Практична робота № 1. Вибір об’єму, профілю та конструкції доменної печі

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

 

ДНІПРОДЗЕРЖИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

до виконання практичних робіт з дисципліни

Конструкції технологічних агрегатів за фахом доменного виробництва

для напряму 050401 Металургія

спеціальності 6.05040101 «Металургія чорних металів»

 

 

	Затверджено редакційно-видавничою секцією науково-методичної ради ДДТУ
	“___” _________ 2014 р.,
	протокол № ___

 

Дніпродзержинськ

2014 р.

 

Розповсюдження і тиражування без офіційного дозволу Дніпродзержинського державного технічного університету заборонено.

 

Методичні вказівки до виконання практичних робіт з Конструкції технологічних агрегатів за фахом доменного виробництва для студентів спеціальності 6.05040101 «Металургія чорних металів» усіх форм навчання /Укл.: к.т.н. доцент Руденко М.Р. Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2014. – 68 с.

 

 

Укладач:	к.т.н. доцент Руденко М.Р.
Відповідальний за випуск:	д.т.н., проф. Огурцов А.П.
Рецензент:	к.т.н., доцент кафедри МЧМ Полєтаєв В.П.
	Затверджено на засіданні кафедри металургії чорних металів Протокол №19 від 25.05.2014 р.

 

Коротка анотація видання. Приведена методика розрахунків профілю доменної печі, числа і кількості повітряних фурм, кількості вогнетривів на аналіз конструкцій основних пристроїв. Вказівки до кожної роботи складаються з коротких загальних відомостей, прикладу розрахунку, та початкові дані для самостійного рішення завдань.

ЗМІСТ

ВСТУП.. 4

ПЛАН ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ДИСЦИПЛІНИ.. 5

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 1. Вибір об’єму, профілю та конструкції доменної печі 6

Розрахунок профілю за методом професора О. Н. Рамма. 12

Розрахунок профілю за методом Н. К. Леонідова. 13

Розрахунок профілю за М.М. Черновим. 13

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2. Аналіз конструктивних схем та вибір типу металоконструкцій доменної печі 16

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 3. Аналіз та вибір типу охолодження доменної печі 19

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 5. Аналіз та вибір типу засипного апарату доменної печі 23

КОНУСНІ ЗАВАНТАЖУВАЛЬНІ ПРИСТРОЇ 23

ДВОХКОНУСНИЙ ТИПОВИЙ ЗАВАНТАЖУВАНИЙ ПРИСТРІЙ 23

Рухливі плити колошника. 30

Трехконусний завантажувальний пристрій. 31

Двохконусний завантажувальний пристрій конструкції В.П. Тарасова 33

БЕЗКОНУСНІ ЗАВАНТАЖУВАЛЬНІ ПРИСТРОЇ 36

Завантажувальний пристрій фірми Пауль Вюрт. 39

Безконусний завантажувальний пристрій з ассиметричним розташуванням бункерів. 41

Завантажувальний пристрій конструкції ВНДІМЕТМАШ... 48

Аналіз ефективності безконусних завантажувальних пристроїв. 50

Роторний завантажувальний пристрій. 50

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 7. Розрахунок числа і діаметр повітряних фурм 55

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 8. Розрахунок кількості вогнетривів для доменної печі 57

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА.. 67

 

 

ВСТУП

 

Усе більше зростає роль самостійної практично ї роботи студентів. Тому, закріплення теоретичного матеріалу, що викладається на лекціях, доцільно проводити у виді більш глибокого вивчення даної дисципліни по літературних джерелах, виконувати домашнє завдання, розбирати конкретно виробничі ситуації.

У результаті вивчення дисципліни студенти повинні знати:

1. Устрій доменної печі;

2. Розрахувати профіль доменної печі;

3. Розраховувати і вибрати необхідне обладнання для запроектованої печі;

4. Розраховувати систему охолодження печі;

5. Визначити розміри фундаменту доменної печі;

6. Розраховувати необхідні параметри повітропроводів і газопроводів;

7. Визначити завантаженість обладнання печі;

8. виконувати креслення по розрахунках схем спла­нованих рішень

 

 

ПЛАН ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ДИСЦИПЛІНИ

1. Ознайомлення з метою та загальними теоретичними відомостями за темою практичних заняття.

2. Виконання типового завдання на основі наведеного розв’язання кожного питання завдання.

3. Складання у зошиті по практичним заняттям звіту про виконання практичного заняття (номер практичного заняття, тема, мета, індивідуального завдання у вигляді письмової відповіді на питання).

4. Перевірка викладачем дисципліни результатів виконання практичного заняття.

5. Обговорення і захист результатів виконання практичного заняття на основі усної відповіді на контрольні питання.

6. Отримання диференційної оцінки у відповідності до кредитно модульної системи за виконання та захист практичного завдання.

 

Основні теми практичних занять дисципліни

 

1. Вибір об’єму, профілю та конструкції доменної печі

2. Аналіз конструктивних схем та вибір типу металоконструкцій доменної печі

3. Аналіз та вибір типу охолодження доменної печі

4. Аналіз та вибір типу конструктивних рішень футерівки різних зон доменної печі

5. Аналіз та вибір типу засипного апарату доменної печі

6. Аналіз конструкцій і вибір типу повітряних фурм

7. Розрахунок числа і діаметр повітряних фурм

8. Розрахунок кількості вогнетривів для доменної печі

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 1. Вибір об’єму, профілю та конструкції доменної печі

Мета практичного заняття: набуття практичних навичок самостійного вибору необхідного об’єму доменної печі, розрахунку основних елементів профілю та вибір конструкції доменної печі.

 

Розрахунок профілю доменної печі за методом М. О. Павлова

Вихідні дані для розрахунку

 

 

Добова продуктивність, т/добу
К.В.К.О.	0,60
Витрати, кг/т чавуну (м3/т):
коксу
природного газу
дуття:
тиск, атм	3,8
температура, 0С
Колошниковий газ:
вихід, м3/т чавуну
тиск, а тм	2,2
температура ,0С

 

Згідно із завданням піч, що проектується, повинна мати добову продуктивність 5479 т чавуну. При роботі з КВКО =0,60 доменна піч буде мати корисний об’єм

V_кор = П× КВКО =5479 × 0,60 = 3287 м³

Питома продуктивність такої печі становитиме

5479: 3287 = 1,67 т/м³ добу.

1.1.1 Визначаємо корисну висоту печі Н₀ (рис.1.1):

Н₀ = ;

де: V - корисний об’єм доменної печі, м³;

l - відношення корисної висоти (Н_о) до діаметру розпару (Д_р);

 

 

 

 

Рисунок 1.1 – Головні конструктивні розміри доменної печі

 

k - коефіцієнт, що враховує відхилення профілю від циліндричного.

Значення l і k вибираємо із таблиці 1.1.

 

Таблиця 1.1 – Характеристики профілю вітчизняних доменних печей (за УКРДІПРОМЕЗом)

 

Характеристики	Об’єм доменної печі
Kоеф. k	0,59	0,587	0,586	0,580	0,573	0,573	0,572	0,570	0,580	0,576	0,580
Hо÷DP	3,18	2,94	2,92	2,79	2,70	2,68	2,64	2,51	2,46	2,24	2,11
dK÷DP	0,71	0,70	0,69	0,68	0,67	0,63	0,66	0,656	0,675	0,67
DP÷dr	1,14	1,13	1,12	1,12	1,12	1,11	1,12	1,12	1,09	1,095	1,092

 

l = 2,46; k = 0,58.

Н₀ = = 32,49 м

1.1.2 Повна висота печі Н

Повна висота печі більше корисної на величину, обумовлену розміром воронки засипного апарату. Висота воронки на більшості печей коливається в межах 3 м.

Тоді Н = Н₀ + 3 = 32,49 + 3 = 35,49 м

1.1.3 Діаметр розпару D_P

Визначаємо діаметр розпару із принятого вище співвідношення:

L = H_о / D_P = 2,46

D_P = Н_о: 2,46 = 32,49: 2,46 = 13,2 м

1.1.4 Діаметр горна d_r

Для визначення діаметру горна (рис.1.2) попередньо знаходимо площу його перетину, котра розраховується в залежності від інтенсивності горіння коксу і зустрічних потоків газу і продуктів плавки в нижній частині печі.

К = П × k_o, m,

де k_o - питома витрата коксу, т/т чавуну.

К = 5479 × 0,48 = 2629,92 т/добу

Інтенсивність горіння i_к для печей з отриманою добовою витратою коксу приймаємо (табл.1.2).

Знаючи умовну добову витрату коксу і задаючись величиною інтенсивності горіння коксу на 1 м³ перетину горна, визначаємо площу

Рисунок 1.2 – Конструктивні розміри горна доменної печі

Таблиця 1.2 – Залежність інтенсивності горіння коксу і його добова витрата

(за М.А.Павловим)

 

Витрата коксу, т/добу	Інтенсивність горіння коксу, т/м3 добу
550-600	19,2
600-800	20,4
800-950	21,6
950-1100	22,8
1100-1250	24,0
> 1250	26,4

 

Площа горну (S_Г) при інтенсивності горіння коксу (i_к = 26,4) складе:

S_Г =2629,92: 26,4 = 99,6 м²

З формули Sг = ;

Діаметр горна буде:

d_г = = 11,26 м.

Відношення D_р: d_г становитиме 13,2: 11,26 = 1,17

1.1.5 Діаметр колошника

Діаметр колошника визначаємо із відношення: d_K÷D_P = 0,67÷0,75

d_K = 13,2 · 0.67 = 8,84 м

1.1.6 Висота горна h_г

Висота горна визначається із умови, що на 1 т добової виплавки чавуну необхідно 0,07 м³ об’єму горна:

h_г = (П х 0,07): S _Г = (5479 · 0,07): 99,6 = 3,85 м

1.1.7 Висота заплечиків h_з

Висоту заплечиків приймаємо на основі дослідних даних h_з = 3 м.

1.1.8 Кут нахилу заплечиків (рис. 1.3)

Рисунок 1.3 – Конструктивні розміри заплечиків доменної печі

 

tqb =

b = 72⁰6¢

1.1.9 Висота циліндричної частини колошника h_к

Висота циліндричної частини колошника приймається на основі дослідних даних і дорівнює 2,9 м.

1.1.10 Висота розпару h_р

Висота розпару теж приймається на основі дослідних даних і дорівнює 1,7-2,9 м.

h_р = 1,7

1.1.11 Висота шахти

Визначаємо висоту шахти h_ш:

h_ш= H_o - (h_г+ h_кол +h_з + h_р);

h_ш= 32,49 - (3,85 + 2,9 + 3,0 + 1,7) = 21,04 м

1.1.12 Кут нахилу шахти (рис.1.4)

Рисунок 1.4 – Головні розміри шахти доменної печі

Визначаємо кут нахилу шахти:

tq a

a = 84⁰06¢

1.1.13 Перевіряємо корисний об’єм печі:

а) об’єм горна

Vг =

б) об’єм заплечиків

V_з = 1/3 ×3,14 ×h_з[(d²_г+d_г×D_р+D²_р.): 4 ] =

= 1/3 ×3,14× 3,2 × [13,2² + 13,2×11,26 + +11,26²): 4] = 353 м³

в) об’єм розпару

V_р=

г) об’єм шахти

V_ш= 1/3 × P × h_ш [ (d_к² + D_р × d_к + D_р² ): 4 ]=

= 1/3 × 3,14 × 21,04 [(13,2² + +13,2 × 11,26 +11,26²):4] = 2475,5 м³

д) об’єм колошника

V_к =

е) загальний корисний об’єм печі

V_кор = V_г +V_з +V_р + V_ш +V_к =

= 383 + 353 + 232 + 2475,5 + 178 = 3622 м³.

 

На рис.1.5 наведено профілі доменної печі, розраховані за методиками М.О.Павлова і Діпромезу.