Меню
Поиск



рефераты скачать Конструкция, методика расчёта конверторов цветной металлургии

 Необходимо учитывать, что при температуре около 400°С смазка опорных кронштейнов корпуса (на основе диосульфата молибдена) начинает окисляться и терять смазочные свойства.

За состоянием и работой тормозов должно вестись повседневное наблюдение. Не реже двух раз в месяц нужно регулировать тормоза в соответствии с инструкцией завода-изготовителя, а также контролировать и регулировать тормозные моменты всех тормозов. Допустимый предел снижения момента не более 5% от номинального, паспортного. Работа с неисправными неотрегулированными тормозами запрещается. Тормозной момент каждого тормоза в холодном состоянии должен быть не менее 80 кгс·м. Каждый тормоз должен самостоятельно удерживать незафутерованный корпус конвертора в наклонном на 900 относительно вертикальной оси положении.

 При выходе из строя одного двигателя или навесного привода возможна временная работа на трех навесных приводах. Рекомендуется ежесуточно несколько раз поворачивать корпус конвертора на 360°.

Регулярно, не реже четырех раз в месяц, должна контролироваться затяжка гаек на тягах крепления корпуса на опорном кольце. Контроль осуществляют при повернутом зафутерованном конверторе горловиной вниз. При появлении, между сопряженными поверхностями зазора, превышающего 1 мм, гайки подтягивают до полного устранения зазора. Все пружины подлежат замене, если высота пакета уменьшится до 100 мм. Не допускается накопление настылей на корпусе, горловине и опорном кольце.  Использовать  для  их срыва привод поворота конвертора категорически запрещается.

При замене сферических шайб и вкладышей опорного кольца нужно осуществлять подгонку опорной поверхности, обеспечивающей прилегание не менее 50% с равномерностью не менее 4 пятен на один квадратный дециметр. После подгонки сопряжённые поверхности смазывают суспензией на основе диосульфата молибдена.

Гидравлический цилиндр подпора, систему труб и клапанов буферного устройства заполняют маслом "Индустриальное 50". Параметры буферного устройства (величину щели  регулирующего вентиля) регулируют на основании опытных данных. В режиме неустановившегося движения (торможении, реверсах, пуске и др.), когда действующий на цапфе момент превышает максимальный статический момент, вентиль оставляют открытым. При полностью закрытом вентиле буфер работает как жесткая тяга.

Новая система централизованной смазки и прошедшая капитальный ремонт действующая система ИС-70м подвергаются гидравлическому испытанию. при давлении 7 кгс/см2. Подачу масла к зацеплениям и подшипникам специального редуктора регулируют краном, а расход масла подшипниковым узлом - указателями подачи, установленными у  каждого подшипника. Струя выходящего масла должна быть тонкой, равномерной. Также регулируется подача масла в опорные узлы конвертора.

Температура подшипников привода и опор должна находиться под постоянным наблюдением. Температура коренных подшипников опор и привода не должна превышать 80-96°С; предельная температура малых подшипников редукторов не должна превышать температуру окружающёго воздуха более чем на 50° С.

Конвертор может быть включен в работу только после того, как будет отрегулирована подача масла ко всем смазываемый точкам. Замену масла и промывку ванн редукторов и всей централизованной системы необходимо проводить в начальный период работы нового или капитально отремонтированного конвертора через 2-3 недели после пуска; в последующее время - 1 раз в 4-6 месяцев по установленному графику. При каждой замене масла картеры и маслопроводы следует промывать смесью масла низкой вязкости и дизельного топлива  (1:1).

Для частичной разборки специального редуктора снимают с него одну из четырех вал - шестерен. В случае полной разборки редуктор снимают (распрессовывают) с цапфы большой гидрошайбой при максимально допустимом давлении в цилиндрах гидрошайбы 1500 кгс/см2. Для облегчения распрессовки необходимо подать масло под высоким давлением в два резьбовых отверстия (на ступице колеса), к кольцевым проточкам на конусной посадочной поверхности. Корённые шпильки должны быть отпущены после предварительного их подогрева.

В процессе работы под постоянным наблюдением должен, находиться напыльник. Обслуживание (промывка, очистка и дp.), а также питание водой должны выполняться в соответствии с заводской инструкцией. Жесткий контроль должен быть установлен за тормозом вертикального перемещения ствола фурмы - при падении ствола выходит из строя вертикальный вал  оборотного механизма.

Некоторые  достоинства конвертора: высокая степень герметизации привода поворота и опорных устройств и централизованная  система смазки трущихся пар; применение постоянного  тока  позволило исключить необходимость установки вспомогательного (аварийного) привода и дало возможность изменять скорость поворота корпуса в широких пределах (1:8); исключена тяжелая операция прочистки фурм; предусмотрена возможность механизации и футеровочных работ; установлен водоохлаждаемый напыльник. Вместе е тем. конструкция конвертора сложна в изготовлений и является металлоемкой - удельная металлоемкость в 4-5 раз превышает таковую горизонтальных конверторов; удельный расход электроэнергии выше в 3 - 4 раза; высокий расход воды на охлаждение фурмы и напыльника. Конвертерная установка требует большой, высоты здания.

 Конструкция привода, опорных узлов, буферное устройство, узлы крепления корпуса с цапфами и опорным кольцом требуют очень строгого и квалифицированного обслуживания, надзора и ремонта.

3 Расчет основных параметров и теплового баланса конверторов цветной металлургии


При расчете конверторов для переработки медных, медно-никелевых и никелевых штейнов определяют следующие величины:

 1) Пропускная способность конвертора по воздуху Vконв, нм3/мин.

Находится из формулы

 (1)

где   А – суточная производительность конвертора по штейну, т/сутки;

К – коэффициент использования конвертора под дутьем, безразмерный; по данным практики К=0,70-0,80;

  - практический удельный расход воздуха на 1т штейна, нм3/т;  находится на основе расчета технологического процесса;

1440 – число минут в сутках;

2) Удельная нагрузка фурм конвертора по воздуху  q, нм3/см3·мин.

Находится по формуле

 (2)

где p1 – давление дутья на воздухоподводящем коллекторе, кг/см2;

Hгидр – среднее гидростатическое противодавление штейновой ванны, кг/см2; определяются по удельному весу штейна γ, кг/см3, и средней высоте слоя штейна над фурмами h, см:

Hгидр= γh

C – безразмерный коэффициент характеризующий гидравлическое сопротивление участка воздухораспределительной арматуры конвертора  от закольцованного коллектора до конца фурменной трубки и степень зарастания рабочего конца фурменной трубки. Исследованиями установлено, что числовое значение коэффициента С для существующей конструкции воздухораспределительной системы горизонтальных конверторов составляет 6 –7.

При условии применения улучшенной конфигурации воздухораспределительной системы значение коэффициента С снижается до 2 – 4;

3) Площадь сечения всех работающих фурм конвертора, см2

.

4) Число работающих фурм np.

Определяется по формуле:

 (3)

где  d - диаметр фурменных трубок, мм.

По данным практики для фурменных труб обычно применяют стандартные железные трубы диаметром 1 1/4  “ (36 мм), 1 1/2  “ (41 мм), 1 3/4  “  (44 – 66 мм), 2” (53 мм).

5) Число установленных фурм  nуст

nуст=(1,2÷1,3) np, (4)

где (1,2÷1,3) – коэффициент запаса учитывающий возможный выход из строя некоторых фурм.

6) Тип и размеры конвертора.

На основании выполненных расчетов конвертор обычно подбирают из стандартных типов конверторов по табл. 3. Основными показателями при подборе конвертора являются величины , d, nуст.

Таблица 1 - Характеристика конверторов



Характеристика

Тип конвертора

вертикальные

горизонтальные

1

2

1

2

3

Диаметр кожуха, м…………

Длина кожуха, м……………

Число фурм…………………

Диаметр фурм, мм…….........

Площадь сечения фурм, см2……………………………

Пропускная способность по воздуху, нм3/мин……………

Емкость по черновой меди, m ……………………………..

Размеры горловины, м………

3,05

-

14

38


159


150


10

Круглая

1,2

3,66

-

22

38


250


230


15

-

2,3

4,5

18

38


204


180


15

1,1×1,8

3,66

6,1

30-34

38/44


350-400


300-350


35-40

1,7×1,9

3,96

9,15

44-52

44-53


670-800


600-650

80

1,9×2


7) Размеры горловины

Сечение Головины выбранного конвертора Fгорл, м2 проверяют по действительной скорости газов в горловине ωt, м/сек, и количеству отходящих из конвертора газов vt, м3/сек:

Практикой установлено, что для нормальной работы конверторов значение ωt≤8 – 12 сек. Величина vt определяется по данным технологического расчета по уравнению

  (5)

Здесь  - удельное количество газов на 1 т штейна, нм3/т;

t – температура отходящих газов;

86400 – число секунд в сутках.

8) Параметры воздуходувной машины и расчет воздухопроводов.

Производительность воздуходувной машины Vвозд , нм3/мин, рассчитывают из условия обеспечения подвода к фурмам конвертора воздуха в количестве

Vконв, нм3/мин, и восполнение потерь воздуха на возможных неплотностях воздухоподводящей трассы, которые по данным практики составляют 10 – 25% от Vконв. Следовательно, производительность воздуходувки

Vвозд=(1,10÷1,25) Vконв нм3/мин. (6)

Давление дутья, создаваемое воздуходувкой pвозд , кг/см3, должно на

10 – 20%  превышать давление на коллекторе p1:

pвозд=(1,10÷1,20) p1 кг/см2 (7)

Диаметр воздухопроводов d, м  определяют по максимальному секундному объему воздуха, проходящего по воздухопроводу Vtp м3/сек, и действительной его скорости ωtp, м/сек, по формуле:

Действительная скорость  воздуха в конверторных воздухопроводах принимается обычно равной 15 – 25 м/сек.

Пример расчета конвертора.

1. Пропускная способность конвертора по воздуху

На основании сводного материального баланса (таблица 144) [1] находим теоретическое удельное количество воздуха на 1т штейна:

Приняв по данным практики коэффициент использования конвертора под дутьем k=0,7, найдем потребную пропускную способность конвертора по формуле (1):

2. Удельная нагрузка фурм конвертора.

Находится по формуле (2):

Примем на основании данных заводской практики давление воздуха на коллекторе p1=1,2 кг/см2, противодавление ванны  Hгидр=0,3 кг/см2, значение показателя гидравлического сопротивления применяемой в настоящее время воздухоподводящей системы конвертора С=0,6:

3. Площадь сечения работающих фурм

4. Число работающих фурм

Приняв на основании практических данных диаметр фурменных трубок d=41мм, получим по формуле (3) необходимое число одновременно работающих фурм:

5. Число установленных фурм

С учетом резерва 20% число установленных фурм по формуле (4):

nуст=1,2 np=1,2·29=35

6. Тип и размеры конвертора

Исходя из найденных значений площади сечения фурм =375 см2; диаметр фурмы d=41мм и числа фурм nуст=35, по табл.1 выбираем стандартный горизонтальный конвертор с размерами по кожуху 3,6×6,1 м и емкостью по файнштейну 40т.

7. Расчет эффективности применения фурм усовершенствованной конструкции

Как выявлено в результате исследований лаборатории печей Ленинградского горного института, имеется возможность существенно увеличить пропускную способность фурм в результате усовершенствования конструкции воздухораспределительной системы конвертора, Предложена конструкция, имеющая показатель гидравлического сопротивления С=3.

Определим по формуле (2) удельную нагрузку фурм при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы.

Тогда суммарное рабочее сечение фурм составит

=

Рабочее число фурм

np=127·

Установленное число фурм

nуст=1,2·20=24

Таким образом, при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы заданную производительность конвертора можно обеспечит при меньшем числе фурм. В результате облегчится обслуживание конвертора и улучшатся условия службы огнеупорной кладки, Если же сохранить рассчитанной выше число фурм nуст=35, то использование усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы позволит увеличить производительность конвертора на единицу времени дутья пропорционально повышению удельной пропускной способности фурм, т.е на

8. Определение числа операций

При определении числа операций следует ориентироваться не на количество файнштейна, а на количество обогащенной массы, накапливаемой в конвертере за период набора.

При заданной производительности конвертора 210 т/сутки по горячему и холодному штейну обогащенной массы будет получено

Емкость конвертора по файнштейну и по массе будет примерно одинакова, поскольку удельные веса этих продуктов разнятся незначительно.

При этих условиях число операций число операций в сутки составляет

9. Проверка размера горловины

По формуле (5) для суточной производительности А=210 т/сутки при коэффициенте использования конвертора под дутьем k=0,7 секундное количество газов при t=10000

Общее удельное количество газов получено снижением количества газов по отдельным периодам операции переработки штейна (см. табл. 137, 139, 142) [1] и делением суммы на 0,014

Выбор стандартного конвертора

Fгорл=1,7·1,9=3,23м2

Скорость газов в сечении горловины

Поскольку скорость газов находится в пределах, допускаемых практикой, стандартные размеры горловины приемлемы и не нуждаются в изменениях.


3.1 Тепловой баланс конвертора


Исходными данными для расчета теплового баланса конвертора являются материальные балансы по периодам (см. табл. 141 и 143), [1] тепловые эффекты реакций (см. табл. 136), [1] температуры и теплоемкости материалов и продуктов (см. табл. 2).

Таблица 2 - Температуры и теплоемкости материалов и продуктов процесса конвертирования никелевых штейнов

Материалы

Температура,  0С

Теплоемкость

Ккал/кг· 0С

В период набора

В период варки файнштейна

Горячий штейн………………………..

Воздух…………………………………

Обогащенная масса…………………..

Шлаки………………………………....

Газы…………………………………....

Файнштейн…………………………….

Внутренняя полость конвертора……..

Наружная поверхность кожуха конвертора……………………………..

1000

60

1250

1250

1000

-

1250


200

-

60

1250

1350

1200

1350

1350


300

0,2

-

0,2

0,3

-

0,2

-


-


Балансовое время, т.е время переработки 140 кг штейна, находится из суточной производительности:

Время периода набора и периода варки файнштейна находится из соотношения количества воздуха, подаваемого в соответствующий период:

В период набора воздуха израсходовано………………161,74 кг…..74%

В период варки файнштейна…………………………….58,30………26%

Итого.220,04 кг100%

Отсюда

τ1=0,74 τ=0,74·0,016=0,012 часа

τ2=0,26 τ=0,26·0,016=0,004 часа

А. Тепловой баланс периода набора

Приход тепла

1. Тепло горячего штейна:

Qшт=Gшт·сшт·tшт

Qшт=100·0,2·1000=20000 ккал

2. Тепло воздуха

Qв=Vв·св·tв

Из табл. 141 [1] находим объем воздуха, израсходованного за период набора:

Qв=125·0,31·60=2330ккал.

3. Тепло окисления железа ферроникеля.

По реакции (1) [1] окисляется до Fe3O4 7,72 кг Fe:

Q’=7,72·1590=12300 ккал.

По реакции (2) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 45,7 кг Fe:

Q”=45,7·1244=57000 ккал.

Всего от окисления железа ферроникеля с учетом тепла шлакообразования

QFe=69300 ккал.

4. тепло окисления сернистого железа.

По реакции (3) [1] окислителя до Fe3O4 3,2 кг Fe:

Q’=3,2 ·2451=7850 ккал.

По реакции (4) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 18,9 кг Fe

Q”=18,9·2105=39900 ккал.

Всего от окисления сернистого железа с учетом тепла шлакообразования

QFeS=47750 ккал.

Всего приход тепла составляет

20000+2330+69300+47750=139380 ккал.

Расход тепла

1. Тепло обогащенной массы

Qм=Gм·см·tм

Qм=61,84·0,2·1250=15500 ккал.

2. Тепло шлака

Qшл=Gшл·сшл·tшл

шл=194,64·0,3·1250=73200 ккал.

3. Тепло газов

Qгаз=(VSO2·cSO2+VN2·cN2+VO2·cO2)tгаз=(8,85·0,536+99,8·0,334+1,33·0,353)1000=

=38500 ккал.

4. Потери тепла во внешнюю среду:

а) потеря тепла поверхностью кожуха

Qкож=q·Fкож·τ1

где q – удельный тепловой поток, ккал/м2·час, находится по графику (см. рис. 5) [1];

Fкож – общая теплоотдающая поверхность кожуха конвертора с учетом ребристости, м2.

Геометрический размер поверхности цилиндра размером 3,6×6,1 за вычетом поверхности горловины составляет

F=3,14·3,6(1,8+6,1)-3,2=(88-3,2)≈85м2

Приняв коэффициент ребристости К=1,3 получим

Fкож=85·1,3=110 м2

По графику (см. рис. 5) [1] для tкож=2000 находим

q=3500ккал/м2·час, откуда

Qкож=3500·110·0,012=4600 ккал.

б) Потеря тепла излучением через горловину размером 3,2 м2

Qгорл=q·Fгорл·τ1

где q – удельный тепловой поток, излучаемый открытым отверстием, ккал/м2·час, находится по графику рис.36.

Приняв коэффициент диафрагмирования с учетом частичного прикрывания горловины напыльником Ф=0,7 для t =12500 по графику (см. рис. 36) [1] , находим q=180000 ккал/м2·час, откуда

Qгорл=180000·3,2·0,012=6900 ккал.

Всего потери тепла во внешнюю среду составляют

4600+6900=11500 ккал.

Расход всего тепла

15500+73200+38500+11500=138700 ккал.

По разности прихода и расхода неучтенные потери и невязка баланса

139380-138700=680 ккал.

Результаты расчетов теплового баланса периода набора сведены в табл.

 Тепловой баланс периода варки файнштейна

Приход тепла

1. Тепло обогащенной массы (сохраняется от периода набора) 15500 ккал.

Таблица 3 - Тепловой баланс периода набора

Приход тепла

Расход тепла

Статьи прихода

ккал

%

Статьи расхода

ккал

%

1


2

3


3

Тепло горячего штейна……………

Тепло воздуха……

Тепло окисления железа ферроникеля……..

Тепло окисления и ошлакования сернистого железа.



20000

2330



69300



47750


14,4

1,6



49,7



34,3

1



2

3

4


5


Тепло обогащенной массы…..

Тепло шлаков…

Тепло газов……

Потери на внешнюю среду…

Неучтенные потери и невязка баланса



15500

73200

3850


11500


680



11,1

52,1

27,6


8,3


0,5


Всего …….............

139380

100,0


Всего………………

139380

100,0


2. Тепло воздуха:

Из табл. 143 [1]

Qв=45·0,31·60=840 ккал.

3. Тепло окисления сернистого железа.

По реакции (3) окисляется до Fe3O4 2,12 кг Fe:

Q’=2,12·2451=5200 ккал.

По реакции (4) окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом

12,51 кг Fe:

Q”=12,51·2105=26400 ккал.

Всего от окисления сернистого железа выделяется тепла

QFeS=5200+26400=31600 ккал.

Всего приход тепла

15500+840+31600=479400 ккал.

Расход тепла

1. Тепло файнштейна

QФ=GФ·сФ·tФ

QФ=33,8·0,2·1350=9150 ккал.

2. Тепло шлака

Qшл=32,71·0,3·1350=13200 ккал.

3. Тепло газов (количество газов из табл. 143)

Qгаз=(5,87·0,546+36·0,340+0,45·0,359)1200=18100 ккал.

4. Потери тепла во внешнюю среду:

а) кожухом конвертора:

Qкож=qFкож·τ2

По графику (см. рис. 5) [1] для tкож=3000, q=7000 ккал/м2·час

Qкож=7000·110·0,004=3100 ккал;

б) излучение горловиной

Qгорл=qFгорл·τ2

По графику для (см. рис. 36) [1] t=1350; Ф=0,7 находим q=230000ккал/м2·час

Qгорл=230000·3,2·0,004=2950 ккал.

Всего потери во внешнюю среду

3100+2950=6050 ккал.

Всего расход тепла

9150+13200+18100+6050=46500 ккал.

По разности прихода и расхода тепла неучтенные потери и невязка баланса составляют

47940-46500=1440 ккал.

Результаты расчетов теплового баланса периода варки файнштейна сведены в табл. 4

Таблица 4 - Тепловой баланс периода варки файнштейна

Приход тепла

Расход тепла

Статьи прихода

ккал

%

Статьи расхода

ккал

%

1


2

3

Тепло обогащенной массы………………

Тепло воздуха……..

Тепло окисления и ошлакования сернистого железа...


15500

840



31600


32,3

1,9



65,8

1

2

3

4


5

Тепло файнштейна.

Тепло шлака………

Тепло газов………..

Потери во внешнюю среду…..

Неучтенные потери и невязка…………..

3150

13200

18100


6050


1440


19,2

27,5

38,0

12,6


2,7


Всего

47940

100,0


Всего

47940

100,0

Для общей оценки тепловой работы конвертора составлен также свободный тепловой баланс процесса (табл. 5).


Таблица 5 - Свободный тепловой баланс процесса переработки никелевого штейна на Файнштейн

Приход тепла

Расход тепла

Статьи прихода

ккал

%

Статьи расхода

ккал

%

1


2

3



4


Тепло обогащенной массы……………

Тепло воздуха………

Тепло окисления и ошлакования железа ферроникеля………

Тепло окисления и ошлакования сернистого железа….


20000

3170



69300



79350


11,6

1,8



40,3



46,3

1

2

3

4


5

Тепло файнштейна

Тепло шлака……...

Тепло газов………

Потери во внешнюю среду….

Неучтенные потери и невязка…

9150

86400

56600


17550


2120

5,3

50,3

33,0


10,2


1,2


Всего………………..

171820

100,0


Всего……………...

171820

100,0

Заключение

К основным достоинствам конвертирования можно отнести : автогенный характер протекания процесса, возможность переработки большой массы скрапа и холодных присадок, высокое содержание сернистого ангидрида в технологических газах, позволяющее направлять их на производство серной кислоты.

Недостатками являются: плохой отстой шлаков и связанное с ним пониженное прямое извлечение металлов, загрязнение атмосферы выбивающимися из поднапольника технологическими газами, периодичность работы и необходимость прочистки фурм.

Один из основных недостатков – загрязнение воздушного бассейна технологическими газами может быть полностью ликвидировано с применением конвертора  с боковым отводом газов.

Список использованных источников

1 Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. Под научной редакцией Д.А Диомедовского, Л.М Шалыгина, А.А Галинберк, И.А Южанин. – М.: Металлургия, 1963. – 640 с.

2 Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника – 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – М.: Металлургия, 1986. – 590 с.

3 Басов А.И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов. – М.: Металлургия, 1987. – 578 с.


Страницы: 1, 2, 3




Новости
Мои настройки


   рефераты скачать  Наверх  рефераты скачать  

© 2009 Все права защищены.