Использование в доменной шихте металлсодержащих добавок из шлаковых отвалов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 150101 «МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ДОМЕННОЙ ШИХТЕ МЕТАЛОСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК ИЗ ШЛАКОВЫХ ОТВАЛОВ

Аннотация

В данной дипломной работе рассмотрен способ использования металлоконцентрата в доменной шихте для улучшения технико-экономических показателей доменной плавки, уменьшению расхода кокса, улучшения стабильности чугуна для производства изложниц и снижение себестоимости за счет использования дешевого местного сырья.

Проведен сравнительный анализ доменной шихты доменной печи №1 ОАО «Уральская сталь» с применением металлоконцентрата и без него. Представлены технологические показатели доменной печи.

Также рассмотрены вопросы охраны труда и окружающей среды. Рассчитаны технико-экономические показатели проекта.

Пояснительная записка выполнена на 98 страницах, содержит 37 таблиц, 9 рисунков, список использованных источников из 33 наименований.

Содержание

Введение

1 Свойства и особенности переработки сталеплавильных шлаков

1.1 Свойства отвальных шлаков

1.2 Комплексная переработка мартеновских шлаков (ЦРШО)

2 Расчет доменной шихты

2.1 Расчет шихты с использованием металлоконцентрата

2.2 Расчет шихты без использования металлоконцентрата

3 Влияние содержания метеллоконцентрата в доменной шихте на показатели доменной плавки

3.1 Качественные характеристики металлоконцентрата

3.2 Влияние содержания металлоконцентрата в доменной шихте на содержание марганца и хрома в чугуне

3.3 Экономия кокса и изменение выхода шлака от введения в доменную шихтулметаллоконцентрата

3.4 Основные показатели доменной плавки

4 Организация и экономика производства

4.1 Организация производства

4.1.1 Производственная структура цеха

4.1.2 Продукция и сортамент цеха

4.1.3 Технологический процесс цеха

4.1.4 Основные технико-экономические показатели цеха

4.2 Экономика производства

4.2.1 Расчет годового производства

4.2.2 Расчет показателей по труду

4.2.3 Расходы по переделу

4.2.4 Расчет прибыли от реализации

4.2.5 Расчет предела безубыточности

4.2.6 Экономическая эффективность проектных решений

5 Безопасность жизнедеятельность

5.1 Анализ опасных производственных факторов доменного цеха

5.2 Санитарно-технические требования

5.2.1 Обьемно-планировочные решения зданий и сооружений

5.2.2 Требования к микроклимату

5.2.3 Требования к освещению

5.2.4 Расчет искуственного освещения рабочего места

5.2.5 Требования безопасности при эксплуатации коммуникации

5.3 Разработка мер защиты от опасных производственных факторов

5.4 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

5.4.1 Пожаро и взрывобезопасность

5.4.2 Токсическая безопасность

5.4.3 Специальные разработки по обеспечению безопасности

6 Охрана окружающей природной среды

6.1 Описание состояния окружающей среды в районе «Уральская сталь»

6.2 Обьемы выбросов и сбросов доменного цеха

6.3 Расчет платы за выбросы доменного цеха

6.4 Очистка колошникового газа

6.5 Влияние загрязняющих веществ на здоровье человека

6.6 Отходы доменного цеха

Заключение

Список используемых источников

Введение

Актуальность разработки технологии переработки шлаков вызвана необходимостью улучшения экологической обстановки и экономических соображений (высокие штрафные санкции за вывоз шлаков в отвал и снижения себестоимости выпускаемой продукции).

На протяжении многих лет все мартеновские шлаки вывозились в отвал, и их использование сводилось к отгрузке сравнительно небольших партий нефракционированного щебня для дорожного строительства. В настоящее время в отвалах комбината около 35 млн. т металлургических шлаков. Отгрузка производилась на специализированном участке по переработке шлака (в 1991 г. участок был реорганизован в самостоятельный цех разработки шлаковых отвалов - ЦРШО).

Мартеновские шлаки поступают на шлаковый двор, где производят первичное дробление шлака при помощи шарового копра и извлекают крупные куски скрапа и настылей, шлак вывозят в отвал. В ЦРШО из шлаков извлекают скрап, нефракционированный щебень перерабатывают на шлакоперерабатывающей установке с получением фракций 0-20, 20-70, 70-300 мм. Полученный металлопродукт (металлоконцентрат) применяется в агломерационном, доменном и сталеплавильном производстве соответственно.

В технологических условиях ОАО «Уральская Сталь» необходимое содержание марганца в чугуне обеспечивается за счет подачи ферромарганца, силикомарганца в чугуновозный ковш при выпуске чугуна из доменной печи. Это приводит к значительным материальным затратам на закупку ферросплавов и увеличения их расхода для получения необходимого химического состава чугуна. Улучшение стабильности чугуна для производства изложниц и снижение затрат возможно за счет использования дешевого местного сырья - металлоконцентрата. Предлагаемый способ легирования чугуна металлоконцентратом опробован на доменных печах № 1, 2 полезным объемом 1007 и 1033 м³ соответственно.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве чугуна с повышенным содержанием марганца и хрома для изготовления различных видов отливок или использование в сталеплавильном переделе. Способ производства чугуна, включающий в себя, загрузку в печь через колошник железорудной части шихты, кокса, нагрев, восстановление и плавление шихты, выпуск чугуна и шлака, отличающийся тем, что часть железорудной шихты заменяется продуктом сухой магнитной сепарации металлургических шлаков с повышенным содержанием марганца (Mn) и хрома (Cr) (металлоконцентрат). Загрузка в печь осуществляется вместе с железорудной частью в подачу КРРК или РРКК вторым весом, КРМРК или РМРКК. За счет ввода металлоконцентрата в железорудную часть шихты происходит высокое усвоение (Mn) и (Cr) в чугуне, по сравнению с производством синтетического чугуна. Применение металлоконцентрата позволяет повысить массовую долю Mn и Cr в чугуне для производства изложниц до 0,5-1,0 и 0,2-0,3 % соответственно.

1 Свойства и особенности переработки сталеплавильных шлаков

1.1 Свойства отвальных шлаков

За последние годы в ОАО "Уральская Сталь" существенно укрепилась техническая база шлакопереработки. Это позволило в 1994 г. полностью прекратить сброс в отвал текущих мартеновских шлаков.

По структуре отвал сталеплавильных шлаков качественно подобен отвалу доменных шлаков, однако количественные соотношения собственно шлака и других компонентов различаются. В отвале содержится в среднем 18 % (максимум 25 %) металлических включений гранулометрический и качественный составы которых приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Гранулометрический и качественный составы отвальных шлаков

Скрап с зашлакованностью < 5 % крупностью, мм:	Выход, % магнитного продукта
> 300	0,8
70 - 300	0,3
40-70	2,7
20-40	3.8
0-20	2,8
Посторонний металлолом	1,5
Скрап с зашлакованностью до 65 % (средняя зашлакованность 36,2 %) крупностью, мм:	Выход, % магнитного продукта
> 300	1,2
70 - 300	9,2
20-40	17,2
10-20	20,1
0-10	40,5

Таким образом, при разработке отвала основную массу извлеченного магнитного продукта будет составлять мелкий зашлакованный материал. Содержание лома огнеупоров в отвальных сталеплавильных шлаках составляет в среднем 0,5 %, но в отдельных слоях 8 -- 10 %; количество мусора существенно больше, чем в доменных шлаках, и на некоторых участках достигает 10 -- 12 %.

Исследование гранулометрического состава отвальных сталеплавильных шлаков показало, что по сравнению с доменными шлаками материал содержит существенно большее количество крупных фракций (> 70 мм) в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Гранулометрический состав сталеплавильного шлака

Крупность класса, мм	Выход класса, %
> 500	3
500-300	4
120 -300	10
70-120	18
40 - 70	17
40-20	14
20-10	10
5-10	12
0-5	14

Таким образом, для получения тех же классов продукции, что и из доменных шлаков, необходимо усложнить схему дробления и сортировки, либо планировать меньшую производительность дробительно-сортировочного оборудования.

Химический состав отвальных сталеплавильных шлаков (15,8 - 24,2 % Si0₂, 31.1 -40,2 СаО, 2,0-4,9 % Al₂O₃, 8,9- 10.1 % MgO; 4,01-10,1% МпО, 15,9 - 18,6 % FeO, 0,04 - 0,06 %S) колеблется в более широких пределах, чем химический состав доменных шлаков по двум причинам:

во-первых, в отвале сталеплавильного шлака находятся отходы производства двух цехов мартеновского и электросталеплавильного;

во-вторых, сама технология сталеплавильного обусловливает большие колебания химического состава шлака.

Физико-механические свойства щебня полученного из отвального сталеплавильных шлаков.

Абразивность щебня имеет следующие показатели по методике ГОСТ 17375-70: И₃₀= 333г/т; И₆₀= 1040 г/т, категория абразивности - 9. Щебень характеризуется устойчивостью структуры УС1 плотностью в кусках 3,04 г/см³, удельной плотностью 3,38 г/см³.

Как следует из полученных данных, сталеплавильные шлаки характеризуются большими прочностью, плотностью и абразивностью по сравнению с отвальными доменными шлаками. Прочие характеристики находятся примерно на одном уровне. Особенно перспективными представляются высокие абразивные характеристики сталеплавильных шлаков, что позволяет прогнозировать целесообразность проведения дальнейших исследований с целью последующей организации производства абразивных материалов для струйной обработки поверхностей в судостроении (судоремонте), энергетике и других отраслях. Интересным представлялось бы в этом плане сотрудничество с инофирмами: поставка необходимого для подготовки производства абразивов оборудования с последующей оплатой поставки оборудования готовой продукцией.

Из-за повышенных (по сравнению с доменными шлаками) прочности, плотности, абразивности, содержания пылевидной фракции и металловключений переработка сталеплавильных шлаков существенно затруднена. Для получения аналогичного сортамента продукции требуются большее количество стадий дробления, тщательная очистка шлака от металловключений и мощные системы аспирации. Все это увеличивает число единиц задействованного оборудования и персонала, а также в 1,5-2,0 раза энерго затраты.

В условиях резкого возрастания стоимости капитального строительства и оборудования создание нового дробильно-сортировочного комплекса является трудно выполнимой задачей. В ОАО "Уральская Сталь" решили перепрофилировать на производство фракционированного щебня из отвальных шлаков ранее законсервированную дробильно-сортировочную фабрику. В результате был создан узел приемки шлака в составе железнодорожного подъезда, спланированной площадки (склада приемки шлака с отвала), с оборудованием узла экскаватором, дизельным электрическим краном с грузоподъемным магнитом, а также осуществлен ряд мероприятий по реконструкции дробильно-сортировочного комплекса.

По предварительной оценке, из каждого 1 млн.т переработанного на комплексе сталеплавильного шлака из отвала можно получить, тыс. т: фракционированного щебня 800, в том числе фракций 0-10 мм - 450, 10-40 мм - 210, 40 - 120 мм - 140; лома огнеупоров 35; магнитного продукта 115; скрапа цветных металлов и коррозионно-стойкой стали 15. Технологические потери при переработке составят 35 тыс. т.

Переработка расположенного в черте города отвала сталеплавильных шлаков позволит постепенно ликвидировать его, что улучшит экологическую ситуацию. Расконсервация комплекса позволит, кроме того, увеличить количество рабочих мест в городе и улучшить его обустройство, а также увеличить в регионе производство дорожных и других строительных материалов.

Схема цепи аппаратов отделения дробления и сортировки рудника для переработки сталеплавильных шлаков представлена на рисунке 1.1.



а -- узел приемки шлака (1-думпкар для отсепарирования шлака, 2 -- экскаватор; 3 - грузоподъемный электромагнит, 4 - дизель-электрический кран, 5-- закрома для скрапа; о -- думпкар исходного шлака); б - узел дробления и сортировки шлака (1 - думпкар для подачи шлака; 2 - грейфсрный кран; 3 - грузоподъемный электромагнит, 4 - грейфер; 5 - груз; 6- думпкар для скрапа; 7 - колосниковая решетка с ячейкой 500 х 500 мм; 8 - бункер для исходного шлака, 9- пластинчатый питатель; 10 - дробилка; 11 - конвейерные весы; 12 -бункер для скрапа; 13 - навесной железоотделитель, 14 - инерционный грохот; 15 - галерея, 16 - склад щебня фракции > 40 мм; 17 - склад щебня фракции 10 - 40 мм; 18 - склад щебеночно - песчаной смеси фракций 0 - 10 мм; 19 - конвейер для просыпи).

Рисунок 1.1 - Схема цепи аппаратов отделения дробления и сортировки рудника для переработки сталеплавильных шлаков

1.2 Комплексная переработка мартеновских шлаков на ЦРШО

Шлако - перерабатывающая установка (ШПУ) мартеновского шлаков входит в состав цеха разработки шлаковых отвалов. ШПУ в своем составе имеет:

- эстакаду с решетками и приемными бункерами;

- мостовой магнитный кран грузоподъемностью 10 т;

- систему подачи конвейеров с двумя грохотами ГИТ-52;

- металлоотделители ПС-120м, установленные над конвейерами № 2, 4А;

- площадку для отгрузки готовой продукции.

Отгрузку щебня фракции 70-250 мм производят экскаватором ЭКГ-5А, фракции 0-20 мм, 20-40 мм, 40-70 мм - фронтальным погрузчиком или экскаватором ЭКГ-5 в железнодорожные думпкары, агловозы, полувагоны или в автотранспорт.

Производство фракционированного щебня и отделение металлического концентрата, управление трактами ШПУ производится оператором с пульта управления, расположенного на верху приемных бункеров. Автосамосвалы разгружают шлак в приемные бункера №1,2 над конвейером № 1. Шлак в приемные бункера поступает с объемной долей влаги до 8%, с размерами кусков шлака не более 300 мм. Куски шлака более 300 мм поступают на склад для дальнейшей переработки. Увлажнение текущего шлака производят на эстакаде кантовки шлаков с помощью форсунок, далее шлак грузят в автосамосвалы.

Из приемных бункеров №1,2 шлак поступает на конвейер № 1, а с конвейера № 1 на конвейер № 2. С конвейера № 2 шлак поступает на верхнюю решетку грохота ГИТ-52 № 1, где происходит разделение фракций: 0-40 мм просеивается на нижнюю решетку грохота, а фракции 40-300 мм по конвейеру № 3 поступает на грохот и далее на ГИТ-52 № 2. Из-под решетки грохота №2 фракция 40-70 мм по конвейеру №6 поступает на склад готовой продукции, а фракция 70-300 мм с решетки грохота № 1 на конвейер № 8, и далее на склад готовой продукции.

С нижней решетки грохота ГИТ-52 № 1 шлак фракции 20-40 мм по конвейеру № 5 поступает на склад готовой продукции. Фракция 0-20 мм из-под грохота ГИТ-52 № 1 но конвейеру № 4 на конвейер № 4А и далее на склад готовой продукции. Негабаритные куски (в случае их попадания) с решеток бункеров удаляют трактором, оборудованным обратным скребком, грузят в автосамосвалы и вывозят на шлаковый склад для дальнейшей переработки.

С площадки готовой продукции фракционированный щебень с помощью экскаватора ЭКГ-5 или фронтальных погрузчиков (К-701, К-702, МоАЗ) отгружают в железнодорожные думпкары, агловозы, полувагоны или автотранспорт. Подтягивание железнодорожных вагонов на железнодорожных путях № 1 производят с помощью электротолкателя № 2.

Для отмагничивания металлического концентрата (МК) над приемными решетками установлен мостовой магнитный кран, который грузит МК в автотранспорт. Далее МК отправляют в ООО «УМК». Для вторичного отмагничивания металлического концентрата (МК) над конвейером № 2 установлен металлоотделитель, который отмагничивает МК фракция 20-300 мм. а металлоотделитель, установленный над конвейером №4А отмагничивает МК фракции 0-20 мм (металлостружка).

Управление металлоотделителями производит оператор с пульта управления. МК с металлоотделителей сбрасывается в бункера, а с бункеров грузят фронтальным погрузчиком в автотранспорт и вывозят: фракцию 0-20 мм - в аглоцех; 20-150 мм - в доменный цех ОАО «Уральская Сталь». В случае неисправности какого - либо агрегата или сортировки может быть выпущен рядовой щебень, т.е. без разделения на фракции, который складируется на отдельный склад. Складирование и хранение шлакового щебня производят строго по фракциям.

Зерновой состав щебня фракции 0-20 мм, 20-40 мм, 40-70мм, 70-250 мм определяет контроль в производстве черных металлов. Другие качественные показатели, предусмотренные государственными стандартами или техническими условиями определяют в специализированных лабораториях строительных организации или в лабораториях потребителя по договоренности с ним.

Отгрузку фракционированного щебня производят партиями. Партией считается количество щебня, отгружаемого одному потребителю в течение одних суток и сопровождаемого документом, в котором указывается:

- наименование предприятия - поставщика и его адрес;

- вид фракционированного щебня;

- количество фракционированного щебня;

- номер партии;

- номер вагона и номера накладных;

- насыпная плотность, зерновой состав;

- номер технических условий.

Количественно - качественная схема шлако - перерабатывающей установки ЦРШО представлена на рисунке 1.2.

Структура техногенных образований зависит от вида и условий складирования отходов. На крупных металлургических комбинатах, например Магнитогорском, Нижнетагильском, «Уральская Сталь» (ОХМК), Челябинском («Мечел»), отвалы разделяют по видам производств: доменные и сталеплавильные шлаки и производственный мусор складируются отдельно. На малых заводах обычно устраивают общие отвалы, часто смешивая шлаки с мусором. При хранении отходов происходят процессы, изменяющие свойства исходной отвальной массы, химический, минеральный и гранулометрический составы, прочность, плотность и др.

По физико-технической оценке составляющие техногенных образований можно отнести к искусственно измененным связанным породам, пригодным для выемочно-погрузочных и транспортных работ. По степени связности они ближе к связно-сыпуче разрушенным породам. Гранулометрический состав техногенных образований зависит от вида шлака, способа уборки, первичной переработки, условий содержания и сроков хранения отвальной массы. В отвалах, где складируют шлак, минуя первичную переработку, преобладают крайние классы: >120 и < 10 мм. Здесь большое количество включений металла и негабаритного шлака.



Рисунок 1.2 - Количественно - качественная схема шлако - перерабатывающей установки

Процессы разработки техногенных образований на всех стадиях связаны с обработкой и перемещением больших объемов отвальной массы, поэтому их эффективность и экономическая целесообразность оправданы при максимальной механизации всех трудоемких работ. С точки зрения комплекса операций, входящих в производственные процессы разработки техногенных месторождений, их принимают аналогичными открытым горным работам. Поэтому при организации разработки отвалов целесообразно применять современные технологии и технологические процессы открытых горных работ.

Практически все виды продукции при переработке отвальных шлаков находят применение в различных отраслях производства и успешно конкурируют с природными материалами. Массовыми видами являются щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси для дорожного строительства, оборотный и магнитный продукты и металлоконцентрат для доменного, сталеплавильного и литейного производств, удобрения и мелиоранты для сельского хозяйства. В меньших объемах из отвальных шлаков производятся абразивные материалы для струйной обработки поверхностей, зернистые материалы для фильтров и защитных покрытий для мягких кровельных материалов, наполнители и пигменты для шпатлевок, красок, мастик и линолеума и т.д.

2 Расчет доменной шихты

В последнее время, в связи с повышением стоимости шихтовых материалов, транспортных расходов, все более актуальными являются поиски заменителей компонентов железорудной шихты.

Это особенно важно для ОАО «Уральская сталь» (ОХМК), так как он удален на значительные расстояния от месторождений железных руд и ГОКов. А между тем, в непосредственной близости от ОХМК находятся отвалы железистых шлаков ООО «Южно - Уральской Горно-перерабатывающей компании» (ЮУГПК).

Особенно перспективными представляются высокие абразивные характеристики сталеплавильных шлаков, что позволяет прогнозировать целесообразность проведения дальнейших исследований с целью последующей организации производства абразивных материалов для струйной обработки поверхностей в судостроении (судоремонте), энергетике и других отраслях. Интересным представлялось бы в этом плане сотрудничество с инофирмами: поставка необходимого для подготовки производства абразивов оборудования с последующей оплатой поставки оборудования готовой продукцией.

2.1 Расчёт шихты с использованием металлоконцетрата

Химический состав чугуна, принимаемый на основании опытных данных представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Состав чугуна

Содержание элементов, %
Si	Мп	Р	S	С	Fe
0,55	0,57	0,08	0,08	3,05	95,70

Расход сухого кокса без выноса составляет 434 кг.

Исходные данные для расчёта приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Химический состав шихтовых материалов доменной плавки с металлоконцентратом

Наименование		Химический состав, %
материала	Fe	FeO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P	S	Cr2O3	TiO2	Fe2O3	W
металлоконцентрат	55,00	0,00	13,10	1,50	17,50	5,40	5,630	0,120	0,100	1,23	0,400	0,00	2,00
агломерат ОХМК	54,76	14,10	9,16	1,12	10,51	1,62	0,247	0,022	0,042	0,00	0,00	63,22	0,00
окатыши Лебединские	65,90	2,50	6,00	0,08	0,27	0,44	0,046	0,017	0,005	0,00	0,014	90,6	0,00
кокс (зола)	8,51	0,00	46,20	17,20	7,40	3,11	0,710	0,327	1,370	0,00	0,00	23,68	2,70

Определяется масса элементов в чугуне:

М_i = М_чугуна [ i ], (2.1)

где [ i ] - содержание в чугуне элементов (здесь и далее в долях единицы).

М_{Fe чугуна} = 1000 • 0,957 = 943,6 кг;

М_{Mn чугуна} = 1000 • 0,0057 = 5,7 кг ;

М_{Si чугуна} 1000 • 0,0055 = 5,5 кг.

Расход рудной смеси:

а) масса золы кокса:

М_{з. к.} = М_кокса•[А]_кокса, (2.2)

где [А]_кокса - содержание в коксе золы, кг

М_{з. к.} = 434•0,104 = 45,10 кг;

б) вносится железа золой кокса:

М_{Fe з.к.} = М_{з. к.}•[Fe]_з.к., (2.3)

где [Fe]_з.к. - содержание железа в золе кокса, кг.

М_{Fe з.к.} = 45,1 • 0,0851 = 3,08 кг,

где 0,0851 - содержание железа в золе кокса, доли ед.;

в) в соответствии с составом шихтовых материалов и опытными данными выход шлака составляет 378 кг/т, с содержанием FeO 0,37 %;

г) переходит железа в шлак:

, (2.4)

М_{Fe шлака} = 378 • 0,0037 • 56/72 = 1,09 кг,

где 56 - атомная масса железа; 72 - молекулярная масса FeO;

д) должно быть внесено железа рудной смесью:

М_{Fe р.с.} = М_{Fe чугуна} + М_{Fe шлака} - М_{Fe з.к.}, (2.5)

М_{Fe р.с.} = 957,0 + 1,09 - 3,8 = 957,3 кг;

е) расход рудной смеси:

, (2.6)

кг;

ж) расход рудной смеси с учётом выноса в колошник (принимаем вынос равным 2%, он определяется качеством шихтовых материалов, технологией доменной плавки и изменяется от 1 до 10%) составляет:

, (2.7)

кг.

Расчёт количества шлакообразующих приведён в таблице 2.3.

М_{i р.с.} = M_р.с.•[ i ]_р.с., (2.8)

М_{i з.к.} = M_з.к.•[ i ]_з.к.; (2.9)

М_{i шлакообр.} = М_{i р.с.} + М_{i з.к.}. (2.10)

Таблица 2.3 - Количество шлакообразующих

Материал	Количество, кг	SiO2	А12О3	СаО	MgO
		%	кг	%	кг	%	кг	%	кг
Руд. смесь	1668,38	28,26	160,3	2,71	19,3	28,28	175,7	7,46	38,60
Зола кокса	45,1	46,20	20,83	17,20	7,75	7,40	3,33	3,11	1,40
Итого	--	--	180,0		27,1		179,1		40,0

Израсходовано кремнезема на Si переходящий в чугун (по реакции SiO₂ +2C = Si +2CO ):

, (2.11)

В шлак переходит кремнезема:

, (2.12)

= 180,0 - 11,79 = 168,21 кг.

Основность шлака:

, (2.13)

.

Количество серы в шлаке:

а) вносится серы материалами шихты:

М_{S шихты} = М_р.с.•[S]_шихте + М_кокса•[S]_кокса, (2.14)

М_{S шихты} = 1635,0 • 0,0002+434,0 • 0,0176 = 7,96 кг;

б) принимаем, что в шлак переходит 85% серы, т.е.:

М_{S шлака} = М_{S шихты}•0,85, (2.15)

М_{S шлака}= 7,96 • 0,85 = 6,77 кг.

Количество МnО в шлаке:

а) поступает в печь марганца:

М_Mn = М_р.с.•[Mn]_р.с. + М_з.к.•[Mn]_з.к., (2.16)

М_Mn = 1154 • 0,00247+231 • 0,00046+311 • 0,0563+45,1 • 0,0071=12,67 кг;

б) степень восстановления марганца в зависимости от химического состава чугуна составляет 45-78%.

Степень восстановления марганца составляет:

, (2.17)

;

в) в шлак (в виде МnО) переходит марганца шихтовых материалов:

М_{Mn в шлак} = М_Mn - M_{Mn чугуна} - М_{Mn в газ}, (2.18)

М_{Mn в шлак} = 12,67 - 5,7 = 6,97 кг;

г) количество МnО в шлаке:

, (2.19)



Количество FeO в шлаке:

, (2.20)

Химический состав шлака предоставлен в таблице 2.4.

Пересчитываем полученный состав шлака на три компонента (СаО, SiO₂ и Аl₂О₃), наносим этот состав шлака на соответствующие диаграммы (плавкости, вязкости и температур плавления) и проверяем физические свойства шлака.

Проверка содержания серы в чугуне:

М_{S в чугуне} = М_{S шихты} • _{S в чугун}, (2.21)

М_{S в чугуне} = 7,96 • 0,09 = 0,720 кг или 0,045%.

Содержание серы не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,05%).

Таблица 2.4 - Характеристика шлака

Компоненты шлака	Колличество
	кг	%
SiO2	168,21	40,20
Al2O3	27,10	7,13
CaO	179,10	40,20
MgO	40,00	9,72
MnO	6,97	1,62
FeO	1,40	0,37
S	6,77	0,76
Итого	429,60	100,00

Проверка содержания фосфора в чугуне:

М_{Р в чугуне} = М_р.с.•[P]_р.с. + М_з.к.•[P]_з.к., (2.22)

М_{Р в чуг}= 1154 • 0,00022 + 311 • 0,0012 + 231 • 0,00017 + 45,1 • 0,00327 = 0,8 кг или 0,07%.

Содержание фосфора не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,08%).

Окончательный состав чугуна (на величину разницы в содержании фосфора в окончательном и заданном составах изменить содержание углерода) приведен в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Химический состав полученного чугуна

Содержание элемента, %
Si	Mn	P	C	S	Fe
0,55	0,57	0,07	3,06	0,045	95,70

Расход влажного (2% Н₂О) кокса с учётом выноса составит:

, (2.23)

Расход шихтовых материалов приведен в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Расход шихтовых материалов

Материалы	Без выноса и влаги	С выносом влажных
Кокс	434,0	451,0
Рудная смесь	1635,0	1668,38
Итого	2069,0	2119,38

Количество влаги шихтовых материалов и пыли, выносимых из доменной печи, равно:

М_выноса = 2119,38 - 2069,0 = 50,38 кг. (2.24)

Расчетный состав доменной шихты чугуна и шлака с использованием металлоконцентрата на 1 тонну чугуна предоставлен в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Расчетный состав доменной шихты чугуна и шлака с применением металлоконцетрата на 1 тонну чугуна

Наименование		Вносит шихта, т
материала		Fe	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	TiO2	P	Cr2O3	S
агломерат ОХМК		0,631	0,11	0,013	0,12	0,019	0,003	0,00	0,0003	0,00	0,000
окатыши Лебединские		0,15	0,014	0,001	0,00	0,001	0,000	0,000	0,0000	0,00	0,000
металлоконцентрат		0,17	0,041	0,005	0,054	0,02	0,009	0,0003	0,0004	0,020	0,000
кокс (зола)		0,004	0,02	0,008	0,003	0,00	0,00	0,00	0,0001	0,00	0,008
СУММА		0,957	0,18	0,027	0,177	0,04	0,012	0,0003	0,0008	0,020	0,008
Состав чугуна, %:	Si			0,55	Расход			кг/т	т
	Mn			0,57	материалов			чугуна	всего
	S			0,05	агломерат ОХМК			1154	1,154
	P Cr			0,08 0,23	окатыши Лебединские			231	0,231
Выход чугуна с подачи, т				1,0	металлоконцентрат		311	0,311
Расход SiO2 в чугун, т				0,01	известняк		0	0,0
Переходит SiO2 в шлак, т				0,15	кокс (зола)		451	0,451
Сумма окислов шлака, т				0,37
Выход шлака с подачи, т				0,38	Показатели работы доменной печи
Выход шлака, кг/т чугуна				378	Содержание железа в металлошихте, % 56,32
Состав шлака, %:	SiO2			40,2	Вынос колошниковой пыли , кг/т чугуна 31
	Al2O3		7,13	Дутье: расход, мі/мин 1950
	CaO			40,2	давление, ати	1,9
	MgO			9,72	температура,єС 1050
	FeO			0.37	Содержание кислорода в дутье, % 22,5
	MnO S			1,62 0,76	Колошниковый газ: давление, ати 1,05 температура, єС 180
Основность шихты,	CaO/SiO2		0,93	КИПО 0,575
Основность шлака:	CaO/SiO2		1,00	Производительность, т/сут 1751
Температура плавления шлака, оС		1340	Рудная нагрузка, т/т				3,38

		Fe	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	TiO2	P	Cr2O3	S
агломерат ОХМК		8,21	1,43	0,169	1,56	0,247	0,039	0,00	0,0039	0,00	0,002
окатыши Лебединские		1,98	0,182	0,013	0,01	0,013	0,001	0,001	0,0002	0,013	0,00
металлоконцентрат		2,20	0,533	0,065	0,702	0,26	0,116	0,00	0,0052	0,,25	0,002
кокс (зола)		0,06	0,26	0,104	0,039	0,02	0,00	0,00	0,0013	0,00	0,100
СУММА		12,45	2,34	0,351	2,301	0,52	0,156	0,01	0,01	0,26	0,104
Состав чугуна, %:	Si			0,55	Расход			кг/т	т
	Mn			0,57	материалов			чугуна	всего
	S			0,05	агломерат ОХМК			1154	15,0
	P Cr			0,08 0,23	окатыши Лебединские			231	3,0
Выход чугуна с подачи, т				13,0	металлоконцентрат		311	4,0
Расход SiO2 в чугун, т				0,15	кокс (зола)		451	5,9
Переходит SiO2 в шлак, т				1,94
Сумма окислов шлака, т				4,81
Выход шлака с подачи, т				4,91	Показатели работы доменной печи:
Выход шлака, кг/т чугуна				378	Содержание железа в металлошихте, % 56,32
Состав шлака, %:	SiO2			40,2	Вынос колошниковой пыли , кг/т чугуна 31
	Al2O3		7,13	Дутье: расход, мі/мин 1950
	CaO			40,2	давление, ати 1,9
	MgO			9,72	температура,єС 1050
	FeO			0,37	Содержание кислорода в дутье, % 22,5
	MnO S			1,62 0,76	Колошниковый газ: давление, ати 1,05 температура, єС 180
Основность шихты,	CaO/SiO2		0,93	КИПО 0,575
Основность шлака:	CaO/SiO2		1,00	Производительность, т/сут 1751
Температура плавления шлака, оС		1340	Рудная нагрузка, т/т				3,38

Таблица 2.8 - Расчетный состав доменной шихты чугуна и шлака с применением металлоконцетрата в подачу

2.2 Расчёт шихты без использования металлоконцетрата

Химический состав чугуна, принимаемый на основании опытных данных представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.9 - Состав чугуна

Содержание элементов, %
Si	Мп	Р	S	С	Fe
0,55	0,14	0,04	0,03	2,89	96,40

Расход сухого кокса без выноса составляет 450 кг.

Исходные данные для расчёта приведены в таблице 2.10.

Определяется масса элементов в чугуне:

М_i = М_чугуна [ I ], (2.25)

где [ I ] - содержание в чугуне элементов (здесь и далее в долях единицы);

М_{Fe чугуна} = 1000 • 0,964 = 964,0 кг;

М_{Mn чугуна} = 1000 • 0,0014 = 1,4 кг;

М_{Si чугуна} 1000 • 0,0055 = 5,5 кг.

Расход рудной смеси:

а) масса золы кокса:

М_{з. к.} = М_кокса•[А]_кокса, (2.26)

где [А]_кокса - содержание в коксе золы;

М_{з. к.} = 450 • 0,104 = 46,80 кг;

б) вносится железа золой кокса:

М_{Fe з.к.} = М_{з. к.}•[Fe]_з.к., (2.27)

где [Fe]_з.к. - содержание железа в золе кокса;

М_{Fe з.к.} = 46,8 • 0,0851 = 3,98 кг,

где 0,0851 - содержание железа в золе кокса, доли ед.;

в) в соответствии с составом шихтовых материалов и опытными
данными выход шлака составляет 346 кг/т, с содержанием FeO 0,41 %;

г) переходит железа в шлак:

, (2.28)

М_{Fe шлака} = 346 • 0,0041 • 56/72 = 1,42 кг,

где 56 - атомная масса железа; 72 - молекулярная масса FeO;

д) должно быть внесено железа рудной смесью:

М_{Fe р.с.} = М_{Fe чугуна} + М_{Fe шлака} - М_{Fe з.к.}, (2.29)

М_{Fe р.с.} = 964,0 + 1,42 - 3,98 = 961,44 кг;

е) расход рудной смеси:

, (2.30)

ж) расход рудной смеси с учётом выноса в колошник (принимаем вынос равным 2%, он определяется качеством шихтовых материалов, технологией доменной плавки и изменяется от 1 до 10%) составляет:

, (2.31)



Химический состав шихтовых материалов доменной плавки без использования металлоконцентрата предоставлен в таблице 2.10

.Таблица 2.10 Химический состав шихтовых материалов доменной плавки без металлоконцентрата

Наименование		Химический состав, %
материала	Fe	FeO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P	S	Cr2O3	TiO2	Fe2O3	W
агломерат ОХМК	53,42	13,20	8,97	1,10	12,56	1,60	0,241	0,022	0,041	0,00	0,00	62,2	0,00
окатыши Лебединские	65,90	2,50	6,00	0,08	0,27	0,44	0,046	0,017	0,005	0,00	0,014	90,6	0,00
кокс (зола)	8,51	0,00	46,20	17,20	7,40	3,11	0,710	0,327	1,370	0,00	0,00	23,68	2,70

Расчёт количества шлакообразующих приведён в таблице 2.11.

М_{i р.с.} = M_р.с.•[ I ]_р.с.; (2.32)

М_{i з.к.} = M_з.к.•[ I ]_з.к.; (2.33)

М_{i шлакообр.} = М_{i р.с.} + М_{i з.к.}. (2.34)

Таблица 2.11 - Количество шлакообразующих

Материал	Количество, кг	SiO2	А12О3	СаО	MgO
		%	кг	%	кг	%	кг	%	кг
Руд. Смесь	1708,89	14,97	136,0	1,18	13,1	12,83	146,4	2,04	20,84
Зола кокса	46,8	46,20	20,83	17,20	7,75	7,40	3,33	3,11	1,40
Итого	--	--	156,8		20,8		149,94		22,24

Израсходовано кремнезема на Si переходящий в чугун (по реакции SiO₂ +2C = Si +2CO ):

, (2.35)

В шлак переходит кремнезема:

, (2.36)

= 156,86 - 11,79 = 145,07 кг.

Основность шлака:

, (2.37)

.

Количество серы в шлаке:

а) вносится серы материалами шихты:

М_{S шихты} = М_р.с.•[S]_шихте + М_кокса•[S]_кокса, (2.38)

М_{S шихты} = 1708,89 • 0,00046+450,0 • 0,0137 =6,95 кг;

б) принимаем, что в шлак переходит 85% серы:

М_{S шлака} = М_{S шихты}•0,85, (2.39)

М_{S шлака} = 6,95•0,85 = 5,91 кг.

Количество МnО в шлаке:

а) поступает в печь марганца:

М_Mn = М_р.с.•[Mn]_р.с. + М_з.к.•[Mn]_з.к., (2.40)

М_Mn = 1154 • 0,00241+542 • 0,00046+46,8 • 0,0071=3,06кг.

б) степень восстановления марганца в зависимости от химического состава чугуна составляет 45-78%.

Степень восстановления марганца составляет:

, (2.41)

в) в шлак (в виде МnО) переходит марганца шихтовых материалов:

М_{Mn в шлак} = М_Mn - M_{Mn чугуна} - М_{Mn в газ}, (2.42)

М_{Mn в шлак} = 3,06 - 1,4 = 1,66 кг;

г) количество МnО в шлаке:

, (2.43)

Количество FeO в шлаке:

, (2.44)

Химический состав шлака предоставлен в таблице 2.12.

Таблица 2.12 - Химический состав шлака

Компоненты шлака	Колличество
	кг	%
SiO2	145,07	43,00
Al2O3	20,87	6,47
CaO	149,73	43,60
MgO	22,24	5,43
MnO	2,14	0,40
FeO	1,83	0,41
S	5,91	0,69
Итого	347,79	100,00

Пересчитываем полученный состав шлака на три компонента (СаО, SiO₂ и Аl₂О₃), наносим этот состав шлака на соответствующие диаграммы (плавкости, вязкости и температур плавления) и проверяем физические свойства шлака.

Проверка содержания серы в чугуне:

М_{S в чугуне} = М_{S шихты}•_{S в чугун}, (2.45)

М_{S в чугуне} = 6,95 • 0,09 = 0,620 кг или 0,03%.

Содержание серы не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,03%).

Проверка содержания фосфора в чугуне:

М_{Р в чугуне} = М_р.с.•[P]_р.с. + М_з.к.•[P]_з.к., (2.46) М_{Р в чугуне}=1154 • 0,00022+542 • 0,00017+46,8 • 0,00327=0,4кг или 0,03%.

Содержание фосфора не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,04%).

Окончательный состав чугуна приведен в таблице 2.13.

Таблица 2.13 - Химический состав полученного чугуна

Содержание элемента, %
Si	Mn	P	C	S	Fe
0,55	0,14	0,03	2,85	0,03	96,40

Расход влажного (2% Н₂О) кокса с учётом выноса составит:

, (2.47)

Расход шихтовых материалов предоставлен в таблице 2.14.

Таблица 2.14 - Расход шихтовых материалов

Материалы	Без выноса и влаги	С выносом влажных
Кокс	450,0	468,0
Рудная смесь	1674,69	1708,89
Итого	2124,69	2176,89

Количество влаги шихтовых материалов и пыли, выносимых из доменной печи:

М_выноса = 2176,89 - 2124,69 = 52,2 кг. (2.48)

Расчетный состав доменной шихты , чугуна и шлака без использования металлоконцентрата предоставлен в таблице 2.15

. Таблица 2.15 - Расчетный состав доменной шихты, чугуна и шлака без металлоконцетрата на 1 тонну чугуна

Наименование		Вносит шихта, т
материала		Fe	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	TiO2	P	Cr2O3	S
агломерат ОХМК		0,610	0,10	0,013	0,136	0,021	0,003	0,00	0,0003	0,00	0,00
окатыши Лебединские		0,330	0,036	0,00	0,01	0,00	0,000	0,001	0,000	0,0003	0,000
кокс (зола)		0,00	0,02	0,007	0,003	0,001	0,000	0,00	0,0001	0,00	0,006
СУММА		0,964	0,156	0,02	0,149	0,022	0,003	0,001	0,0004	0,0003	0,006
Состав чугуна, %:	Si			0,55	Расход			кг/т	т
	Mn			0,14	материалов			чугуна	всего
	S			0,03	агломерат ОХМК			1154	1,154
	P Cr			0,04 0,03	окатыши Лебединские			542	0,542
Выход чугуна с подачи, т				1,0	кокс (зола)		468	0,468
Расход SiO2 в чугун, т				0,01
Переходит SiO2 в шлак, т				0,15
Сумма окислов шлака, т				0,34
Выход шлака с подачи, т				0,32	Показатели работы доменной печи:
Выход шлака, кг/т чугуна				318	Содержание железа в металлошихте, % 57,40
Состав шлака, %:	SiO2			43,0	Вынос колошниковой пыли, кг/т 31
	Al2O3 FeO		6,47 0,41	Дутье: расход, мі/мин 1950 давление, ати 1,9
	CaO			43,6	температура, єС 1050
	MgO			5,43	Содержание кислорода в дутье, % 22,5
	MnO S			0,40 0,69	Колошниковый газ: давление, ати 1,05 температура, єС 180
Основность шихты,	CaO/SiO2		0,94	КИПО 0,564
Основность шлака:	CaO/SiO2		1,01	Производительность, т/сут 1785
Температура плавления шлака, оС		1340	Рудная нагрузка, т/т				3,22

 Таблица 2.16 - Расчетный состав доменной шихты, чугуна и шлака без металлоконцетрата в подачу

Наименование		Вносит шихта, т
материала		Fe	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	TiO2	P	Cr2O3	S
агломерат ОХМК		8,01	1,32	0,172	1,795	0,277	0,04	0,00	0,0004	0,00	0,00
окатыши Лебединские		4,61	0,475	0,01	0,132	0,03	0,003	0,013	0,000	0,004	0,001
кокс (зола)		0,06	0,264	0,092	0,04	0,013	0,00	0,00	0,0001	0,00	0,079
СУММА		12,69	2,059	0,264	1,967	0,293	0,043	0,013	0,005	0,004	0,079
Состав чугуна, %:	Si			0,55	Расход				кг/т	т
	Mn			0,14	материалов			чугуна	всего
	S			0,03	агломерат ОХМК			1154	13,0
	P Cr			0,04 0,03	окатыши Лебединские			542	7,0
Выход чугуна с подачи, т				13,2	кокс (зола)		468	6,2
Расход SiO2 в чугун, т				0,16
Переходит SiO2 в шлак, т				1,93
Сумма окислов шлака, т				4,49
Выход шлака с подачи, т				4,58	Показатели работы доменной печи:
Выход шлака, кг/т чугуна				346	Содержание железа в металлошихте, % 57,40
Состав шлака, %:	SiO2			43,0	Вынос колошниковой пыли, кг/т 31
	Al2O3		6,47	Дутье: расход, мі/мин 1950
	CaO			43,6	давление, ати 1,9
	MgO			6,52	температура, єС 1050
	FeO			0,44	Содержание кислорода в дутье, % 22,5
	MnO S			0,40 0,61	Колошниковый газ: давление, ати 1,05 температура, єС 180
Основность шихты,	CaO/SiO2		0,94	КИПО 0,564
Основность шлака:	CaO/SiO2		1,01	Производительность, т/сут 1785
Температура плавления шлака, оС		1340	Рудная нагрузка, т/т 3,22

3 Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на показатели доменной плавки

Для улучшение стабильности чугуна и повышения качества изложниц, снижение затрат возможно за счет использования дешевого местного сырья - металлоконцентрата. Предлагаемый способ использования металлоконцентрата в доменной шихте приводит к снижению себестоимости чугуна, уменьшению расхода кокса, повышение содержания марганца и хрома в чугуне. Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на показатели доменной плавки представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на показатели доменной плавки

Показатели доменной плавки	Содержание металоконцетрата, кг/т чугуна
	0	50	100	150	200	250	300	311
Производитель-ность, т/сут	1785	1779	1774	1768	1763	1757	1752	1751
КИПО	0,564	0,566	0,568	0,570	0,571	0,573	0,575	0,575
Кокс, кг/т	468	466	464	461	458	455	452	451
Выход шлака, кг/т	318	328	337	347	357	367	377	378
Себестоимость, руб	9351	9281	9211	9141	9070	9000	8930	8914
Основность	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
[Mn], %	0,09	0,17	0,24	0,32	0,40	0,48	0,56	0,57
[Cr], %	0,03	0,06	0,10	0,13	0,16	0,19	0,22	0,23
Feобщ, %	57,40	57,23	57,05	56,89	56,71	56,53	56,36	56,32

3.1 Качественные характеристики металлоконцентрата

Металлоконцентрат, предлагаемый для использования в доменном производстве для производства чугуна имеет насыпной вес 3,0-3,2 т/м³, крупность фракции 5-20 мм, , Fe_общ не менее 70,0% представен в таблице 3.2, крупность фракции 20-150 мм Fe_общ не менее 50 % представлен в таблице 3.3.

Таблица 3.2 - Качественная характеристика металлического концентрата фракции 5-20 мм

Физико-механические свойства	Требуется ТУ-07-9000-07-2005	Данные анализа
1 Содержание Fe общ. не менее, %	70	71
2 Содержание Fe мет., не менее, %	45	45,5
3 Содержание фракции 0-3мм, не более, %	3	2,8
4 Содержание не магнитных примесей, не более, %	8	7,5
5 Содержание стружки, кусков металла, прутков диаметром более 20 мм. и длиной до 100 мм., не более в %	5	4,5
6 Влажность, не более %	3	2,8

Таблица 3.3 - Качественная характеристика металлического концентрата фракции 20-150 мм

Физико-механические свойства	Требуется ТУ-07-9000-07-2005	Данные анализа
1 Содержание Fe общ. не менее, %	50	50,2
2 Доля фракции менее 10 мм, %	10	6,1
3 Доля фракции более 150мм, %	10	4,8
4 Влажность, не более %	4-5	4,8

3.2 Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на содержание марганца и хрома в чугуне в целях повышения качества изложниц

В соответствии с программой работ по снижению расхода изложниц была отлита промышленная партия изложниц с использованием в шихте доменной печи металлоконцентрата. Было установлено, что при расходе металлоконцентрата 100 - 300 кг/т чугуна, обеспечивающей содержание [Cr] в готовом чугуне более 0,17 % при его средней массовой доле до 0,3 %, [Mn] - 0,5 - 1,0%, химический состав чугуна соответствует 1 сорту. При этом стойкость листовых изложниц составила 27,9 налива, а на сравнительных (без металлоконцентрата ЦРШО) - 25,0 наливов, для сортовых соответственно - 60,9 и 49,8 налива результаты представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Влияние использования металлоконцентрата в шихте доменных печей на стойкость изложниц

Средняя стойкость изложниц, наливы	Базовый период (без использования металлоконцентрата)	Опытный период (с использованием металлоконцентрата)
Сортовые типа С-6	25,0	27,9
Листовые типа Л-8	49,8	60,9

В соответствии с полученными положительными результатами рекомендуемая доза металлоконцентрата в чугуне для отливки изложниц должна обеспечивать среднюю массовую долю [Cr] до 0,3 % и [Mn] - 0,5 - 1,0%, что позволит снизить расход листовых изложниц на 4,0 кг/т стали, сортовых на 3,4 кг/т стали. Зависимость содержания марганца и хрома в чугуне от количества содержания металлоконцетрата в доменной шихте предоставлена на рисунке 3.1.



Рисунок 3.1 - Влияние содержания металоконцетрата в доменной шихте на содержания марганца и хрома в чугуне

3.3 Экономия кокса и изменение выхода шлака от введения в доменную шихту металлоконцентрата

Рассчитаем Feобщ с введением в доменную шихту металлоконцетрата и без него:

Feобщ.без мк = , (3.1)

Feобщ.без мк = = 57,40 %;

Feобщ.с мк = , (3.2)

Feобщ.с мк = = 56,32 %.

Из опытных данных известно, что металлического железа в металлоконцетрате равно 30%, тогда степень металлизации рассчитаем по формуле:

Ст.мет.= • 100%, (3.3)

Ст.мет.= • 100 = 9,7%.

Так как с 1% металлического железа экономится кокса 2,3 кг/т чугуна, но происходит перерасход кокса за счет уменьшения Feобщ, то экономия составит:

Эк = 9,7 • 2,3 = 22,3 кг/т. (3.4)

Перерасход кокса за счет уменьшения Feобщ рассчитаем по формуле:

Пер.кокса = (Feобщ.без мк - Feобщ.с мк ) • Ркокса / 100, (3.5)

Пер.кокса = (57,4 - 56,32) • 451 /100 = 4,9 кг/т.

Общая экономия кокса на 1 тонну чугуна составит:

Э = 22,3 - 4,9 = 17,4 кг/т. (3.6)

Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на расход кокса и выход шлака представлены на рисунке 3.2.

В доменной печи шлак образуется под действием высоких температур в результате плавления пустой породы железосодержащих материалов и флюса, к которым в горне присоединяется зола сгоревшего кокса.

При использовании металлоконцетрата в доменной шихте выход шлака незначительно увеличивается и на ровность хода доменной печи, качество и вид выплавляемого чугуна практически не влияет.



Рисунок 3.2 - Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на расход кокса и выход шлака

3.4 Основные показатели доменной плавки

Важнейшими показателями работы доменной печи являются:

1) коэффициент использования полезного объема печи КИПО;

2) себестоимость чугуна;

3) обьем производства чугуна;

4) основность шлака и т.д.

Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на производительность доменной печи и КИПО представлено на рисунке 3.3.



Рисунок 3.3 - Влияние содержания металлоконцетрата на объем производства чугуна и КИПО

Коэффициент использования полезного объема (КИПО) представляет отношение полезного объема печи к ее производительности:

КИПО = (3.7)

где V - полезный объём доменной печи, м³;

QСУТ - суточное производство чугуна, т.

Чем лучше работает доменная печь, тем ниже абсолютное значение КИПО. Величина КИПО позволяет судить о достигнутой среднесуточной производительности печи. В связи с тем что значение суточной производительности печи колеблются, КИПО определяю делением, например, месячной производительности на календарное число суток с учетом внеплановых простоев.

За последние годы благодаря совершенствованию техники и технологии производства чугуна использование полезного объема значительно улучшилось.

Для оценки и анализа экономических показателей работы печи составляют калькуляцию себестоимости чугуна. Себестоимость чугуна складывается из:

1) стоимости железорудных материалов, флюсов и топлива, за вычетом отходов производства (скрапа, колошниковой пыли);

2) расходов по переделу (энергетические затраты, амортизация основных фондов, заработанная плата производственных рабочих, стоимость сменного оборудования, стоимость текущих ремонтов, содержания основных средств и т.д.);

3) общезаводских расходов (управленческие расходы, обслуживание цеха).

Важным резервом снижения себестоимости чугуна является увеличение производительности труда. Производительность труда измеряется производством чугуна в тоннах, приходящегося на одного работника списочного штата цеха. Чем выше производительность печи и чем меньше рабочих ее обслуживает, тем выше производительность труда.

Повышение производительности печи и сокращение численности рабочих достигают увеличением полезного объема доменных печей, совершенствованием техники и технологии производства, внедрением комплексной автоматизации производства, повышением квалификации рабочих, распространением передовых методов работы. Очень важное значение для дальнейшего повышения производительности труда имеет его научная организация, которая включает не только собственно организацию труда у доменной печи, но и научную организацию производства.

Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на себестоимость чугуна представлено на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на себестоимость чугуна

Важной технологической характеристикой реальных доменных шлаков является основность шлака, выраженная отношением суммы основных окислов к сумме кислотных окислов. При выплавке передельных чугунов основность CaO/SiO2 реальных доменных шлаков находится, как правило в пределах 0,9 - 1,2.

С введением в доменную шихту металлоконцетрата основность шлака практически не изменяется. Влияние содержания металлоконцетрата на основность шлака и содержание железа в металлошихте предоставлен на рисунке 3.5.



Рисунок 3.5 - Влияние содержания металлоконцетрата в доменной шихте на основность шлака и содержание железа в металлошихте

Предлагаемый способ частичной замены окатышей металлоконцентратом в доменной шихте приводит к снижению себестоимости чугуна, уменьшению расхода кокса, увеличению выхода шлака и коэффициента использования полезного объема, повышение содержания марганца и хрома в чугуне. Так же улучшается стабильность химического состава чугуна и повышается качество изложниц, отлитых из данного чугуна. За счет переработки шлаковых отвалов улучшается экологическая обстановка целого региона.

4 Организация и экономика производства

4.1 Организация производства

4.1.1 Производственная структура цеха

Под структурой управления организацией понимается совокупность элементов, обеспечивающих их функционирование и развитие. Таким образом, структуру управления можно рассматривать как форму разделения и кооперации деятельности, в рамках которой происходит процесс, направленный на достижение целей менеджмента.

Элементами структуры являются, службы, другие звенья аппарата управления, отдельные работники, а отношения между ними поддерживаются благодаря связям, которые принято подразделять на горизонтальные и вертикальные.

Горизонтальные связи носят характер согласования и являются, как правило, одноуровневыми. Вертикальные связи - это связи подчинения, и необходимость в них возникает при иерархичности управления, т. е., при наличии нескольких уровней подчиненности. Кроме того, связи в такой структуре могут носить линейный и функциональный характер.

Линейные связи отражают движение управленческих решений и информации между так называемыми линейными руководителями, т. е. лицами, полностью отвечающими за деятельность организации или ее структурных подразделений, функциональные связи имеют место по линии движения информации и управленческих решений по тем или иным функциям управления.

Основу линейно-функциональных структур составляет так называемый «шахтный» принцип построения и специализация управленческого процесса по функциональным подсистемам организации.

По каждой подсистеме формируется иерархия служб, пронизывающая всю организацию сверху донизу. Результаты работы каждой службы аппарата правления организацией оцениваются показателями, характеризующими выполнение ими своих целей и задач.