Влияние водорода на свойства стали

Таким образом, производственные испытания в дополнении к данным лабораторных исследований объективно свидетельствуют о том, что максимальное повышение эффективности ковшевой обработки стали достижимо при продувке расплава нестационарным потоком инертного газа с амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ) пульсаций дутья, охватывающими следующие диапазоны частот:

- инфразвуковой (4 - 10 Гц), в котором интенсифицируются массообменные процессы в объеме ванны:

- звуковой (300 - 500 Гц), в котором интенсифицируется дробление газового потока на пузыри, перемешивание металла непосредственно в зоне продувки и увеличивается поверхность контакта расплав-газ, на которой протекают процессы десорбции растворенных газов.

На основании этих результатов проводилась дальнейшая разработка дутьевого

режима обработки стали нестационарными струями инертного газа, конструировались и изготавливались фурмы для его реализации.

3.2 Интенсификация перемешивания металла и повышение поверхности контакта расплав - газ

Десорбция водорода и азота из жидкой фазы стали протекает на поверхности раздела с газообразной фазой. Такой поверхностью может являться свободная внешняя поверхность жидкого металла (незащищенная шлаком поверхность жидкого металла в вакуум-камере). Процессу десорбции газа с поверхности будет предшествовать перенос растворенных в металле атомов газа в молекулы на этой поверхности. Скорость переноса десорбирующихся молекул газа в объеме газовой фазы исключительно высоко и в промышленных условиях не может влиять на скорость всего процесса в целом. Поэтому процесс десорбции водорода и азота из стали можно представить себе состоящим из двух кинетических стадий:

- поступление растворенных в металле газов из объема металла на границу его раздела с газовой фазой;

- молизации растворенных атомов газа на поверхность раздела и их переход в газовую фазу.

Скорость всего процесса в целом будет лимитировать из кинетических стадий, скорость которой минимальна. Если скорость второй стадии (собственно десорбция молекул газа с поверхности) значительно превышает скорость массопереноса растворенных атомов газа из объема жидкости на внешнюю поверхность, процесс протекает в диффузионной области и описывается уравнением /30/.

(36)

где б - коэффициент скорости массопереноса растворенного вещества, см/с;

F - площадь поверхности раздела газ-металл;

V_мет - объем металла;

(С-С_пов) - градиент концентрации, в случае десорбции измеряемый разностью

между средней концентрацией растворенного вещества в объеме

жидкости и на ее поверхности.

После интегрирования получим:

(37)

где С_о - начальная концентрация газа в металле

Концентрация растворенного в поверхностном слое газа, в этом случае, будет приближаться к равновесному с его парциальным давлением в газовой фазе, и при значительном разрежении она стремится к нулю, отсюда

(38)

При относительно больших значениях удельной поверхности процесс дегазации протекает в диффузионной области и контролируется скоростью массопереноса в объем жидкого металла. Поэтому скорость дегазации металла в вакууме будет определяться интенсивностью его перемешивания, т.е. величиной коэффициента скорости массопереноса б,, и удельной поверхностью металла.

Процесс дегазации стали имеет колебательную природу и характеризуются собственной частотой. Протекание этого процесса можно ускорить или замедлить, т.е. изменять в желательном направлении, а следовательно, управлять технологическими режимами и повысить эффект дегазации стали путем введения в резонанс желательных процессов. Реальным способом передачи расплаву в ковше колебаний с заданным набором частот является продувка его пульсирующим (нестационарным) потоком газа, вместо используемого в настоящее время в практике непрерывного дутья.

Пульсации газового потока вызывают колебания пузыря, когда последний периодически изменяет свою форму от сферической к эллипсоидной и обратно.

В результате этих колебаний увеличивается площадь межфазной границы газ-металл, что позволяет ускорить протекающие в нем процессы, к которым относится и дегазация металла. Следовательно, повышение эффективности дегазации стали в процессе продувки ее пульсирующим потоком инертного газа при внепечной обработке обусловлено в основном увеличением поверхности контакта газ-расплав, которое вызвано колебанием газовых пузырьков и диспергированием струи продуваемой газом на пузырьки меньшего размера.

Другой важной особенностью является то, что при пульсирующем режиме продувки газовые пузырьки поднимаются в ковше более широким фронтом и распределены по сечению ковша более равномерно /15/.

Увеличение площади поверхности раздела фаз при пульсирующей продувке существенно зависит от природы жидкости, ибо при продувке спиртов увеличение ее незначительно, в то время как при продувке ртути поверхность пузырей увеличивается в 1,7 раза (частота колебания 3,5 кГц).

Параметром, определяющим склонность жидкости к образованию пузырей, служит критический радиус с пузыря, при котором наступает его деление /31/.

(38)

где д - поверхностное натяжение расплава

u - скорость всплывания пузыря

с, с_г - плотности жидкости и газа соответственно

Кf - числовой коэффициент.

Постановка величины возрастания поверхности раздела фаз при частоте пульсации 3,5 кГц в соответствии со значением критического радиуса пузыря для данной жидкости описывается уравнением /32/

(39)

Найдем а_кр для железа

Соответственно:

- ртути а_кр = 2,5 см;

- для изоамилового спирта а_кр = 0,8 см;

- для этилового спирта а_кр = 0,75 см.

Величина возрастания поверхности раздела при частоте пульсации 600 Гц

Рисунок 3 - Зависимость относительного увеличения поверхности раздела газ - металл от размера устойчивого в данной жидкости пузыря

Таким образом экстраполяция полученных для различных жидкостей данных по зависимости относительной поверхности контакта продуваемого газа и жидкости от частоты пульсации газового потока на железо-углеродистый расплав показала, что продувка его пульсирующим потоком аргона с частотой 3,5 кГц увеличивает общую поверхность газовых пузырей в 2,5 раза, т.е. позволяет значительно ускорить процессы дегазации стали при ковшевой обработке.

3.2.1 Технические средства для обеспечения пульсирующего дутья

Продувка производится на сталеразливочном стенде через погружную фурму типа ложный стопор. Для обеспечения пульсирующего дутья необходимо ввести в фурму газодинамический модуль.

В основе действия газодинамических устройств для создания пульсирующих или нестационарных газовых потоков лежит принцип возникновения отрывных течений или застойных зон, возникающих при прохождении газа через канал переменного сечения или обтекания им какого-либо препятствия. Давление газа, накапливающегося в застойных зонах повышается, в результате чего, прорываясь из этих зон, он периодически перекрывает основной поток, вызывая его пульсации. При определенном сочетании геометрической формы и размеров обтекаемых тел или каналов, а также давления и расхода газа, можно достаточно в широких пределах устанавливать заданные частоту и амплитуду пульсации газового потока.

Учитывая необходимость интенсифицировать процессы, собственные частоты которых находятся в различных диапазонах (400 Гц и 800 Гц), было решено вести продувку металла в ковше, моделируемым газовым потоком с наложением низких частот пульсации на высокие.

4 Безопасность жизнедеятельности

4.1 Объемно-планировочные решения зданий и сооружений цеха

ООО «Уральская Сталь» расположено на северо-востоке города Новотроицка Оренбургской области. Так как комбинат является металлургическим производством с полным циклом (имеет в своем составе коксохимическое и доменное производство), то он относится, согласно классификации, к первому классу. Ширина санитарно-защитной зоны должна быть 1000 м. Но ширина санитарно-защитной зоны ООО «Уральская Сталь» около 400 м, что является нарушением санитарных норм и правил.

На генеральном плане завода вспомогательные и административные цехи расположены с подветренной стороны от основных, и вредные выделения уносятся, практически не достигая жилых районов города.

Мартеновский цех расположен с подветренной стороны по отношению к жилому комплексу, административным зданиям, основным и вспомогательным цехам, что позволяет относить загрязнения от них в сторону и создает благоприятные по уровню звуковому давлению условия труда.

Продольные оси аэрационных фонарей и стен зданий с проемами, используемыми для аэрации помещений, ориентированы в плане перпендикулярно к преобладающему направлению ветра летнего периода года.

Санитарные разрывы между зданиями и сооружениями цеха, освещаемым через оконные проемы, не менее наибольшей высоты противоположных зданий и сооружений.

Длина мартеновского цеха составляет 700 м., ширина 60 м., высота 21 м. В цехе одновременно трудятся 870 человек. Площадь и объем производственных помещений цеха, приходящиеся на одного человека, составляют соответственно 34,4 м² и 1396,6 м³, что соответствует требованиям к площади и объему зданий.

Пешеходные дорожки асфальтированы и оснащены переходными галереями, а также переходами через железнодорожные пути.

Печной пролет предназначен для выплавки стали. Его ширина 25 м., длина 480 м. В пролете размещены две двухванные печи емкостью 250 т. каждая ванна. Пролет оснащен тремя заливочными кранами, четырьмя завалочными машинами, двумя заправочными машинами, чугуновозными ковшами емкостью 100 т. бункерами для подсыпки порогов, двумя торкрет-машинами. По рабочей площадке вдоль печей проходят три пути: первый - для подачи электровозом ковшей с жидким чугуном от миксера к печам; второй - для напольной завалочной машины, третий - для мульдовых составов, устанавливаемых к печам.

4.2 Опасные и вредные факторы при работе

В таблице 18 дается анализ опасных и вредных факторов, которые могут проявляться при обработке металла в ковше аргоном.

Таблица 18 - Анализ потенциально опасны и вредных производственных факторов

Операция технологического процесса	Агретат, на котором выполняется операция	Характеристики потенциально опасных и вредных факторов	Нормируемое значение
1	2	3	4
Выплавление металла	ДПСА	Повышенный уровень шума на рабочем месте 82 дБ(А) Повышенная загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны 20 - 30 мг/м3	La=65дБ(А) ПДКпыли = 6 мг/м3
Продувка металла аргоном	Ковш	Недостаточная освещенность рабочей зоны Ен = 200 лк	Ен = 300 лк
Продолжение таблицы 18
1	2	3	4
		Повышенная температура воздуха на рабочем месте в холодный период 27єС, в теплый период 34єС Повышенный уровень инфракрасной радиации q = 156 Вт/м2	Холодный период tв = 20 - 22єС, теплый период tв = 23 - 25єС q = 100 Вт/м2

4.3 Отопление и вентиляция цеха

Избыток явной теплоты в помещении пульта управления отсутствует. Для поддержания в помещении пульта управления необходимых температурных условий установлена система водяного отопления. Значение температуры, относительной влажности скорости движения воздуха в помещении пульта управления приведены в таблице 19.

Таблица 19 - Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха в

помещении пульта управления

Категория работ	Температура, єС	Относительная вла-жность, не более, массовая доля, %	Скорость движения воздуха, не более, м/с.
1	2	3	4
Холодный период года
1а	20-22	40	0,1
Теплый период года
1а	23-37	60	0,2

Для понижения температуры на рабочем месте предусматривается установка устройства полного кондиционирования воздуха. Таким образом, микроклимат в рассматриваемом помещении соответствует нормативам

4.4 Расчет производственного освещения

В цехе предусматривается система естественного и искусственного освещения. Учитывая высокую биологическую и гигиеническую ценность естественного света в производственных помещениях, его используют максимально. Это также позволяет экономить электроэнергию. Работа в мартеновском цехе относится к 7 разряду зрительных работ. Значение коэффициента естественной освещенности (КЕО) равно 1. Световые проемы располагают по ширине строения.

Расчет площади световых проемов при боковом освещении ведется по формуле (40):

(40)

где I_N - нормативное значение КЕО

К₃ - коэффициент запаса

з_о - световая характеристика окон

S_H - площадь пола помещения, м²

r_o - общий коэффициент светопропускания;

r₁ - коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении

Площадь световых проемов 560 м² обеспечивает нормативный КЕО.

Искусственное освещение необходимо для проведения работ в темное время суток и в местах без достаточного естественного освещения.

Расчет количества светильников в цехе ДРЛ - 700 Вт осуществляется по формуле:

(41)

где Е_Н - нормативное значение освещенности, лм;

S - площадь помещения, м²;

К - коэффициент запаса;

Z - коэффициент минимальной освещенности;

Ф_л - световой поток одной лампы, лм

n - количество ламп в одном помещении

з - коэффициент использования осветительной установки

Работа на пульте управления относится к третьему разряду зрительных работ. Значение коэффициента естественной освещенности (е = 2%) обеспечивается имеющимися в помещении двумя световыми проемами. В темное время суток применяется общее искусственное освещение.

Рассчитаем искусственное освещение на рабочем месте контролера ОТК, которое находится в пульте управления длиной 8 м, шириной 4 м, высотой 3 м. Освещенность рабочего места должна составлять 300 лк.

Для освещения рабочего места используются лампы дневного света ЛК-40. Световой поток одной лампы 3120 лк, количество ламп в светильнике равно двум.

Необходимое количество светильников рассчитывается по формуле:

(42)

где N_CB - количество светильников, шт;

ЕН - световой поток, лк;

S - площадь помещения, м²;

К - коэффициент запаса;

Z - коэффициент минимальной освещенности;

Ф_л - световой поток одной лампы, лк;

n - количество ламп в светильнике, шт;

зо - коэффициент использования осветительной установки.

Чтобы обеспечить необходимый уровень освещенности на пульте управления, необходимо установить 4 светильника типа ЛБ-40.

5 Охрана окружающей природной среды

5.1 Основные климатическо-территориальные характеристики расположения комбината

ООО «Уральская Сталь»расположен на северо-востоке города Новотроицка Оренбургской области. Оренбургская область находится в зоне с резко-континентальным климатом. Особенностью данной зоны является сухая степь с недостаточной увлажненностью и бедными водными ресурсами, т.о природно-климатические условия данного региона характеризуются уязвимой окружающей природной средой с точки зрения сохранения природных ресурсов в том числе воды, почвы, растительного и животного мира.

В этом районе нужно проявлять особую заботу о сохранении земельных и водных ресурсов, флоры и фауны, а также защите воздушного бассейна. Следовательно, расположение крупных металлургических предприятий, каким является ООО «Уральская Сталь», требует решения ряда экологических проблем, в том числе улучшения структуры сталеплавильного производства, снижения удельных и абсолютных расходов природных ресурсов.

Резко-контитентальный климат характеризуется жарким летом и холодной весной, поэтому с наступлением весны, при обильном таянии снегов, происходит интенсивное вымывание почвы. Сильные порывистые ветра, которые, с одной стороны, способствуют рассеиванию вредных выбросов на большие расстояния, с другой способствуют развитию ветровой эрозии почвы. Скудная растительность данного региона не может в полной мере защитить почву от эрозии. Смачивание водой шлакоотвалов для предотвращения их выветривания, также отрицательно сказывается на подземных водах и главной артерии данного региона - реки Урал.

В данной зоне отрицательно влияют на окружающую среду летние и зимние антициклоны, так как при этом резко ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов.

При введении в технологическую схему производства стали установки для продувки стали инертным газом, МНЛЗ реализуются мероприятия, позволяющие экономить ресурсы, в том числе материальные и энергетические. Например, при внедрении МНЛЗ сокращается расход жидкого металла на 1 тонну годной прокатной продукции за счет сокращения обрези и, соответственно, уменьшается расход материалов по технологической схеме (кокс, агломерат, чугун, ферросплавы, электроэнергия), производство которых связано с образованием основного количества вредных выбросов.

Внедрение пульсирующей продувки стали позволит отказаться от противофлокенной термообработки флокеночувствительных марок сталей в прокатных цехах, что, соответственно, сказывается на снижении вредных выбросов в атмосферу.

Повышение качества стали позволяет снизить массу металлоконструкций, движущихся машин и механизмов, что позволит снизить расходы энергии на перемещение, строительство, эксплуатацию оборудования и, следовательно, количество производимой энергии, что в свою очередь, существенно снижает вредные выбросы на ТЭЦ.

Таким образом, повышение качества стали позволяет уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду в масштабах народного хозяйства в целом.

5.2 Качественная и количественная характеристика сточных вод и отходящих газов

В 2004 году выбросы в атмосферу комбината составили 90,870 тыс. т.

Временно - согласованные выбросы - 85,1 тыс. т.

Предельно-допустимые выбросы: - 79,4 тыс. т., в том числе:

Твердых (пыли) - 14,027 тыс. т (ВСВ - 2,08 тыс. т, ПДВ - 15,8 тыс. т);

Газообразных - 76,844 тыс. т (ВСВ - 69,3 тыс. т, ПДВ - 59,3 тыс. т), из них:

Сернистых ангидрид - 8,726 тыс. т. (ВСВ - 10,8 тыс. т., ПДВ - 3,8 тыс. т);

СО - 60,697 тыс. т. (ВСВ - 49,6 тыс. т., ПДВ - 46,5 тыс. т);

NO - 6,900 тыс. т. (ВСВ - 8,3 тыс. т, ПДВ - 5,04 тыс. т);

Прочие газообразные - 0,521 тыс. т (ВСВ - 0,834 тыс. т., ПДВ - 0,686 тыс. т)

Таким образом, выбросы в атмосферу металлургическим комбинатом ООО «Уральская Сталь» превышают предельно-допустимые и временно согласованные выбросы.

Валовые выбросы по мартеновскому цеху за 2004 год составили:

- пыль - 1,372 тыс. т. (ПДВ - 2,691 тыс.т);

- диоксид серы - 0,263 тыс. т. (ПДВ - 0,024 тыс. т);

- окислы азота - 1,803 тыс. т (ПДВ - 0,078 тыс. т);

- окись углерода - 1,403 тыс. т. (ПДВ - 7,069 тыс. т).

Из приведенных данных видно, что мартеновский цех превышает предельно-допустимые выбросы диоксида серы на 7,6% а оксидов азота на 55,6%.

6 Экономика производства

6.1 Стратегия маркетинга

Реализация продукции планируется через фирму - посредника, а также собственными силами по системе Франко - склад. В дальнейшем планируется расширение дистрибьюторской сети с целью расширения объема продаж и их рекламного продвижения.

Реклама продукции будет осуществляться в журналах: Металлоснабжение и сбыт, Рынок металлов, а также в Интернете на собственном и не только, сайтах. Будут также рассылаться рекламные проспекты потребителям продукции и проводиться выставки по показу продукции.

6.2 Производственный план

В настоящее время в мартеновском цехе ООО «Уральская Сталь» существует схема производственных потоков, представленных на рисунке 4.

Рисунок 10 - Существующая схема производственных потоков

Данная схема не удовлетворяет современной тенденции развития производства, так как не обеспечивает получения металла высокого качества.

Схема производственных потоков после реконструкции цеха представлена на рисунке 11.

Рисунок 4 - Схема производственных потоков после реконструкции цеха

После реконструкции сталь в изложницы не разливается, поэтому увеличивается выход годного.

Таблица 20 - Показатели работы мартеновского цеха ООО «Уральская Сталь» за 2002 год

Элементы баланса	Печи	Среднее значение
	1	9
1	2	3	4
Календарных суток	365	365	365
Холодных простоев	37,9	37,9	68,4
Номинальных суток	327,1	334,5	661,6
Горячих простоев	14,4	13,1	27,5
Фактическое время	312,7	321,4	634,1
Годовой объем производства	719608	790619	1510227
Количество плавок	3196	3561
Средний вес плавки, т.	225,2	222,0
Продолжение таблицы 20
1	2	3	4
Часовая производительность, т/ч	109,9	105,71	198
Длительность плавки, ч.	4,1	4,2
Коэффициент экстенсивной нагрузки, (Кэк = Тф /Ткв)	0,86	0,88	0,87

6.3 Расчет показателей по труду

В дипломном проекте списочная численность рабочих сокращается на 30 человек в результате пуска установки доводки металла, слябовой одноручьевой МНЛЗ и ликвидация парка изложницы.

Предусматривается изменение плановых показателей в плане по труду:

- средняя заработная плата производственных рабочих увеличивается на 15%;

- доля заработной платы производственных рабочих цеха в общем фонде оплаты труда составляет 60%.

Фонд оплаты труда в базовом периоде рассчитывается по следующей формуле:

ФОТ(б) = С_от Р_б (43)

где С_от - статья затрат на оплату труда промышленного производственного

персонала (ППП), руб.

Р_б - объем производимой продукции в базовом периоде, условные тонны.

ФОТ(б) = 28,88 · 1940000 = 56027228,8 млн. руб.

6.3.1 Расчет изменения фонда оплаты труда и начислений

Уменьшение численности основных производственных рабочих позволяет сократить фонд оплаты труда по цеху. Эта сумма фонда оплаты труда рассчитывается по формуле:

?ФОТ = ?Ч_С · ЗП_ср (44)

где Ч_с - высвобождение списочной численности рабочих, чел.

ЗП_ср - средняя заработная плата одного рабочего, составляющая 4500 руб.

?ФОТ = 4500 · (861 - 30) = 3672000 руб.

Ч_прс = 776 чел., ?Ч_С = 30 чел.

Начисление на ФОТ составит:

?ФОТ_НАЧ = 0,36 · ФОТ (45)

?ФОТ_НАЧ = 0,36 · 3,672 = 1321920 руб.

Общая экономия фонда оплаты труда и начислений определяется по формуле:

Э_ФОТ = ?ФОТ + ?ФОТ_НАЧ (46)

Э_ФОТ = 3672000 + 1321920 = 4993920 руб.

Если средняя заработная плата 4500 руб. в месяц, а доля основных производственных рабочих в цехе 60% от промышленно-производственный персонал (ППП) и их средняя заработная плата в плановом периоде увеличивается на 15%, то плановый фонд оплаты труда составит:

ФОТ_ПЛ = (ФОТ(б) · 0,6 - Э_ФОТ) · 1,2 + ФОТ(б) - 04 + 0,36 ФОТ(б) (47)

ФОТ_ПЛ = (56027228,8 · 0,6 - 4993920) · 1,2 + 5602228,8 · 0,4 + 0,36 ·

· 5602228,8 = 38604594,62 руб.

На одну условную тонну оплата труда с начислениями в плановом периоде будет определяться по формуле:

С_ФОТ(пл) = ФОТ (пл) / Рпл (48)

Сфот_пл = 3860459 / 2313811,1 = 16,68 руб/т.

Эта сумма отражается в плановой калькуляции себестоимости продукции.

6.4 Расчет годового производства цеха

Производственная мощность ДПСА определяется по формуле:

(49)

где Р_год^агр - удельная производительность цеха, т;

Т_ф - фактическое время работы печи, ч.

Номинальное время работы определяется вычитанием из календарного времени простоев на холодных ремонтах. Минимальное время определяется по формуле:

Тн = Тк - УТх.р., (50)

где Тн - номинальное время работы печи за год, ч;

Тк - календарное время работы печи за год, ч;

Тх.р. - время простоев на холодных ремонтах, ч.

Ремонтный цикл - 2 года. Структура ремонтного цикла определяется по формуле:

20 · Т₁ + 3Т₂ + Т_кап (51)

где Т₁, Т₂ - продолжительность текущих ремонтов, Т₁ = 8 ч, Т₂ = 16 ч.

Т_кап - продолжительность капитального ремонта, Т_кап = 120 ч.

УТх.р = 20 · 8 + 3 · 16 + 1 · 120 = 328 ч.

Среднегодовые простои на ремонт составляют 164 ч.

Номинальное время равно

Тн = 365 · 25 - 164 = 8536 ч.

Горячие простои в сталеплавильном цехе при нормальных условиях эксплуатации оборудования составляют 6-8% от номинального времени.

Фактическое время рассчитывается по формуле:

Т_ф = (0,92 - 0,96) · Тн (52)

где Тф - фактическое время работы агрегата, ч.

Тф = 0,94 · 8536 = 8080,2 ч.

Удельная производительность сталеплавильных агрегатов определяется по формуле:

(53)

где Р_уд^агр - удельная производительность агрегата, т/ч;

Q - масса садки (завалки) т;

2 - количество ванн в агрегате ДПСА;

t_пл - длительность плавки, ч, мин;

К₁ - коэффициент выхода годного (для ДПСА К₁ = 0,88);

Плановая удельная производительность равна:

Базовая удельная производительность равна:

Годовая производительность сталеплавильного агрегата определяется по формуле:

(54)

где Р_год^агр - годовая производительность агрегата, т.

Р_год^пл = 133,3 · 8080,2 · 2 = 2121860,5 т/год

Р_год^баз = 107,5 · 8080,2 · 2 = 1737243 т/год

Коэффициент роста объема производства определяется по формуле:

(55)

где г - коэффициент роста объема производства

Р_пл - плановый объем производства, т;

Р_баз - базовый объем производства, т.

г = 2121860,5 / 1737243 = 1,22

6.5 Расчет плановой калькуляции себестоимости

Базовая калькуляция себестоимости представлена в таблице 21.

Таблица 21 - Базовая калькуляция себестоимости 1 т. стали, выплавляемой в ДПСА

Наименование	Цена, руб/т.	Количество, кг.	Сумма, руб.
1	2	3	4
1 Сырье и основные материалы
1.1 Чугун	2235	745	1932,05
1.2 Лом	1150	385	471,64
Продолжение таблицы 21
1	2	3	4
1.3 Ферросплавы	11435	35	401
1.4 Железо из руды	15	0,05
Итого сырья и основных материалов		1169,73	2882,73
2 Отходы
2.1 Скрап	380,95	15,15	14,26
2.2 Недоливки	494,14	8,03	10,09
2.3 Угар		147,63
Итого отходов и брака		176,73	24,35
4 Добавочных материалов			128,69
5 Расходы по переделу
5.1 Энергетические затраты
5.1.1 Газ природный, тыс. м3	289,19	0,04575	13,23
5.1.2 Электроэнергия, кВт,ч	173,24	0,00903	13,23
5.1.3 Пар, Гкал.	43,02	0,04209	1,81
5.1.4 Вода, тыс. м3	278,99	0,01155	3,22
5.1.5 Кислород, тыс. м3	216,97	0,13413	29,10
5.1.6 Сжатый воздух, тыс. м3	29,16	0,14471	4,22
5.1.7 Азот, тыс. м3	0,07	0,29924	0,02
5.2 Фонд заработной платы			10,20
5.3 Амортизация			2,22
5.4 Ремонтный фонд			79,07
5.5 Содержание основных средств			32,70
5.6 Прочие			6,68
Итого расходы по переделу			517,65
6 Общезаводские расходы			75,67
Производственная себестоимость			3804,55

Расчет дополнительных капитальных затрат

В проекте предусматриваются мероприятия по повышению качества металлопродукции и технико-экономических показателей работы цеха. Реализация мероприятий связана с дополнительными капитальными затратами. Капитальные вложения на осуществление проекта рассчитываются на основе затрат на оборудование и технологию, на их приобретение или на разработку.

Расчет дополнительных капитальных затрат производится по формуле:

К_д = К_об + К_с-м - К_л (56)

где К_д - стоимость оборудования;

К_с-м - стоимость строительно-монтажных работ;

К_л - стоимость ликвидационного оборудования.

Таблица 22 - Расчет капитальных вложений

Наименование	Сумма, млн. руб.	Удельный вес, %
1	2	3
МНЛЗ слябовая	423	17,0
УДМ	41	1,67
Установка внедоменной десульфурации чугуна	123	6,63
Установка для переработки шлака	34,5	1,2
Монтажные работы	665,5	56,6
Итого капитальных вложений	1317	100

Расчеты плановой калькуляции себестоимости продукции

Расчеты издержек производства выполняются по статьям с учетом факторов, влияющих на их изменение.

Расчеты расходов по переделу (РПП)

Расходы по переделу для основного вида продукции определяются на основе базовой калькуляции себестоимости. При этом учитываются:

- изменение численности и фонда оплаты труда;

- дополнительные капитальные затраты, изменение амортизационных отчислений;

- изменение энергоемкости продукции;

- изменение норматива образования ремонтного фонда;

- рост годового объема производства.

В проектной калькуляции себестоимости продукции статьи с условно-постоянными расходами определяется по формуле:

С_i = C_i^Б · d_ус-пер + С_i^Б · d_{ус-пост} (57)

а) Затраты на природный газ

С_пр = 13,23 · 0,6 + (13,23 · 04) / 1,22 = 11,23 руб/т

б) Энергозатраты:

1) расход электроэнергии С_пр = 1,56 · 0,6 + (1,56 · 0,4) / 1,22 = 1,26 руб/т

2) пар С_пр = 1,81 · 0,6 + (1,81 · 0,4) / 1,22 = 1,61 руб/т.

3) вода С_пр = 3,22 · 0,6 + (3,22 · 0,4) / 1,22 = 2,64 руб/т.

4) сжатый воздух С_пр = 4,23 · 0,6 + (4,23 · 0,4) / 1,22 = 4,01 руб/т;

5) кислород С_пр = 29,10 · 0,6 + (29,10 · 0,4) / 0,93 = 21,10 руб/т;

6) азот С_пр = 0,021 · 0,6 + (0,021 · 0,4) / 1,22 = 0,01 руб/т.

в) Затраты на содержание основных фондов:

С_пр = 32,70 · 0,35 + (32,70 · 0,65) / 1,22 = 30,32 руб/т.

г) Затраты на ремонтный фонд:

С_пл = 79,07 · 0,35 + (79,07 · 0,65) /1,22 = 76,94 руб/т.

е) Амортизация

Стоимость основных фондов определяется по формуле:

ОФ = (58)

где С_а - затраты на амортизацию, руб/т;

Н_а - средняя норма амортизации составляет 10%

ОФ_Б = (2,23 · 100 · 2290088) / 10 = 42557468,7 руб.

С_пр = (42557468,7 + 1491000000) · 10 / (2121869,5 · 100) = 3,22 руб/т.

ж) Затраты на прочие расходы:

С_пр = 6,68 · 0,2 + (6,68 · 0,8) / 1,22 = 5,38 руб/т.

з) Общезаводские расходы

С_пл = 75,68 / 1,22 = 65,34 руб/т.

Таблица 23 - Проектная калькуляция себестоимости 1 тонны стали, выплавляемой в

ДПСА

Наименование	Цена, руб/т.	Количество, кг.	Сумма, руб.
1	2	3	4
1 Сырье и основные материалы
1.1 Чугун	2235	745	1932,05
1.2 Лом	1150	385	471,64
1.3 Ферросплавы	11435	32	385
1.4 Железо из руды	15	0,05
Итого сырья и основных материалов		1176,73	1314,73
2 Отходы (-)
2.1 Скрап	380,95	5,45	1,37
2.2 Недоливки	494,14	1,03	0,56
2.3 Угар		120,63
Итого отходов и брака		127,11	1,93
4 Добавочных материалов			128,69
5 Расходы по переделу
5.1 Энергетические затраты
5.1.1 Газ природный, тыс. м3	289,19	0,042	11,23
5.1.2 Электроэнергия, кВт/ч	173,24	0,002	1,26
5.1.3 Пар, Гкал.	43,02	0,040	1,61
5.1.4 Вода, тыс. м3	278,99	0,009	2,642
5.1.5 Кислород, тыс. м3	216,97	0,131	21,10
5.1.6 Сжатый воздух, тыс. м3	29,16	0,142	4,01
5.1.7 Азот, тыс. м3	0,07	0,286	0,01
5.2 Фонд заработной платы			10,20
5.3 Амортизация			3,22
5.4 Ремонтный фонд			59,07
5.5 Содержание основных средств			32,70
5.6 Прочие			5,38
Итого расходы по переделу			412,61
6 Общезаводские расходы			65,34
Производственная себестоимость			3686,58

Таблица 24 - Себестоимость катаной и литой заготовки из стали, выплавленной в

двухванном сталеплавильном агрегате

Наименование статей	Норма расхода, т/т	Норма расхода (ЛПЦ-1), т/т.	Себестоимость, руб/т.
1	2	3	4
Катанная (ОБЦ)	1,23	1,07	3804,55
Литая (МНЛЗ)	1,024	1,07	3686,58

В связи с тем, что экономический эффект от реконструкции мартеновского цеха реализуется через товарный выпуск листового проката, рассчитывается сопоставительная калькуляция себестоимости его производства из катанной и литой заготовки.

Расчет прибыли от реализации продукции

Прибыль от реализации продукции рассчитывается по формуле:

П = У(Ц_i - С_i) · Р_i (59)

где Ц_i - оптовая цена продукции, руб.

С_i - себестоимость продукции, руб.

Р_i - производительность, руб/т.

П_Б = (4014,1 - 3804,55) · 2290088 = 1094,2 млню руб/год

П_Пр(1) = (4014,1 - 3686,58) · 2121860,5 = 1630,48 млн. руб/год

Рассчитаем прибыль, полученную в результате реализации извлеченного из шлака металлоконцентрата и щебня.

Оптовая цена металлоконцентрата составляет порядка 300 руб/т, цена щебня 5 руб/т.

П_Пр(2) = (300 · 200) + (5 · 800) = 64 млн.руб/год

П_Пр = 1630,48 + 64 = 1694,48 млн. руб/ год

Чистая прибыль

ЧП = П · [1 - (НП + ПН)]

где НП - налог на прибыль, 35%

ПН - прочие налоги составляют примерно 15%

ЧП_Б = 1094,3 - 1094,3 · (0,35 + 0,15) = 547,15 млн.руб/год

ЧП_Пр = 1694,48 - 1694,48 · (0,35 + 0,15) = 847,24 млн. руб/год

Расчет рентабельности продукции

Рентабельность продукции определяется по формуле:

(60)

где R - рентабельность продукции, %

Ц - цена, руб/т.

С - себестоимость, руб/т.

Экономическая эффективность проектных решений.

Годовой экономический эффект определяется по формуле:

Э_г = [(Ц_Пр -С_Пр) - (Ц_Б - С_Б)] · Р_Пр (61)

Э_г = [(4014,1 - 3686,58) - (4014,1 - 3804,55) ] · 2121860,5 = 617,08 млн.руб/год

Срок окупаемости проекта составляет:

(62)

Т = 1491000000/((3804,55 - 3686,58) · 2121860,5 + 64000000) = 2,2 года

Точка безубыточности составляет определяется по формуле:

N_o = S^пост · Р_пр (W_пр - S^пер) (63)

где S^пост - 0,45 · 370,68 = 166,80 руб/т.

S^пер = 3686,58 - 166,80 = 3529,78 руб/т.

N_o = 166,80 · 2121860,5 / (4014,1 - 3529,78) = 326097,9 т.

Таблица 25 - Технико-экономические показатели

Показатели	Базовые	Проектные
1	2	3
Годовой объем производства, т.	1737243	2121860,5
Продолжение таблицы 25
1	2	3
Удельная производительность агрегата, т/ч.	121	131,3
Время плавки, час.	4	3,3
Капитальные вложения - общие, руб. - удельные, руб/т.		1491000000 720
Себестоимость одной тонны заготовки, руб/т.	3804,55	3686,58
Срок окупаемости, годы		2,2
Точка безубыточности, т.		326097,9
Прибыль, млн. руб/год		1694,48
Чистая прибыль, млн. руб/год		847,24
Рентабельность продукции, %		31
Годовой экономический эффект, млн. руб/т.		617,08

V

326,1

Объем производства, тыс. т.

Рисунок 5 - График точки безубыточности

6.6 Инвестиционный план

Финансовая необходимость для реализации проекта составляет 1317 млн. руб. В настоящей работе планируется осуществление финансирования этих вложений за счет предоставления краткосрочного кредита. Процент по кредиту предполагается выплачивать ежемесячно из текущей прибыли, а базовая сумма задолженности будет выплачена частями до конца срока кредитования.

Заключение

В дипломном проекте предложен вариант реконструкции мартеновского цеха ООО «Уральская Сталь», в котором предусматривается производство стали в объеме 2,12 млн. т., демонтаж мартеновских печей уменьшение длительности плавки в ДПСА до 3 ч., установка доводки металла и МНЛЗ. В результате предполагается улучшить качество стали и повысить ее конкурентную способность.

В специальной части рассмотрены различные варианты продувки металла пульсирующей струей аргона и стали, произведен расчет расхода аргона.

В разделе безопасность жизнедеятельности разработан комплекс технических мер защиты от выделенных опасных и вредных производственных факторов и осуществлена инженерная разработка мер защиты от повышенной температуры в рабочей зоне.

В разделе охрана окружающей среды представлены способы и средства очистки отходящих газов в черной металлургии. Осуществлен расчет общей степени очистки газов электрофильтрами.

Список использованных источников

1 Панорилов М.И. Справочное руководство сталевара мартеновской печи.

-М.: Металлургия, 1961г.

2 Сметанин С. И. Конотопов М.В. История черной металлургии России. -М.:

Палеотип, 2002г.

3 Каблуковский А. Ф. Рафинирование стали инертным газом. -М.: Металлургия, 1975г.

4 Юсфин Ю. С. Новые процессы получения железа.-М.: Металлургия, 1994г.

5 Кудрин В. А. Металлургия стали. -М.: Металлургия, 1981г.

6 Михайлов Г.Г. Термодинамика раскисления стали. -М.: Металлургия, 1993г.

7 Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Егоров А.В. Конструкция и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. Учебник для вузов - М.: МИСиС - 1995г.

8 Ойкс Г.Н., Иоффе К.М. Производство стали. - М.: Металлургия. - 1972г.

9 Лузгин В.П., Вишкарев А.Ф. Производство стали и ферросплавов: Учебное пособие: - М.: МИСиС. - 2000г.

10 Лякишев Н.П. Шалимов А. Г. Развитие технологии неприрывной разливки стали. -М.: Элиз 2002г.

11 Айзатулов Р. С. Харлашин П.С. Теоретические основы сталеплавильных процессов. -М.: МИСиС. 2002г.

12 Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. -М.: Мир. 2003г.

13 Поволоцкий Д.Я. Электрометаллургия стали и ферросплавов. -М.: Металлургия. 1984г.

14 Григорян В.А. Белянчиков Л.Н. Теоретические основы сталеплавильных процессов. -М.: Металлургия. 1986г.

15 Воскобойников В.Г Кудрин В.А. Общая металлургия. -М.: Металлургия. 1985г.

16 Явойский В.И. Теория процессов производства стали.-М.: Металлургия. 1967г.

17 Явойский В.И. Металлургия стали. -М.: Металлургия. 1983г.

18 Явойский В.И. Дорофеев И.Л. Теория продувки сталеплавильной ванны. -М.: Металлургия. 1974г.

19 Сорокин Н.А., Богушевский Ю.В. Математическая модель волнообразования в сталеплавильной ванне. Сталь, 1995, № 2. 15020с.

20 Бочков Д.А. Экономика производства. Учебное пособие: - М.: МИСиС. 2000г.

21 Баканин А.В., Хорошилов В.О. Математическое описание течения металла в ковше при продувке инертным газом. Известия вузов. Черная металлургия, 1981. № 1. 143-144с.

22 Поляков В.В. Ресурсосбережение в черной металлургии. - М.: Машиностроение, 1993.

23 Мальцов А.Н. Внепечная обработка металлических расплавов. - Киев, 1986.

24 Бородин Д.И., Григорьев В.П., Чурсин Г.М. Металлургия стали. Учебное пособие: - М.: МИСиС. - 2001.

25 Бочков Д.А. Экономика производства. Учебное пособие: - М.: МИСиС. - 2000.

26 Технологическая инструкция по выплавке стали в ДПСА. - Новотроицк: Издательство ОАО «НОСТА», 1996.

27 Экологический паспорт предприятия. - Новотроицк: Издательство ОАО «НОСТА», 1996.

28 Старк С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии. - М.: Металлургия, 1997.