Конвертерний цех

де

к - відношення маси виливниці до маси зливку, складає:

- 0,9 - при розливі киплячої сталі в розширенні донизу наскрізні виливниці;

- 1,1 - при розливі спокійної сталі в розширенні доверху наскрізні виливниці з прибутковими надставками;

- 1,4 - при розливі спокійної сталі у виливниці із дном.

Вага однієї виливниці зі зливком складе

Для встановлення виливниць під розливання застосовуються три типи сталерозливних візків:

· Двовісні - вантажопідйомністю 60т. Довжина візка (l_віз) по осях зчіпок 4780 мм;

· Чотиривісні - вантажопідйомністю 120 й 160 т, довжина візків по осях зчіпок 5840 й 6240 мм;

· Шестивісні - вантажопідйомністю 230 т, довжина по осях зчіпок 7940 мм.

Вантажопідйомність візка складається з маси зливків, виливниць і піддона.

Приймаємо що на одному візку встановлено 4 виливниці.

Кількість візків на плавку визначається по формулі

де

П_зл - кількість зливків, отриманих при розливанні однієї плавки, шт.;

- кількість зливків (виливниць), установлених на одному візку, шт.;

1,08 - коефіцієнт, що враховує необхідність резервних виливниць.

Кількість виливниць, які можна встановити на одному візку, визначають із урахуванням маси й габаритів виливниць, вантажопідйомності й габаритів візка.

Кількість візків на плавку складе: , або

Окрім перевезення виливниць та зливків візки у окремих випадках використовують для перевезення надставок з двора виливниць у розливний проліт. З урахуванням нормативного запасу (12%) та необхідності періодичного ремонту (10-30%) загальна кількість візків у цеху визначається по формулі:

Таблиця 23. - Розрахунок кількості розливних составів, візків та виливниць

2.3 Визначення основних розмірів прольотів головної будівлі цеху

Завантажувальний проліт

Призначень завантажувального прольоту - прийом і завантаження в конвертер чавуну й скрапу, а також прийом і зберігання феросплавів і вогнетривів. Для забезпечення швидкої завалки й усунення простоїв конвертерів транспортування й завантаження кожного виду матеріалів у конвертер виконується окремими механізмами й машинами.

Застосовують схеми торцевої й фронтальної подачі чавуну й брухту як за рівнем підлоги цеху, так і на рівні робочої площадки.

У сучасних цехах при ємності конвертерів 250 т і більше чавун подають у торець завантажувального прольоту (використають обидва рівні подачі), а брухт - по фронту конвертерів (на рівні підлоги цеху) за допомогою самохідних скраповозів широкої колії.

У цехах старої будівлі з конвертерами ємністю менш 160 т чавун і брухт подають по залізничних коліях нормальної колії, прокладеним уздовж прольоту на рівні робочої площадки. При розташуванні шихтового прольоту паралельно конвертерному подача брухту здійснюється по поперечних шляхах, і в завантажувальному прольоті робляться тільки два шляхи для подачі чавуну.

Якщо шляхи подачі міксерних ковшів проходять між конвертерами й скрапним прольотом, шляхи для подачі скрапу розташовуються на рівні робочої площадки.

Для подачі вогнетривів і феросплавів на підлозі цеху (прольоту) укладається тупиковий залізн. шлях.

Параметри завантажувального прольоту пов'язані з параметрами конвертерного прольоту. Довжина прольоту звичайно складається з довжини фронту встановлених конвертерів і довжини зон у торцях прольоту, що забезпечують роботу встановлених мостових кранів. Довжина завантажувального прольоту звичайно дорівнює довжині конвертерного прольоту.

Висота прольоту визначається висотою розташування, заливного й завантажувального кранів над конвертерами.

Ширина прольоту визначається необхідними габаритними розмірами робочої площадки у конвертерів і шириною зони проносу ковшів для чавуну й совків для брухту.

Розміри завантажувального прольоту наведені в таблиці 24.

Таблиця 24. - Розміри завантажувального прольоту

Конвертерний проліт

По довжині проліт розділений на три ділянки: конвертерний (займає середню частину), завантажувальний і розливний. По ширині конвертерний проліт також ділиться на три частини. Центральну займає піднімальний газохід казана-утилізатора газовідвідного тракту. По одну сторону від нього перебуває машина подачі кисню з фурмами, по іншу - комплекс подачі сипучих матеріалів.

У сучасних конвертерних цехах навколо конвертера споруджують щільне вкриття для попередження можливих вибивань газів і викидів у цех і звукоізоляції.

Систему подачі сипучих і газовідвідний тракт розташовують у висотній частині конвертерного прольоту, що звичайно розділяють рядом колон на дві частини. Частина прольоту, де розташований газовідвідний тракт, використовується для переносу на ремонт фурм й обслуговується мостовими кранами.

Крім зазначеної системи на робочому майданчику в торці прольоту можна встановлювати бункера для феросплавів і печі для їх прогартовування, від яких феросплави в контейнерах за допомогою навантажувачів подаються до конвертерів. Під час випуску сталі феросплави через тічки завантажують у сталерозливний ківш. Довжина ділянки феросплавів 54м З іншої сторони конвертерного прольоту робиться ділянка для зберігання устаткування й вогнетривів довжиною 42м.

Обслуговування конвертерів й агрегатів пов'язаних з їхньою роботою, виконується з робочих площадок, розташованих на різних оцінках від рівня підлоги цеху. Головна робоча площадка, на якій виконуються основні роботи з обслуговування конвертерів, є продовженням площадки завантажувального прольоту.

Розміри конвертерного прольоту, що рекомендують, наведені в таблиці 25.

Таблиця 25. - Розміри конвертерного прольоту

При конвертерах ємністю більше 200 т - газоочистка без допалювання СО.

У цехах із крупнотонажними конвертерами робиться виносна газоочистка яка або примикає до конвертерного прольоту, або встановлюється з торця головного будинку.

Розливний проліт

У цехах з конвертерами ємністю до 250т. розливні прольоти розташовуються в головному будинку цеху паралельно конвертерному прольоту. У цьому випадку споруджують один або два розливних прольоти, що приєднані один до одного.

У кожному із прольотів підведені наскрізні й тупикові залізничні колії для сталерозливних составів й один для збирання шлаку.

Ширина розливного прольоту при двох залізничних коліях становить 18 м. Ширина розливної площадки (від краю до осі колон) повинна становити не менш 3,0 - 3,5 м. Із зовнішньої сторони розливного прольоту на рівні розливних площадок улаштовують аварійні площадки.

Висота прольоту визначається габаритними розмірами встановленого розливного крана й звичайно становить для розливання ковшів ємності, м: 280т - 20м

При розміщенні в розливному прольоті спеціальних установок (вакууматора, доведення сталі й ін.) параметри прольотів визначаються їх габаритними розмірами.

Довжина розливного прольоту визначається виходячи з довжини розливних площадок, проміжного заїзду в цех або величини зони, що зайнята шляхами сталевозів.

Визначення довжини розливного прольоту

При розташуванні розливного прольоту в головній будівлі довжина розливного прольоту складається з довжин розливних площадок l_площ , довжини проміжного заїзду l_заїзд = 36 м, довжин початку закруглення залізн. шляхів l_закр = 6 м і довжин торцевих ділянок l_торц = 6 м.

У зовнішньому розливному прольоті при наявності проміжного заїзду розливні площадки робляться здвоєними. У внутрішньому розливному прольоті розливні площадки можуть бути як одинарні, так і здвоєні, або одинарні зі східчастим їхнім розташуванням й однобічним заїздом до кожного щабля. При здвоєних розливних площадках повинен бути проліт між составами рівний 6-12м.

При розташуванні розливних прольотів в окремому будинку заїзди в розливні прольоти робляться тільки торцеві. Під'їзд до розливної площадки з далекого шляху здійснюється по криволінійному шляху усередині прольоту. Довжина розливного прольоту в цьому випадку складається з довжин розливних площадок l_площ , відстаней між сталевозними шляхами l_{стал.шлях}, габаритних ділянок l_{габ.діл} = 6-10 м, довжин закруглень l_закр = 18-24 м і торцевих ділянок l_торц = 6-12 м. Зовнішній розливний проліт може також робитися із проміжним заїздом.

Довжина розливної площадки повинна бути не менше максимальної довжини розливного состава. Довжина розливної площадки повинна бути кратною 6 м. Крім того, кожна розливна площадка повинна мати резервну довжину не менш, ніж на один візок.

У зразковому розрахунку прийняте розміщення розливних прольотів в головній будівлі. У кожному прольоті прийнято по дві здвоєні розливні площадки. Отже, для розливання всієї сталі в у виливниці необхідно два розливних прольоти.

Загальна довжина розливного состава визначається по формулі:

, м

Довжина однієї одинарної розливної площадки визначається по формулі:

, м

Довжина однієї здвоєної розливної площадки визначається по формулі:

, м

Довжина розливного прольоту з двома здвоєними розливними площадками визначається по формулі:

, м

Таблиця 26. - Визначення довжини розливного прольоту

За рахунок надлишку проектної довжини розливного прольоту над розрахунковою відповідно збільшується довжина розливних площадок.

3. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА ЗАХИСТ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

3.1 Небезпечні та шкідливі фактори конвертерного цеху, джерела їх утворення, вплив на працюючих

Шкідливі виробничі фактори - це фактори, які накопичуються в організмі людини, викликають погіршення здоров'я .

Конвертерний цех характеризується такими шкідливими факторами, як значні виділення надлишкового тепла, шуму й газів. Вони несприятливо діють на організм людини, знижують його працездатність, приводять до професійних захворювань.

Небезпечні виробничі фактори - це фактори, вплив яких на організм, людини, призводить до важких травм або летального результату.

До небезпечних факторів конвертерного цеху належать розплави металу та шлаку, висота частини машин і механізмів, що рухаються, транспортні засобі, електрика.

Джерелами надходження тепла в цеху є: рідкий метал, шлак і високо нагріті гази. Вони призводять до інфрачервоного випромінювання та нагрівають навколишні поверхні( до 600°С). Вторинними джерелами тепла,від яких нагрівається повітря приміщення є гарячі кожухи конвертерів, чавуновозних і сталерозливних ковшів шлакових чаш, більшість вогнетривів та ін.

Перевищення оптимального рівня нагрівання від інфрачервоного випромінювання призводить до порушення терморегуляції організму працюючих, порушення роботі серцево-судинної й дихальної системи і як наслідок, зниження працездатності.

Окрім інфрачервоного випромінювання на працюючих впливає й ультрафіолетове. Джерелами ультрафіолетового випромінювання є струмінь металу й шлаку при випуску плавки з конвертера, випромінювання металу з горловини конвертера, струмінь чавуну при заливці його в конвертер.

Зниження надлишкового тепла від випромінювання вирішується за допомогою таких мір як: вентиляцією приміщень,застосування захисних екранів, теплоізоляції, повітряних завіс, створенням сприятливих умов праці.

Але не всі теплові джерела можна герметизувати, ізолювати та екранувати(струмінь сталі, ковші,шлакові чаші,металоконструкції стенди).

При роботі конвертерів, машин, механізмів, передачі газів по трубопроводам, створюється підвищеній шум і вібрація. Шум і вібрація є причиною стомлення і зниження працездатності. Ослаблення шуму досягається звукоізоляцією ті застосуванням звукопоглиначів.

В результаті зіткнення розплавленого металу або шлаку з водою або вологими предметами відбудеться вибух. Вода швидко випаровується і пари її з великою силою розбризкують метал або шлак в навколишній простір. Це явище супроводжується звуковим ефектом. Такі вибухи виникають в тому випадку, коли вода або вологі предмети(місця) виявляються під шаром металу або шлаку. Якщо вода буде на металі або шлаці (наприклад, при потраплянні води на поверхню розплавленої сталі в виливницях), вибухи не відбуваються, так як вода кипить на поверхні металу і пари виходять назовні. Вибухи металу і шлаку спостерігаються при випуску металу через недостатньо просушену льотку, в недостатньо просушені ковші,виливниці, при завантаженні в розплавлену ванну конвертера, вологих матеріалів, при потраплянні металу і шлаку на вологі місця, при зіткненні з холодними предметами.

У конвертерних цехах іноді спостерігаються вибухи шлаку при його осадженні в ковшах з водою. Причиною таких вибухів є утворення кірки на поверхні шлаку, при руйнуванні якої значна кількість води, потрапляє всередину ковша, та викликає інтенсивне пароутворення з подальшим викидом шлаку.

Причиною вибухів при грануляції шлаку є потрапляння розплавленого шлаку в басейн на мокрий гранулят та вміст в шлаці оксидів заліза, що призводять до бурхливого пароутворення і до викидів шлаку з басейну.

У конвертерних цехах можливі вибухи при заливці чавуна в конвертер на розплавлені матеріали твердої частини завалки, що пояснюється виникненням бурхливих реакцій між чавуном і розплавленими окислами заліза у конверторі. Тому заливати в конвертер рідкий чавун слід до розплавлення твердої частини шихти.

Основним заходом щодо запобігання вибухів являється усунення контакту металу і шлаку з водою. Для цього необхідно забезпечити ретельну сушку і прогрів льоток, ковшів і всякого роду ємностей для розплавленого металу і шлаку. Не можна закидати в ковші сирого сміття і завантажувати в конвертер з розплавленим металом вологу шихту. У місцях виплеску металу і шлаку підлога і земля обов'язково повинні бути сухими.

Конструкція конвертерів та способи їх охолодження повинні усувати небезпеку прориву металу через кладку і доступ розплавленого металу до водо охолоджувальних елементів. Ємність грануляційних басейнів і потужність збиральних засобів повинні забезпечувати нормальну роботу басейнів без викидів шлаку.

Велику небезпеку представляють перекидання і обриви ковшів з розплавленим металом і шлаком. Основна причина перекидання ковшів полягає в неправильному розташуванні їх центра ваги. Для забезпечення стійкості ковша, наповненого металом або шлаком, необхідно, щоб центр ваги його був розташований нижче осі його обертання.

Для захисту працюючих від опіків застосовують спецодяг і індивідуальні запобіжні пристосування: на гарячих роботах - шерстяній одяг просочений вогнезахисними речовинами, при операціях з розкриття льотки для випуску з конвертера металу і шлаку та при розливанні металу - додатково азбестовий одяг й рукавиці. Для захисту від опіків очей та особи, крім запобіжних окулярів застосовують легкі густі металеві сітки або шолом з прозорих негорючих матеріалів. Для попередження вибухів у приміщеннях, у яких розташовані газові пристрої, забезпечують герметичні кладки конвертерів і всіх газових установок.

Широке застосування горючих газів у конвертерних цехах створює потенційну небезпеку для отруєння працюючих. Найбільшу небезпеку викликає окис вуглецю, який витісняє кисень крові людини результат чого є задуха. Щоб уникнути нещасних випадків необхідно перевіряти герметичність газовідводів й виключати знаходження персоналу в зоні можливого витоку газів.

При продувці сталі в конвертері спостерігається значні викиди газів і пилу. Найбільшу небезпеку представляють дрібні частки пилу розміром до 5 мкм, які перебувають у повітрі у зваженому стані тривалий час. Внаслідок потрапляння таких частинок у дихальні шляхи працюючих виникає таке захворювання як фіброз легенів.

Крім шкідливого впливу на здоров'я людей, наявність пилу у повітрі спричиняє пожежу і вибух.

Основним способами боротьби з пилом є герметизація і аспірація всіх місць що виділяє пил, встановлення пиловловлювачів та застосування засобів індивідуального захисту (респіраторів).

Для запобігання травматизму, отруєнь, опіків кожен працівник зобов'язаний знати й виконувати інструкції з техніки безпеки та використовувати засоби індивідуального захисту.

3.2 Головні вимоги пожежної безпеки у конвертерному цеху

конвертерний цех проліт завантажувальний

По пожежній і вибуховій небезпеці конвертерній цех відноситься до категорії Г, так як в цеху використовуються горючі речовини, матеріали в гарячому та розпеченому стані, виділяється полум'я , іскри, лучисте тепло, в якості палива застосовуються газоподібні речовини.

Відповідно до ГОСТ 12.1.004-76 до небезпечних чинників пожежі, які впливають на людей, належать: відкритий вогонь і іскри, підвищена температура повітря та оточуючих предметів; токсичні продукти горіння; дим; знижена концентрація кисню; обвалення і пошкодження споруджень,установок.

У конверторних цехах широко використовуються горючі гази в якості палива. Небезпека вибуху горючих газів виникає при утворенні газоповітряних сумішей. Тому основні заходи полягають у попередженні утворення газоповітряних сумішей, що досягається герметизацією ємностей, в яких знаходяться гази, і підтриманням позитивного тиску всередині газопроводів і апаратів. При пуску газових установок, а також при їх зупинці на ремонт здійснюють продувку їх для повного витіснення в першому випадку - повітря, в другому - газу.

У місцях можливого витоку горючих газів, парів, горючих рідин і виходу горючого пилу застосовують витяжну вентиляцію у вигляді місцевих відсмоктувачів.

Режим роботи обладнання, встановленого в приміщеннях з підвищеною пожежо- і вибухонебезпечністю, повинен виключати надмірне нагрівання частин обладнання( в наслідок тертя, відсутності теплоізоляції). В умовах підвищеної пожежо- і вибухонебезпечності обладнання не повинно викликати іскріння в результаті зіткнення сполучаються деталей або внаслідок розрядів статичної електрики. У зв'язку з небезпекою займання горючих розчинників, що застосовуються для промивання деталей обладнання при ремонтах, слід замінювати горючі розчинники негорючими розчинниками.

Для зменшення пожежної небезпеки необхідні запаси сировини повинні бути розміщені на невеликих проміжних складах, ізольованих від виробничих приміщень. Для запобігання пожеж і вибухів велике значення має застосування контрольно-вимірювальної апаратури, світлозвуковий сигналізації, регулюючої апаратури автоматичного типу та блокувань безпеки, що дозволяють попередити виникнення небезпечних ситуацій, а при виникненні займання включити спеціальні пристрої для ліквідації пожежі. Блискавкозахист виробничих об'єктів повинен виконуватися згідно вимогам СН 305-69.

Особливої уваги заслуговує виконання вогненебезпечних робіт. Тимчасові вогненебезпечні роботи допускається проводити за письмовим дозволом адміністрації з зазначенням умов безпечного виконання таких робіт. Це положення відноситься до електро- і газозварювальних робіт, до розігріву мастики при виконанні покрівельних і ізоляційних робіт, до промивання деталей при ремонті обладнання горючими розчинниками. Постійні вогненебезпечні роботи потрібно виконувати в суворій відповідності з встановленим технологічним процесом, що передбачає необхідні заходи щодо запобігання викидам полум'я, проривів газу і вибухів газоповітряної суміші, а також проривів з конвертерів металу і шлаку.

3.3 Заходи захисту навколишнього середовища від шкідливих викидів конвертерного цеху

При продувці рідкого чавуну киснем в конвертері відбувається вигоряння з чавуну вуглецю та інших домішок. Утворений продукт згоряння (конвертерний газ) містить в основному оксид вуглецю (85-90%), діоксид вуглецю (8-14%), а також невелику кількість кисню, азоту та деяких інших речовин, наприклад сірки( з газовою фазою 7-8% від вмісту сірки в шихті).

У зоні зіткнення кисню з чавуном в конвертері розвивається висока температура (до 3000°С ), при якій випарюються оксиди заліза та інших домішок. Ці пари разом з конвертерним газом виходять з конвертера, охолоджуються і конденсуються, утворюючи велику кількість дрібних частинок пилу. Крім того, конвертерний газ виносить дрібні частинки руди, вапна та інших добавок, що завантажуються в конвертер в процесі плавки. На 1 т плавки в конверторі утворюється до 90 м³ газу і до 20 кг пилу. Пил складається в основному з заліза та його оксидів ( 60-70 %). Запиленість конвертерного газу при виході із конвертера може досягати 250 г/м³. Для уловлювання і відводу конвертерного газу над горловиною конвертера є ковпак (кесон), з'єднаний з газовідвідним газоходом. Будова газовідвідних трактів залежить від того, чи допалюється оксид вуглецю чи ні. При роботі конвертерів без допалювання СО у порожнині застосовують систему без доступу повітря в газовий тракт

1-конвертер; 2- кесон; 3- фурма, 4- камін; 5 - скруббер; 6 - вода; 7 - труба Вентурі; 8- циклон; 9 - нагнітач; 10 - шлам, 11 - рухома юбка, пристрій для опалювання

Рисунок 8. - Схема газовідвідного тракту без допалювання СО

Застосування електрофільтрів в установках без допалювання оксиду вуглецю неможливо, так як ці фільтри вибухонебезпечні із-за виникнення іскр при електричних пробоях. Тканинні ж фільтри недостатньо газощільні і до того ж громоздкі, тому для очистки газів використовують скрубери Вентурі. Мокра очистка газів від пилу без допалювання СО проводиться в апаратах, аналогічних застосовуваних установках для очистки з повним допалюванням СО. Система відводу газу складається із кесону перехідного в каміння, в якій вмонтований котел-утилізатор, де газ охолоджується до 800-900 °С; до охолодження його іде спочатку в горизонтальному газоході за рахунок подачі дрібно розпиленої води, а потім в низьконапірних трубах Вентурі з регулюючим перетином горловини. Коагуляція дрібнодисперсного пилу відбувається в високонапорній трубі Вентурі. Очистка від крупних крапель шламу відбувається в інерційних пило- та бризкоуловлювачах, на яких установлені труби Вентурі. Остаточна очистка газу від укрупненого пилу виконується у відцентровому скрубері.

Склад стічних вод залежить від схеми відводу та очистки від ходячих газів та технологічного процесу. В стічній воді міститься зважених часток до 7000 гм/л. Розміри часток пилу в стічних водах: 0,1-0,04 мм 30% (від загальної кількості зважених частинок) и 0,05-0,01 мм до 70%.

Для очистки стічних вод конвертерного виробництва використовуються в основному радіальні відстійники. Для інтенсифікації іх роботи використовується реагентний метод обробки стічних вод. Після відстоювання вода повертається в систему оборотного водопостачання. При оборотному водопостачанні для освітлення стічних вод використовуються гідроциклони.

Інтенсифікація процесу освітлення стічних вод конвертерних цехів досягається шляхом застосування магнітної коагуляції.

В конвертерному цеху існують 2 окремі замкнуті схеми оборотного водопостачання: для газоочисних установок конвертерів; та для споживачів чистої води конвертерного прольоту.

Для споживачів чистої води конвертерного прольоту існує свій оборотний цикл. Він включає циркуляційну насосну станцію, градирні і фільтри.

ЛІТЕРАТУРА

1. Якушев А.М. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. М.: Металлургия 1984. - 216 с.

2. Ильинский Б.Д. Охрана труда на предприятиях черной металлургии. М.: Металлургия 1997 - 256 с.

3. Денисенко Г.Ф., Губонина З.И. Охранаокружающей среды в черной металлургии. М.: Металлургия 1989 - 121 с.

4. Металлургическая и горнорудная промышленность 2012 журнал 7.

Размещено на Allbest.ru