В случае
небольших и средних грузопотоков шихты все печи плавильного корпуса
обслуживаются одной линией шихтоподачи; при больших грузопотоках такая линия
обеспечивает шихтой каждые две печи. Применяются три варианта подачи
сдозированной шихты в печные бункера: кольцевой, линейный, скиповый. При
кольцевой и скиповой подачах шихты отделение шихтоподготовки расположено
параллельно плавильному корпусу, а при линейной – в одну линию с плавильным
корпусом.
В дипломе
применяется скиповая шихтоподача. При скиповой подаче компоненты шихты
дозируются в отделение шихтоподготовки, а шихта в плавильный корпус передается
скиповым подъемником. При этом обеспечивается автоматическая подача шихты в печные
карманы. Каждая печь обслуживается отдельной группой бункеров готовой шихты.
Себестоимость
хранения, подготовки, дозировки и транспортировке шихтовых материалов в печные
карманы при скиповой подаче меньше, чем при конвейерной. При движении шихты по
конвейерному тракту за счет истирания образуется дополнительно 3-10 %
коксовой мелочи фракции меньше 5 мм. За счет налипания на ленту
промасленной стружки и кокса их потери увеличиваются на 4,5% и 3%
соответственно.
Применение
скиповой подачи сыпучих материалов позволяет приблизить склад шихты и
дозировочное отделение к плавильному корпусу.
1.6.2
Плавильный корпус
Плавильный корпус
представляет собой основную часть ферросплавного цеха и предназначен для
размещения и обслуживания электропечей, а также для приема и разливки готового
сплава и удаления шлака. В общем случае плавильный корпус ферросплавного цеха
состоит из следующих пролетов: печного, разливочного, трансформаторного, шихтового
и остывочного. С ростом мощности ферросплавных печей объемно-планировочные
решения здания плавильного корпуса совершенствовались по пути сокращения числа
пролетов за счет выноса шихтового и разливочного пролетов за пределы здания и
ликвидации остывочного пролета.
Плавильный корпус
ферросплавного цеха по производству ферросилиция (ФС 45) с закрытыми
рудовосстановительными печами средней мощности 16,5-27 МВ·А (в дипломе
используется печь типа РК3-24) имеет два пролета одинаковой высоты: печного и
разливочного (см. рис.1.3).
Печной пролет
служит для размещения и обслуживания плавильных электропечей. Последние
располагаются обычно вдоль цеха в линию. В зависимости от типа и мощности
установленных печей ширина печного пролета принимается равной 15, 18, 24 и
30 м. Он всегда выполняется многоэтажным. В дипломе ширина печного пролета
принимается равной 18 м.
На нулевой
отметке пролета расположены фундаменты плавильных печей (для вращающихся печей
они заглублены), механизмы выкатки металловозных и шлаковозных тележек,
оборудование и механизмы газоочисток, подсобные помещения.
Для обслуживания
летки устанавливается сплошное перекрытие или местная горновая площадка. Здесь
расположены устройства для открывания и закрывания летки, узлы для
приготовления леточной массы, системы шламосборников, бытовые помещения для
отдыха плавильной бригады. В зависимости от мощности печи площадка
располагается на высоте 2,5-6,6 м. В дипломной работе площадка
располагается на высоте 4,5 м.
Рабочая площадка,
предназначенная для обслуживания печи, наблюдения за технологическим и
электрическим режимами, представляет собой сплошное перекрытие и располагается
на уровне 7,5 м. На ней установлены пульты управления печами (обычно одно
помещение на две печи), наклонные газоходы для отвода газа из-под свода, зонт
для удаления газов, выбивающихся из печи, загрузочные труботечки с приемными
воронками, помещения для инженерно-технического и дежурного персонала, тельфера
для производства ремонтных работ.
Для обслуживания
механизмов перемещения и перепуска электродов служит электродная площадка,
представляющая собой сплошное перекрытие, расположенное на высоте 16,5 м.
В новых цехах с печами, оборудованными гидравлической системой перемещения и
перепуска электродов, устанавливаются местные площадки.
Перекрытие на
отметке 24 м служит для крепления печных карманов, размещения системы
конвейеров подачи шихты в них, монтажа вентиляционных установок, наращивания
электродных кожухов и загрузки электродной массы с помощью мостового крана. Все
перекрытия имеют сквозные проемы по торцам цеха для обеспечения печей
электродной массой. Над каждой печью расположены также проемы для выполнения
различных транспортных операций при ремонтах.
Разливочный
пролет предназначен для приема из печного пролета металла и шлака, их первичной
обработки, разливки сплава и передачи его на склад готовой продукции,
подготовки и подачи к печам разливочной посуды, текущего ремонта посуды, приема
необходимых материалов и сменного оборудования для нормальной эксплуатации
оборудования плавильного корпуса.
Ширина
разливочного пролета принимается равной 27 м. Ширина пролета зависит от
насыщенности оборудования, числа технологических операций со сплавом и шлаком,
количества и объема разливочной посуды.
В цехах для
разливки ферросплавов используются конвейерные разливочные машины (рис.1.10).
При этом значительно повышается механизация и производительность труда,
улучшаются его условия в разливочном пролете, поскольку сплав разливают не с помощью
крана, а специальными гидравлическими кантователями, которые помещены в герметизированные
камеры. Существенным недостатком машины конвейерного типа является переменная
высота падения сплава при разливке, что вызывает сильное его разбрызгивание.
Машина состоит из
следующих основных узлов: кантовального устройства 1 с ковшом 2 и желобом 8;
цепи конвейера 3 с опорными роликами 4; приводной станции 5; течки 6; натяжной
станции 7; опрыскивателя, с помощью которого покрывают внутреннюю поверхность
изложниц известковым раствором; устройства для охлаждения слитков и отсоса
газов. Кантовальное устройство машины расположено в разливочном пролете, а
головка машины с приводной станцией – на складе готовой продукции, где остывшие
слитки по течке сбрасываются в короба. Скорость остывания слитков зависит от
марки сплава, поэтому конвейеры разливочных машин имеют три-четыре скорости
Максимальная
производительность такой машины обеспечивается при толщине слитка 70-80 мм
и составляет для ФС 45 ~ 80 т/сут. Температура сплава
перед разливкой должна составлять ~ 1400ºС. Потери при
разливке на машине достигают 3%, к тому же товарный вид получаемых слитков
значительно ухудшается из-за опрыскивания мульд известковым молоком. В
ферросплавных цехах по производству ферросилиция (ФС 45) установлены
конвейерные машины длиной 40 и 70 м с одной или двумя лентами. Техническая
характеристика этих машин представлена в табл.1.4.
Таблица 1.4 –
Техническая характеристика разливочных машин конвейерного типа.
Показатель
|
Длина
машин
|
40
|
70
|
Скорость движения конвейерной
ленты, м/с
Масса слитка одной изложницы, кг
при разливке:
45%-ного
ферросилиция
Производительность, т/ч при
разливке:
45%-ного
ферросилиция
Расход воды на охлаждение мульд, м3/ч
Число изложниц в цепи
Мощность двигателей, кВт
Масса машины с чугунными
изложницами, т
|
0,083;
0,041;
0,031;
0,02
45
32,6
/ –
130
2 х
210
85/12;
11/8;
14/6;
18/4
207,8
|
0,054;
0,083;
0,18
–
– /
23
162
/ –
726
18,9;
26,6;
32,4;
79,1
504
|
Примечание.
Числитель – данные для двухленточной машины, знаменатель – для одноленточной. В
дипломе используются двухленточные машины длиной 40 м.
Для приема готового
сплава при выпуске из печи на ферросплавных заводах используют ковши различной
вместимости. Вместимость самого большого ковша достигает 20м3.
Ферросилиций (ФС 45) выпускают в ковш, футерованный шамотным кирпичом или
графитовой плиткой.
Кирпичная кладка
различных ковшей в ферросплавных цехах имеет ряд недостатков. К ним относятся:
интенсивное размывание швов кладки, необходимость в труде высококвалифицированных
каменщиков, трудоемкость чистки от настылей, высокая стоимость.
С целью
механизации работ пор замене футеровки, ее удешевления и повышения стойкости
используют наливную футеровку из самотвердеющих смесей. В состав жидких
самотвердеющих смесей входят наполнитель (смесь кварцевого песка и кварцитовых
отсевов), связка (жидкое стекло) и отвердитель (кремнефтористый натрий или шлак
производства рафинированного феррохрома). Наливная футеровка выполняется при
помощи шаблона, вставленного в кожух. Период затвердевания массы составляет
40-60 мин. Наливная футеровка при разливке 45%-ного ферросилиция выдерживает
95 плавок.
Чаще всего для
приемки сплава и шлака используют ковш и чаши, отлитые из стали 35 Л.
Ковши и чаши подаются к печам самоходными тележками по рельсовому пути. Для
стационарных печей рельсовый путь выполняется прямым, для вращающихся печей – круглым.
Тележки, подаваемые под летку для каскадного выпуска сплава и шлака, вмещают от
одного до трех ковшей.
Склад
готовой продукции
Склад готовой
продукции обычно представляет собой однопролетное здание, располагающееся
параллельно плавильному корпусу и соединяющееся с ним галереями разливочных
машин. Склад оборудован мостовыми кранами грузоподъемностью 20/5 т и устройствами
для приема, дробления, сортировки и упаковки готового сплава. Слитки металла с
разливочных машин подают в короба, установленные на самоходных тележках. Каждая
разливочная машина оснащена двумя-тремя тележками для обеспечения непрерывного
приема металла. Готовая продукция цеха хранится в приемных бункерах. Дробление
и сортировка сплава производятся с помощью бутобоя, щековых дробилок, грохотов.
Склад обычно оборудуется одними приемными весами, обслуживающими две
разливочные машины, и платформенными весами для взвешивания отправляемой в
вагонах продукции [3, 7].
2
Специальная часть
2.1 Сортамент
ферросилиция
В ферросплавной
промышленности (ОАО «Запорожский завод ферросплавов») выплавляют ферросилиций
различных марок ФС 20, ФС 25, ФС 45, ФС 65, ФС 70.
Химический состав
ферросилиция различных марок приведен в табл.2.1.
Таблица 2.1 –
Химический состав ферросилиция различных марок
Марка
|
Si, %
|
Массовое
содержание, % (не более)
|
C
|
S
|
P
|
Al
|
Mn
|
Cr
|
ФС
20
|
23-25
|
1,0
|
0,02
|
0,1
|
1,0
|
1,0
|
--
|
ФС
25
|
23-27
|
0,6
|
0,02
|
0,06
|
1,0
|
0,8
|
1,0
|
ФС
45
|
41-47
|
--
|
0,02
|
0,05
|
2,0
|
0,6
|
0,5
|
ФС
65
|
63-68
|
--
|
0,02
|
0,05
|
2,5
|
0,4
|
0,4
|
ФС
70
|
68-74
|
--
|
0,02
|
0,05
|
2,0
|
0,4
|
0,4
|
В данной
дипломной работе рассматривается технология производства ферросилиция марки ФС
45.
2.2 Характеристика
сырья, стандарты, технические условия на сырье
Для выплавки ФС
45 используют наиболее дешевые и в то же время богатые по кремнезему материалы
– кварц и кварцит, главной составляющей которых является кварц – широко
распространенный минерал, представляющий собой более или менее чистый кремнезем
SiO2.
Кварц – плотный
минерал кристаллического строения с плотностью 2,65 г/см3 и
твердостью 7. Кварц имеет относительно высокую стоимость, поэтому его применяют
при производстве кристаллического кремния.
Кварцитами
называют кремнистые песчаники, в которых цементируемое вещество и цемент
представлены минералами кремнезема. С увеличением содержания SiO2 в кварците увеличивается извлечение
кремния и производительность печи и снижается удельный расход электроэнергии.
Для выплавки
ферросилиция пригодны не все кварциты, т.к. различные их типы, даже одинакового
химического состава, отличаются друг от друга поведением в плавке – в стадии
как нагревания, так и восстановления при высоких температурах. Поэтому для выплавки
ферросилиция марки ФС 45 используют кварцит марки КФ. Запорожский ферросплавный
завод использует кварцит крупностью 25-70 мм. Обычно предварительно его
подвергают мойке, дробят и сортируют. Дробление кварцита осуществляется на
щековых и конусных дробилках, грохочение – на вибрационных грохотах и во
вращающихся барабанах, в которых одновременно осуществляется и мойка.
Ниже приведен
химический состав кварцита по отраслевому стандарту (ОСТ 14-49-80),
действующему с 01.01.81, а в табл. 2.2 – химический состав кварцита Овручского
месторождения.
Марка кварцита................................................................. КФ
Массовое
содержание, %:
SiO2 (не менее)........................................................... 97,0
Al2O3 (не более)............................................................ 1,8
P2O5 (не более)........................................................... 0,02
Засоренность
(глина, песок и т.п.) ................................... 1,0
Таблица 2.2 –
Химический состав кварцита Овручского месторождения.
Месторождение
|
Массовое
содержание, %
|
SiO2
|
Fe2O3
|
Al2O3
|
CaO
|
MgO
|
TiO2
|
P2O5
|
Овручское
|
97,34
|
0,55
|
1,44
|
0,29
|
0,36
|
0,08
|
--
|
При выплавке
ферросилиция ФС 45 основным восстановителем является коксик-орешек. Коксик
(полукокс) подвергают грохочению для отсева мелочи и крупной фракции, которую
направляют для дробления на валковые дробилки. После дробления коксик вновь
подвергают рассеву на вибрационных грохотах. Размеры кусков коксика следует
подбирать в зависимости от его физико-химических свойств, мощности и рабочего
напряжения печи.
По ГОСТу коксовый
орешек должен поставляться с содержанием влаги в среднем около 11%, золы - не
более 11%, в кусках размером 10-25 мм, причем содержание мелочи (куски размером
менее 10 мм) допускается до 10%.
Если в коксике
много мелочи, то затрудняется выход газов, нарушается ход печи. Наличие крупных
кусков нежелательно, т.к. увеличивается электропроводность шихты, электроды поднимаются
вверх, снижается производительность печи. Запорожский завод для 45%-ного
применяет коксик с рабочей фракцией 5-25 мм.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|