Заводы Урала - Екатеринбургский завод.

Использование воды в качестве двигательной силы для механизмов определило расположение первых заводов в непосредственной близости к рекам. Неслучайно само слово «завод» («за водой», «у завода») связано с развитием промышленности на базе использования энергии воды.

Характерным примером планировки одного из первых заводов (рис. 1) может служить Екатеринбургский завод (на р. Исети). Первоначальный замысел постройки, выбор места и начало сооружения завода (1721 г.) принадлежат известному русскому горнозаводскому деятелю Татищеву.

Екатеринбургский завод был задуман в качестве образца для дру­гих государственных и частных предприятий Урала.

Он был самым большим из русских металлургических заводов первой половины XVIII в. и одним из самых передовых заводов Европы, объединившим внутри одного предприятия все основные металлургические процессы при использовании прогрессивной для того времени техники.

Этот завод представлял собой промышленный комбинат, в котором наряду с металлургическими имелись различные подсобные производства, как например, лесопильная, кирпичная, канатная фабрики и др. По своей организационной структуре, техническим кадрам, характеру оборудования (использование ряда новых машин, вспомогательных установок и систем) и применяемой технологии Екатеринбургский завод стал образцом, по которому строились заводы в течение XVIII в.

Руду для Екатеринбургского завода доставляли с четырех рудников, расположенных на расстоянии 10 - 32 верст* от него. Многочисленные цехи завода работали за счет водной энергии, получаемой от 50 гидравлических колес.

Екатеринбургский завод состоял из следующих цехов: доменная фабрика (две доменные печи суточной производительностью до 250 пудов** чугуна), две кричные фабрики, укладная фабрика, где железо подвергали переделу в уклад, стальная фабрика, в которой из уклада получали сталь;

В составе завода были еще железные цехи: плющильно-резной, проволочный, три цеха для производства листового железа, жестяная, лудильная, якорная, кузница, колотушечный цех для производства сортового железа, а также медеплавильная фабрика и ряд вспомогательных цехов.

При доменной печи располагалась подъемная машина, доставлявшая чугун на возвышенное место в ящиках по 100 пудов, откуда по «понурному мосту» (наклонной плоскости) эти ящики скатывались к берегу для погрузки на суда. Механизация транспорта чугуна, который до этого переносился в гору на спинах рабочих, дала значительную экономию в рабочей силе.

По генеральному плану Екатеринбургский завод, представлял собой карре, обнесенное крепостной стеной со сторожевыми башнями.

Планировка территории имела общепринятую для заводов той эпохи схему. В центре была устроена плотина, преграждавшая реку, ниже по обе стороны внешнего водяного спуска (вешняка) располагались производственные здания. Две ларевые продольные трубы подводили воду по поперечным ларевым трубам к квадратным ларям, где были установлены гидравлические колеса, приводившие в действие целый ряд механизмов завода.

Все цехи были построены, как говорили в то время, «в одной связи», т. е. или едиными зданиями, или в отдельных зданиях, расположенных рядом в последовательности технологического процесса.

По правую сторону вешняка были расположены цехи первого цикла металлургического производства (доменные печи и медеплавильные фабрики), а также кричная и молотовая фабрики, где чугун перерабатывали в железо. Здесь же находилась пушечно-сверлильная фабрика.

По левую сторону вешняка располагались цехи последующих переделов - укладная, стальная и плющильно-резная. Далее следовали проволочные фабрики, дощатые (получение листового железа), кодотушечная и якорная.

Все вспомогательные цехи - кузница, слесарная, токарная, а также склады руды, извести, лесные сараи располагались вблизи главных цехов. В группе вспомогательных цехов находился амбар для разных материалов.

На территории завода размещались также мельница, лаборатория, монетный двор, командирские дворы, госпиталь, церковь, жилые постройки, скотобойня и гостиный двор. На внутризаводском транспорте применялись ручной труд и конная тяга. Площадь завода достигала 7 га, а его застройка производственными помещениями составляла 5 - 6%.

Проектирование генеральных планов и транспорта

Первые генеральные планы крупных заводов в Советском Союзе создавались в начальный период индустриализации нашей страны, проекты генеральных планов создавались коллективом специалистов - архитекторов, транспортников, технологов, энергетиков, строителей, сантехников и механизаторов.

Характерным условием размещения металлургических заводов в России является, как правило, невозможность использования водного транспорта на внешних перевозках грузов в силу территориального размещения заводов и сырьевых баз.

Важная задача перевозки грузов на крупнейшем в мире металлургическом заводе с помощью лишь железнодорожного транспорта впервые была решена советскими инженерами при создании проекта Магнитогорского металлургического комбината.

Характерная особенность этой схемы генерального плана состоит в том, что в ней запроектировано устройство мощных механизированных складов сырья и топлива и всего комплекса складов общезаводского назначения наравне с развитой системой железнодорожных путей, специализированных станций и обособленных путей специального назначения.

Схема генерального плана Магнитогорского комбината с сохранением основных особенностей была использована при проектировании целого ряда заводов (Ново-Тагильского, «Запорожсталь», Криворожского, Орского, Челябинского, Череповецкого и др.).

Последовательное размещение передельных цехов при угловом размещении коксодоменного блока, предусмотренное в этой схеме, позволяло удачно производить наращивание мощностей на новых заводах.

В схеме предусмотрено параллельное размещение коксохимического и доменного цехов. Между ними, как правило, располагались рудный двор, пути коксосортировки, а иногда пути углеприема и склад углей.

Паровоздуходувная станция (вместе с ТЭЦ) размещалась с другой стороны доменного цеха, непосредственно за газоочисткой. Начало заводской сортировочной станции проектировалось непосредственно вблизи коксодоменного блока.

Одну сторону доменного цеха оставляли открытой для развития цеха и свободного выхода жидкого шлака на отвал.

По направлению шлаковых путей устанавливали грануляционную установку.

Передельные цехи размещали под углом к первоначальному блоку цехов. Расстояние между мартеновским и прокатным цехами определялось раскладкой слитковых железнодорожных путей и сооружений, связанных с технологическим процессом транспортировки горячих слитков, а именно: парков отстоя горячих слитков, стрипперного здания, отделения нагревательных колодцев, склада холодных слитков, дворов изложниц, парков воздушного и водяного охлаждения изложниц, парков отстоя изложниц.

Ремонтную группу цехов располагали чаще всего по линии передельных цехов со стороны административного центра завода.

В торце прокатного цеха находилась вторая заводская сортировочная станция. Вблизи шихтового двора мартеновского цеха со стороны прокатного цеха располагали скрапоразделочную базу.

Для каждого конкретного варианта завода цехи размещали с учетом местных условий, однако общие принципы в большинстве случаев оставались неизменными.

Проектирование и реконструкция целого ряда заводов происходила по принципам этой схемы генерального плана.

На рис.10 представлена схема меткомбинат расположенного на узкой вытянутой изогнутой площадке. Примыкание к железнодорожным магистральным путям с одной стороны и особенности площадки определили последовательное размещение коксохимического, доменного и мартеновского цехов и параллельно последнему - прокатного цеха

При строительстве комбината предусматривался один цикл металлургического производства. Транспортная схема завода проста и в то же время рассчитана на освоение большого грузооборота.

Жидкий чугун из доменных печей выдается в сторону бункерной эстакады, подача жидкого чугуна в мартеновский цех происходит с двух сторон.

Горячие слитки из мартеновского в прокатный цех передаются с помощью углового заезда. Генеральный план этого завода очень компактен, коэффициент застройки 30%. Такой коэффициент достигнут за счет небольших разрывов между цехами, использования площадей между железнодорожными путями, выходящими из прокатных цехов, а также за счет выноса ряда вспомогательных хозяйств за пределы основной заводской площадки (скрапоразделочная база, разные склады и др.).

Классификация схем генеральных планов и транспорта

Схема генерального плана и транспорта представляет собой изображение принципиального размещения основных цехов и вспомогательного хозяйства в соответствии с технологическим процессом работы предприятия и характеризует основные транспортные связи между цехами, условия энергоснабжения и водоснабжения, а также подходы внешних коммуникаций к заводу.

Схемы генерального плана и транспорта различают в зависимости от структуры металлургического завода, порядка взаимного размещения основных цехов, системы планировки и от вида организации механизации и транспорта.

В зависимости от структуры металлургического завода следует различать:

а) схемы генерального плана металлургического завода неполного производственного цикла (отдельно доменное, сталеплавильное и прокатное производства или сочетание двух из указанных производств);

б) схемы генерального плана металлургического завода с одним производственным циклом (доменный цех, сталеплавильный цех, один обжимной стан в прокатном цехе);

в) схемы генерального плана металлургического завода с двумя производственными циклами (доменный цех, два сталеплавильных цеха, два обжимных стана в прокатных цехах);

г) схемы генерального плана с тремя и более производственными циклами (доменный цех, три сталеплавильных цеха, три обжимных стана в прокатных цехах и более).

В зависимости от порядка взаимного размещения цехов следует различать:

а) схемы с последовательным размещением цехов, при котором цехи размещены последовательно друг за другом в соответствии с технологическим процессом производства (доменный, сталеплавильный, прокатный или один и два из них при неполном производственном цикле);

б) схемы с параллельным размещением цехов (цехи размещены параллельно друг другу).

Сочетание параллельности может быть полное, т. е. три цеха стоят по трем осям параллельно друг другу, и неполное, когда два цеха стоят по одной оси параллельно оси третьего цеха.

Сочетание параллельности может быть также смещенное и не смещенное (цехи при параллельном размещении трех или двух осей смещены или не смещены по отношению друг к другу). При смещенном положении осей, как и при параллельности только двух осей, схемы часто называют последовательно-параллельными, или параллельно-последовательными;

в) схемы с перпендикулярным взаимным размещением основных цехов, т.е. ось одного из цехов размещена перпендикулярно одной или двум осям других цехов.

Рис.11. Классификация схем генерального плана по взаимному расположению основных цехов: доменных сталеплавильных, прокатных: а — последовательное; б — параллельное; в — последовательно-параллельное; г — параллельно-последовательное; д — перпендикулярное; е — размещение цехов под углом (пунктиром показан другой вариант); Д— доменный цех; Cm— сталеплавильное производство; Пр — прокатное производство

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕНЕРАЛЬНЫХ ПЛАНОВ

На основе анализа опыта проектирования выработаны следующие основные принципы построения генерального плана.

Расположение цехов должно соответствовать требованиям производственного процесса, обеспечивая его поточность, рациональные транспортные связи и условия для их автоматизации.

Должно быть проведено зонирование территории.

Необходимо обеспечивать компактные решения, что позволяет рационально использовать территорию.

Решения генплана должны предусматривать очерёдность строительства, возможность удобного, поэтапного расширения предприятия с использованием ранее построенных сооружений и основной идеи генерального плана (в рыночных условиях
очерёдность и расширение видятся по-иному).

В проекте генплана должны быть учтены климатические, инженерно-геологические и топографические особенности площадки.

Проект генплана должен обеспечивать благоприятные условия труда людей, включая решения по организации пассажирского транспорта, благоустройству, озеленению территории.

Проектирование генеральных планов определяется в основном технологическими, транспортными и планировочными факторами. Следовательно, изменение технологии основного производства, интенсификация металлургических процессов, техническое развитие чёрной металлургии, внедрение агрегатов большой единичной мощности, развитие непрерывных процессов, применение непрерывной разливки стали существенно влияют на генеральный план и транспорт металлургического завода.

Рассмотрим эти вопросы на примере непрерывной разливки стали, влияние которой на генеральный план завода определяется всеми указанными факторами.

В технологическом отношении непрерывная разливка стали обеспечила создание единого комплекса для выплавки, разливки и проката металла, исключение из состава заводов обжимных станов и цеха подготовки составов.

Транспортные факторы определяются заменой железнодорожного транспорта слитков передачей металла средствами специального внутрицехового транспорта непосредственно в процессе производства и изменением в связи с этим потребного числа локомотивов и протяжённости железнодорожных путей.

Планировочные факторы влияния непрерывной разливки стали в первую очередь определяются взаимосвязью объёмно-планировочных решений конвертерного и прокатного цехов, решаемых как единый блок.

Различают блочное расположение машин непрерывного литья, когда они размещаются в нескольких пролётах блоками по две машины в каждом пролёте, и линейное, когда машины размещаются в одну линию в разливочном пролёте.

Более экономична линейная компоновка установок, при этом прокатный цех размещают перпендикулярно конвертерному. В определённых условиях, по требованиям генплана, возможна блочная компоновка МНЛЗ, при этом прокатный цех размещается параллельно конвертерному.

Применение непрерывной разливки стали практически исключает расположение сталеплавильных цехов под углом к прокатным.

ТЕНДЕНЦИИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГЕНПЛАНОВ

Дальнейшее развитие технических решений по генеральному плану и транспорту металлургических заводов намечается в направлении применения рациональных схем генерального плана, использования транспорта разных видов, особенно конвейерного и специального, а также автомобильного, компактных планировочных решений.

Всё это в сочетании со строительством металлургических агрегатов большой единичной мощности и развитием непрерывных процессов в метал­лургии обеспечит повышение технико-экономических показателей по генеральному плану и транспорту, уменьшение капитальных затрат и эксплуатационных расходов на транспорт.

Повышение компактности генерального плана и тем самым более экономное использование земельных ресурсов в сочетании с развитием без- и малоотходной технологий следует отметить как важное направление в уменьшении вредного воздействия металлургических заводов на окружающую среду.

Примером решения, когда современная технология позволяет получить значительный эффект в проектировании генерального плана и транспорта, являются Оскольский электрометаллургический комбинат, Белорусский и Молдавский металлургические заводы.

Производство стали на ОЭМК запроектировано по бескоксовой схеме. Из железорудного концентрата получают окатыши, подвергаемые металлизации и плавке в электропечах. Выплавленную сталь разливают на МНЛЗ, а затем непрерывнолитую заготовку средствами внутрицехового транспорта передают в прокатный цех. Технические решения по транспортной схеме увязаны с производственным процессом и особенностями принятой технологии.

Железорудный концентрат с Лебединского ГОКа до приёмных устройств цеха окомкования доставляется трубопроводным транспортом на 28,5 км. Сам способ транспортировки — органичная часть технологического процесса, так как окомкование ведётся с использованием увлажнённого концентрата, перевозка которого другими видами транспорта была бы очень затруднена (особенно зимой).

На межцеховых перевозках железнодорожный транспорт не применяется. Его использование ограничивается внешними перевозками (доставка скрапа, огнеупоров, материалов и отправка готовой продукции). Межцеховые перевозки запроектированы конвейерным (на 61 %) и автомобильным (на 39 %) транспортом.

На автомобильных перевозках используются серийные и специализированные автотранспортные средства. Использование специальных автомобилей настолько тесно связано с технологией обслуживаемых ими основных цехов, что применение каких-либо других транспортных средств или видов транспорта вынудило бы изменить принципиальную компоновку цехов и ухудшило бы их технико-экономические показатели.

На ОЭМК запроектировано применение автошлаковозов, автомобилей-контейнеровозов, автомобилей с подъёмной платформой, а также оборудованных специальными укрытиями автомобилей-самосвалов для перевозки обожжённой извести.

Эти специальные автотранспортные средства выполняют все основные технологические перевозки. Их можно загружать и разгружать без использования цеховых подъёмно-транспортных средств, что позволило обличить и упростить конструкцию ряда сооружений.

Широкое использование автомобильного транспорта на межцеховых перевозках обеспечивается разветвлённой сетью автомобильных дорог требуемых геометрических параметров и усиленной конструкцией дорожного покрытия, что необходимо для движения автомобилей с большими нагрузками на ось.

Преимущественное применение для межцеховых перевозок конвейерного и автомобильного транспорта и отказ от использования для этой цели железнодорожного транспорта позволили запроектировать генеральный план с высокой плотностью застройки (около 40 %) и обеспечить экономию площади комбината примерно на 85 га.

При разработке проектов приоритетными остаются следующие направления в проектировании генеральных планов:

— рациональное использование и всемерная экономия земельных ресурсов путём строительства современных металлургических агрегатов, блокировки зданий и совмещённой прокладки сетей, применения современных видов транспорта;

— рациональные компоновочные решения, обеспечивающие реконструкцию предприятий без потери производства и условия для автоматизации транспортно-производственного процесса;

—размещение новых производств на освоенной территории, рекультивация нарушенных земель и освоение территорий, занятых шлаковыми отвалами;

—создание современного промышленного облика предприятия, благоустройство и озеленение заводской территории и предзаводской зоны, рациональное использование пассажирского транспорта разных видов, обеспечение минимальной транспортной усталости трудящихся;

— преимущественное применение конвейерного, специального автомобильного транспорта.