабатывается в соответствии с нормативами периодичности и продолжительности ремонтов оборудования. Продолжительность и периодичность капитальных ремонтов конвертеров определяется объемом работ и методами их выполнения. Остановки на планово предупредительный ремонт, включаемые в календарное время, вызываются главным образом заменой футеровки и профилактикой оборудования. Частота замены футеровки зависит от ее стойкости. В среднем на предприятиях она колеблется от 700 и более плавок, а продолжительность ее замены от двух до двух с половиной суток. С повышением стойкости футеровки и сокращением времени ее замены при классической схеме работы агрегата значительно возрастает время нахождения конвертера в резерве. Опыт свидетельствует о возможности одновременной работы тремя конвертерами, что исключает простои в резерве и значительно увеличивает номинальное время работы конвертеров и объем выплавки стали, однако при этом требуется обеспечить достаточную пропускную способность участков цеха и согласовать работу конвертеров со сметными и обслуживающими цехами. Номинальное время работы конвертеров определяется исключением из календарного простоев на капитальном и ППР во время нахождения конвертеров (при классической схеме работы) в резерве.

НВ=КВ(КПР+ППР+РВ)

При определении времени при нахождении конвертеров в резерве исходят из стойкости футеровки, продолжительности плавки, величине текущих горячих простоев и длительности смены футеровки. Расчет ведется в такой последовательности:

1. Устанавливают компанию работы конвертера и число компаний за год.
2. Определяют продолжительность ППР и фактическое время.

Горячие простои в конвертерных цехах вызываются главным образом перерывами в работе конвертера: из за несвоевременной подачи сырья, материалов – преимущественно жидкого чугуна, энергоресурсов, нарушений сроков выполнения технологически необходимых операций (подварки конвертера, замены фурмы, ремонта летки, подрыва горловины, неготовности МНЛЗ и др.) и простое из за неполадок технологического оборудования по вине служб механика и электрика цеха. С увеличением мощности конвертеров растет удельная величина текущих простоев, что обусловлено в основном более тяжелыми условиями эксплуатации конвертеров и большей продолжительности ремонтов.

3. Определение суточной производительности сталеплавильных агрегатов

Мартеновские печи. Под производительностью мартеновских печей принимают, количество годной стали в слитках, выплавленной за сутки фактической работы. Зависит она от массы садки, выхода годного и продолжительности плавки.

Масса садки. В массу садки включают металлический лом, жидкий и твердый чугун, ферросплавы и железо, восстанавливаемое из руды которую применяют в качестве окислителя. С увеличением массы обычно возрастает и продолжительность плавки, хотя и медленнее чем масса. Масса садки определяется в основном конструктивными размерами рабочего пространства мартеновской печи (площадь пода, глубина ванны, высота свода), термической мощности печи (количество топлива сжигаемое в единицу времени) и грузоподъемностью разливочных кранов. Факторами, ограничивающими массу садки, является емкость сталеразливочных ковшей и грузоподъемность различных кранов.

Выход годного. Выход годного – отношение годной стали к массе, загруженной в печь металлической шихты (массе садки). Разницу между массой садки и массой плавки составляют отходы и потери металла: угар, оборотный скрап, недоливки, брак.

Угар. Происходит в результате окисления содержащихся в шихте углерода, кремния, фосфора, серы, которые в виде окислов переходят из металла в шлак или уносятся газами. Величина угара зависит от химического состава металлической шихты, доли чугуна в шихте, замусоренности лома и метода ведения плавки.

Оборотный скрап. Остатки стали в ковше и на желобе, выплески, брызги при разливке.

Литники. Остатки стали в центровых сифонных проводках при разливке в изложницы.

Недоливки. Неполные слитки, полученные при разливке в результате не кратности массы плавки и отливаемых слитков.

Выход годного влияет на производительность мартеновских печей: чем он выше, тем выше производительность печи при прочих равных условиях. Плавку в мартеновской печи при скрап-рудном процессе разделяют на периоды: заправка печи, завалка шихты, прогрев шихты, слив чугуна, плавление, доводка и выпуск.

Заправка печи. Периодом заправки считается время, от момента окончания предыдущего выхода стали до начала завалки шихты для очередной плавки.

Завалка шихты. Длительность периода завалки определяется временем, необходимым для загрузки шихтовых материалов в печь, для загрузки нагрева руды и известняка, для передвижения составов с шихтой.

Подогрев шихты. Период подогрева шихты – это время от конца завалки до начала заливки чугуна. Период завалки и подогрева связаны между собой теплотехническими и организационными условиями.

Слив чугуна. Продолжительность заливки чугуна в печь зависит количества заливаемого чугуна, организации доставки его к печам и вычисляется по данным наблюдений или паспортов плавок.

Плавление. Периодом плавления считается время от конца слива чугуна до полного расплавления шихты.

Доводка. Доводка является наиболее сложным и ответственным периодом мартеновской плавки. Она состоит из полировки, чистого кипения и раскисления. Продолжительность полировки и чистого кипения зависит от заданного содержания углерода в готовой стали и в ванне по расплавлении. Продолжительность раскисления или легирования металла в печи состоит из двух операций: загрузка расплавителей в печь и выдержки металла после подачи последней порции металла.

Электросталеплавильные печи. Производительность электросталеплавильной дуговой печи определяется массой садки, выходом годного и длительностью плавки.

Масса садки. Произведение массы садки на выход годного представляет собой массу годной плавки. Масса плавки и установленная мощность трансформатора взаимосвязаны между собой: определенной массе плавки соответствует своя оптимальная мощность и, на оборот, для данной мощности печного трансформатора может быть подобрана оптимальная масса плавки.

Выход годного. Выход годных слитков определяется, прежде всего, качеством шихтовых материалов, тонкостью взвешивания шихты, угаром железа, раскислителей и легирующих элементов, сортаментом стали, потерями в процессе плавки, выпуска и разливки. Как показали исследования, радикальным способом увеличения выхода годного является улучшение подготовки шихты и уменьшения потерь при разливке.

Длительность плавки. На этот период в дуговых печах влияют следующие факторы: сортамент выплавляемой стали, мощность трансформатора, величина садки, технология плавки (с полным окислением, переплав отходов с применением кислорода и без него), степень механизации технологических операций. Длительность плавки в дуговой печи равна сумме длительности периодов: заправки, завалки, расплавления шихты, окислительного, восстановительного и выпуска плавки.

Заправка печи. Длительность заправки зависит от способа проведения ее и мощности печи, точнее, площади ванны.

Завалка шихты. Продолжительность периода зависит от способа завалки (сверху или через завалочное окно) и массы завалки (при загрузке через окно). Быстрое расплавление шихты с минимальным угаром обеспечивается плотностью шихты.

Расплавление. Доля периода расплавления в общей длительности плавки колеблется в значительных пределах, в большинстве случаев составляет 50% времени плавки. Зависит от массы садки, мощности печного трансформатора, габаритов шихты и способов ее укладки в печи, величины тепловых потерь. Продолжительность плавления в значительной степени зависит от установленной мощности трансформатора, заметно возрастает с уменьшением удельной мощности. Минимальная длительность плавления обеспечивается отношением тоннажа печи и мощности трансформатора, когда стойкость футеровки достаточно высокая.

Окислительный период. Назначение периода: снизить содержание фосфора в металле до 0.01-0.02%, водорода и неметаллических включений, перевести ванну в состояние (по окисленности металла), обеспечивающее нормальное протекание процесса (восстановительного периода) и поднять температуру металла до заданной. Продолжительность периода определяется: содержанием углерода и фосфора в металле по расплавлению и в готовом металле; способом окисления углерода, длительностью скачивания шлака. в Зависимости от марки выплавляемой стали и тоннажа печи продолжительность окисления при продувке кислородом колеблется в пределах 15-20 мин. Факторы подлежащие исследованию:

1. содержание углерода в металле по расплавлению, %;
2. количество углерода окисленного за весь период, %;
3. скорость обезуглероживания, содержание фосфора в металле по расплавлении, %;
4. время технологически неизбежных перерывов, мин;
5. расход кислорода, м³/т;
6. мощность печного трансформатора, Мва.

Восстановительный период. Назначение периода – окончательное формирование свойств выплавляемой стали путем обессеривания, раскисления и легирования металла. Продолжительность устанавливается для каждой марки или группы стали технологической инструкцией, и зависит: а) от способа выплавки стали; б) требуемой степени раскисления металла и шлака; в) числа и количества присадок; г) времени расплавления и растворения в ванне ферросплавов.

Выпуск плавки. Состоит из операции разделки летки, наклона печи, выпуска металла и шлака в ковш. Продолжительность выпуска определяется путем проведения фотохронометражных наблюдений.

Ферросплавные печи. Производительность измеряется количеством тонн ферросплава данной марки выплавленного за сутки фактической работы. Основным фактором, влияющим на производительность электроферросплавных печей, является используемая мощность печного трансформатора.

Кислородные конвертеры. Производительность конвертера определяется в номинальное время и зависит от величины садки, выхода годного и длительности плавки.

Масса садки. Состоит из жидкого чугуна и лома, доля лома в больших конвертерах не превышает 27.5%. Увеличение массы садки ограничивается следующими факторами: грузоподъемностью разливочных кранов, поворотного механизма, пропускной способностью участков цеха и при той же интенсивности продувки – газоотводящим трактом и выброса металла при бурной реакции окисления углерода.

Выход годного. В конвертерных цехах разных заводов этот показатель колеблется в значительных приделах. Длительность плавки оказывает решающее влияние на производительность конвертера. Ее можно разделить на два периода: - организационно технический (завалка лома, заливка чугуна, отбор проб, замер температуры, ожидание анализа, слив чугуна и стали в межплавочный простой) и технологический (продувка кислородом). Моделировать длительность продувки плавки в конвертере можно методом множественной корреляции на основе обработки данных производственного учета о ходе и результатах процесса. Зная длительность операции организационно-технического периода и продолжительность продувки, определяют суточную производительность конвертера и цеха в целом.