Агрегати для виплавки чавуну

С.А. Воденніков

В.К. Тарасов

О.С. Воденнікова

КОНСТРУКЦІЇ

АГРЕГАТІВ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ

Навчальний посібник

Запоріжжя

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізька державна інженерна академія

КОНСТРУКЦІЇ

АГРЕГАТІВ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ

Навчальний посібник для студентів

Інженерних спеціальностей

Допущено

Рішенням Колегії МОНМСУ

Від 2012

Запоріжжя

УДК 669.18

Воденніков С.А., Тарасов В.К., Воденнікова О.С. Конструкції агрегатів чорної металургії. Навчальний посібник. – Запоріжжя: Видавництво Запорізької державної інженерної академії, 2012.- 193 с.

Рецензенти:

В.В. Луньов, доктор технічних наук, професор, директор Фізико-технічного інституту, завідувач кафедри “Машини і технологія ливарного виробництва" Запорізького національного технічного університету;

Г.В. Губін, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри “Металургія чорних металів і ливарного виробництв " Криворізького національного університету;

О.В. Гресс, доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України, завідувач кафедри “Ливарного виробництва” Дніпродзержинського державного технічного університету .

Рекомендовано до друку:

рішенням вченої ради Запорізької державної інженерної академії (протокол № 5 від 12.01.2012 р.)

У навчальному посібнику розглянуто конструкцію агрегатів для виплавки чавуну, сталі та феросплавів. Приведено основне і допоміжне обладнання доменної, мартенівської, дугової, феросплавної печей та кисневого конвертера. Висвітлені сучасні методи розрахунку їх геометричних параметрів.

Матеріал розкритий в обсязі, який відповідає навчальній програмі вузів для підготовки спеціалістів у сфері технології сталеплавильних процесів, ресурсозберігання, переробки відходів. Посібник може бути корисним інженерно-технологічним робітникам сталеплавильного виробництва, а також студентам металургійних технікумів та коледжів.

Рекомендовано Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. Гриф № ………….. від …….

ISBN ……….. © Воденніков С.А., 2012

© Тарасов В.К.,2012

© Воденнікова О.С., 2012

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………… I ЛЕКЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ………………………………………………... 1. АГРЕГАТИ ДЛЯ ВИПЛАВКИ ЧАВУНУ …………………………….. 1.1. Устрій типової доменної печі………………………………………. 1.1.1. Основне технологічне обладнання печі………………………. 1.1.2. Допоміжне технологічне обладнання……………….………... 1.2. Розрахунок профілю доменної печі………………………............... 1.3 Обладнання для підготовки сировини …..…………………………. 1.3.1. Устрій агломераційної машини……………………………….. 1.3.2. Розрахунки параметрів агломераційної машини…………….. 1.3.3. Вдосконалення конструкції агломашин…………………… 2. АГРЕГАТИ ДЛЯ ВИПЛАВКИ СТАЛІ …………………………………… 2.1. Устрій типової електродугової печі………………………………... 2.1.1. Основне технологічне обладнання…………………………..... 2.1.2. Допоміжне технологічне обладнання…………………............ 2.1.3. Розрахунки параметрів робочого простору печі……………... 2.1.4. Устрій надпотужних електродугових печей…...…………….. 2.2. Обладнання конвертерного процесу………………………………. 2.2.1. Устрій типового кисневого конвертеру…………………….. 2.2.2. Основне технологічне обладнання конвертеру………............ 2.2.3. Розрахунки параметрів кисневого конвертеру …………….... 2.2.4. Допоміжне технологічне обладнання конвертеру….………... 2.3. Обладнання мартенівського процесу…………………………........ 2.3.1.Основне технологічне обладнання мартенівської печі……… 2.3.2. Допоміжне технологічне обладнання………………………… 2.3.3. Розрахунки робочого простору печі……………...………….. 2.4. Конструкції установок позапічної обробки сталі……………….. 2.5. Обладнання для безперервної розливки сталі…………………….. 2.6. Обладнення спеціальної електрометалургії………………………. 2.6.1. Електрошлаковий переплав…………………………………… 2.6.2. Плазмово-дугова плавка………………………………………. 2.6.3. Обладнення для вакумної спецелектрометалургії…………… 2.7. Устрій індукційної печі…………………………………………….. 3. АГРЕГАТИ ДЛЯ ВИПЛАВКИ ФЕРОСПЛАВІВ ……………………….. 3.1. Устрій типової феросплавної печі………………………………….. 3.2. Основне і допоміжне обладнання………………………………….. 3.3. Розрахунки параметрів печі………………………………………… II МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ……………………………………………….. 4. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ ЗАВДАНЬ ТА РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБОТИ……………........ 4.1. Розрахунок профілю доменної печі……………………………….. 4.1.1. Розрахунок профілю по методу академіка М.А. Павлова…. 4.1.2. Розрахунок профілю по методу А.Н. Рамма…………………. 4.1.2.1. Нормальний профіль доменної печі……………………. 4.1.2.2. Геометрично подібний профіль доменної печі…………. 4.2. Розрахунок геометричних параметрів киснево-конвертерного агрегату………………………………………………………………………... 4.2.1. Визнасення основних розмірів кисневого конвертера садкою 150 т при роботі зі скрапом………………………………………………….. 4.3. Розрахунок геометричних параметрів дугової сталеплавильної печі………………………………………………………………………...…… 4.4. Розрахунок геометричних параметрів феросплавної печі………... ДОДАТКИ…………………………………………………………………….. ДОДАТОК А Варіанти завдання на практичні заняття та розрахунково-графічну роботу на тему “Конструкція доменної печі”…………………….. ДОДАТОК Б Варіанти завдання на практичні заняття та розрахунково-графічну роботу на тему “Конструкція киснево-конвертерного агрегату”.. ДОДАТОК В Варіанти завдання на практичні заняття та розрахунково-графічну роботу на тему “Конструкція дугової сталеплавильної печі”………………………………………………………… ДОДАТОК Д Варіанти завдання на практичні заняття та розрахунково-графічну роботу на тему “Конструкція феросплавної печі”……………….. ВИКОРИСТАНА ТА РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА……………..

ВСТУП

Сучасний розвиток металургії іде по шляху вдосконалення існуючих і розвитку нових технологій з метою підвищення продуктивності металургійних агрегатів, зниження витрат енергетичних і матеріальних ресурсів на одиницю продукції, що випускається, тобто вирішення проблем енерго - та ресурсозбереження. При цьому інтенсивно використовується кисень для прискорення хімічних реакцій окиснення, проводяться роботи по заміщенню природного газу на більш дешеве паливо, наприклад, коксо-домений газ, біопаливо, вугільний пил та інші різноманітні горючі матеріали. Значна увага приділяється більш раціональним і оптимальним конструкціям металургійних агрегатів. Використовуються сучасні футеровочні матеріали підвищеної стійкості, широко втілюється водяне і парове охолодження корпусу і окремих елементів агрегатів, які мають значне теплове напруження (льотки для випуску металу і шлаку, завалочні вікна, склепіння печей та інше). Розроблюються фізичні та електронні моделі агрегатів з врахуванням статистичних даних діючих металургійних печей, їх переваг та недоліків. З використанням складних комп’ютерних програм визначаються оптимальні параметри робочого простору агрегатів для зменшення теплових втрат і підвищення стійкості агрегатів. На базі цих розрахунків проектуються їх раціональні конструкції, що мають високий термін служби, забезпечують необхідну продуктивність, зниження шкідливих викидів тепла, пилу, газів до допустимих меж.

Перспективний план розвитку гірничо-металургійного комплексу передбачає інтенсивне впровадження в металургії сучасних технологій виплавки чавуну і сталі, використання надпотужних електросталеплавильних печей на рівні розвинутих країн Європи, Азії та Америки. Планується заміна застарілих мартенівських печей на високопродуктивні киснево-конвертерні агрегати. Суттєво змінюються доменне виробництво: підвищується корисна ємність печей, вдосконалюється система подачі матеріалів на колошник та завантаження в піч для забезпечення рівномірного розподілення шихти по перерізу і покращення ходу процесу.

В зв^’язку з цим виникає завдання дати майбутнім фахівцям з металургії чорних металів детальні знання по устрою і розрахункам сучасних металургійних агрегатів, основного і допоміжного виробничого обладнання; освоїти методику необхідних розрахунків технологічних параметрів робочого простору агрегатів залежно від їх місткості та продуктивності, раціональних теплових і хіміко-фізичних процесів.

I ЛЕКЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ

АГРЕГАТИ ДЛЯ ВИПЛАВКИ ЧАВУНУ

Для виплавки чавуну в металургії в основному використають доменні печі. Інші способи, що виключають доменний процес: виготовлення окатишів в обертальних установках, що зміщують – переплавлення окатишів в дугових печах, не знайшли широкого застосування із-за складності та дороговизні процесу, неможливості виготовлення чистого чавуну для використання в ливарному виробництві і машинобудуванні.