|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Лекция 2. Анализ исходной информации для проектирования металлургического предприятия.Стр 1 из 7Следующая ⇒
Ф. 7.03-18
Н.Н.ЗОБНИН
КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Проектирование металлургических цехов и фабрик обогащения металлургического сырья»
Шымкент, 2013
Министерство образования и науки Республики Казахстан
южно-казахстанский государственный университет им.м.ауЭзова
ЗОБНИН Н.Н. ___________________________________
КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Проектирование металлургических цехов и фабрик обогащения металлургического сырья»
для студентов специальности 5В070900 Металлургия
Шымкент, 2013
УДК 669 ББК 73.4 К7
Зобнин Н.Н. Основы проектирования и проектирование металлургических объектов. / Конспект лекций.- Шымкент: Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова, 2013.- ____ с.
Конспекты лекций посвящены общим вопросам проектирования металлургических объектов – цехов, заводов, комбинатов. Рассмотрены примеры вариантов проектировочной деятельности на примере доменных, электросталеплавильных и ферросплавных цехов в составе соответствующих металлургических комбинатов. Конспекты лекций предназначены для студентов высших учебных заведений по специальности 5В070900 - Металлургия.
Рецензенты: Колесников А.С. – к.т.н., доцент, зав.кафедрой ТЭПиМ, ЮКГУ им.М.Ауэзова Жукенов М.Д. – инженер-металлург, технический директор ТОО «Нуран»
Конспекты лекций рекомендованы к изданию Учебно-методическим советом ЮКГУ им. М.Ауезова, протокол № ___ от «____» _______ 201__ г.
© Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова
Содержание:
Лекция 1. Общие вопросы проектной деятельности.
Лекция 2. Анализ исходной информации для проектирования металлургического предприятия.
Анализ исходной информации Место строительства и природно-климатические условия Пример описания
Природно-климатические условия [2]:
Роза ветров строится по данным СНиП 23-01-99 «Строительная климатология и геофизика».
Рис. 1.1. Роза ветров Территория строительной площадки – освоенная городская в юго-западной части города, рельеф стройплощадки с незначительными перепадами. Грунты супесчаные, мелко-пылеватые.
Фурменный прибор Конструкция Дутье подводится от воздухонагревателей к воздуш-ным фурмам по кольцевой трубе диаметром в свету от 800 до 1500 мм. Труба проходит вокруг печи ( см. рис.2) и обычно подвешивается к ее колоннам. Трубопровод горяче-го дутья делали клепаным, а в настоящее время делают сварным из листов толщиной 8-12 мм. Клепаные швы должны быть плотными, тщательно расчеканены или обва-рены. Трубы футеруют шамотным кирпичом обычно на толщину 230 мм. Для уменьшения тепловых потерь между кирпичом и кожухом укладывают слой толщиной 10-20 мм из асбестового картона, или асбестовых листов, или асбесто- глинистую набойку. Кольцевые трубы соединены с фурмами воздухо-проводящими рукавами (см. рис.2 ). Применяемый в настоящее время фурменный прибор ( рис.46 ) состоит из полой охлаждаемой водой медной фурмы ( штампованной или литой ), литого медного холо-дильника, чугунной амбразуры с залитой в нее охлаждаю-щей спиральной трубкой, сопла, подвижного колена с гляделкой и неподвижного колена с шарниром. Фурме, холодильнику и амбразуре придают коническую форму, чтобы облегчить смену их в случае прогара. Воздушная фурма имеет диаметр в свету от 120 до 300 мм. Фурму высовывают внутрь горна на 200-300 мм ( чаще 250-275 мм ) и устанавливают в конической заточке
Фурма с соплом, сопло с подвижным коленом и подвижное колено с неподвижным коленом соединяются посредством шлифованных шаровых заточек. Это сохраняет плотность сопряжений при возможных перемещениях кольцевой трубы горячего дутья. Фурму, ее холодильник и амбразуру устанавливают в стене фурменной зоны. Щели между амбразурой и наруж-ными холодильниками для охлаждения кладки заделывают чугунной замазкой, а внутри кладки – огнеупорным раство-ром. Подвижное колено подвешивают к неподвижному колену на двух шарнирных подвесках с клиньями. Затяги-вая клинья, можно обеспечить плотность сопряжения шарнирных поверхностей в рабочем положении, а ослабляя – возможность поворота подвижного колена, которое продолжает висеть на подвесках. При помощи натяжного шарнирного болта ( рис.46 ) с пружиной, обеспечивающей постоянное усилие прижатия, сопло прижимается к фурме, а подвижное колено к соплу. Форма фурм, их диаметр в свету и высов влияют на поток газов в горне. Этим пользуются для расплавления настылей, для борьбы с усиленным гореним фурм, нараста-нием лещади и т. д., устанавливая фурмы с желательной конфигурацией и с нужными размерами. Наибольшее распространение получили конические формы ( рис.47, а ). Фурмы вентуреобразной формы ( рис.47, б ) уменьшают потери давления дутья, что имеет большое значение при недостаточной мощности воздуходувок, но они допустимы лишь при хорошо проницаемой шихте. Эти фурмы стиму-лируют поток газов вдоль стен печи. Фурмы с эллиптичес-ким устьем, вытянутым в горизонтальном направлении, расширяют поток дутья. Фурмы со скошенным устьем или загнутые книзу менее подвержены прогару снизу; в ряде случаев они с успехом применялись при загромождении горна ( рис.47, д ). Фурмы с винтообразными направляющими ( рис. 47, е )
придают потоку дутья вращательное движение, что, повидимому, обеспечивает более глубокое проникание газов внутрь горна и улучшает распределение газов по сечению печи и сход шихты. При употреблении этих фурм отмечается нарастание гарниссажа на стенках заплечиков. Винтовые направляющие не препятствуют чистке фурм от налипшего шлака. Для увеличения срока службы применяют футерован-ные фурмы ( рис. 47 в, г ). Уменьшение скорости воды в фурме ниже определен-ного предела ускоряет прогар фурмы из-за недостаточного отбора тепла. Холодильники фурмы делают медными литыми; алю-миниевые холодильники не оправдали себя. Подводящая и отводящая трубы расположены так же, как в фурме. Сопряжения холодильника с фурмой и амбразурой тщатель-но обрабатывают на конус. Амбразуру часто приваривают дополнительно к кожуху печи для герметичности. При повышенном давлении дутья амбразуру иногда устанавли-вают в стальном литом фланце, ввареном в кожух. Флан-цевое сопряжение уплотняется мягкой прокладкой. Чугунные сопла постепенно вытесняются стальными литыми с толщиной стенки 12-16 мм. На рис. 47 ж, з показано сопло. Утолщение на узком конце придает ему прочность против растрескивания и обеспечивает более плотное сопряжение с фурмой. Приливы предназначены для фиксации положения цепи, на которой сопло подвеши-вается при смене фурмы. На рис. 47, ж показано сопло с раструбом, обнимающим примыкающий фланец для повы-шения плотности. В перспективе намечается применение сопел, футерованных изнутри литыми огнеупорами. Подвижное и неподвижное колено отливают из стали и футеруют. Подвижное колено имеет задний патрубок ( см. рис.46 ). Его иногда делают футерованным и широким, чтобы вставлять в устье фурмы шамотное кольцо для уменьшения ее живого сечения, а также для очистки колена от шлака ( в случае попадания шлака в колено ). Натяжной болт 8 ( см. рис. 46 ) крептся к кожуху горна через съемный крюк. Подвижное и неподвижное колено стягиваются посредством серег 9. Клинья 10 опускаются ( но не вынимаются ) при смене фурмы. Центр тяжести колена 5 должен позволять серьге свободно отходить назад, чтобы сопло свободно опускалось вниз. Серьга висит на обойме 11, закрепленной на неподвижном колене. Фланцевые соединения уплотняют асбестовым шну-ром на соляном растворе, а шарнирное соединение пришли-фовывают. Шаровые заточки подвижного колена выполня-ют в виде отдельных прибалчиваемых фланцев. Заточки эти со временем портятся. Целесообразно менять фланцы, чем все колено. Число и диаметр фурм До настоящего времени не установлена математичес-кая зависимость между числом и размерами воздушных фурм, количеством подаваемого дутья и размерами домен-ной печи. Для равномерной работы печи надо, чтобы дутье пос-тупало в нее равномерно. Однако увеличение числа фурм не всегда улучшает работу печи. Число фурм возрастает с увеличением размеров доменных печей и в среднем равно удвоенному числу мет-ров диаметра горна, что соответствует расстоянию между осями фурм по внутренней окружности горна около 1, 6 м. Это расстояние колеблетсяв пределах от 1, 3-2 м.
5. ПЕЧНЫЕ ОГНЕУПОРЫ доменный печь чугун огнеупор Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком. Применяемые огнеупоры. Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглиноземистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiO2 и Аl2О3. Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием А12О3 соответственно не менее 42, 41 и 39 %; они отличаются повышенной плотностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °С), низким содержанием Fе2О3 (< 1, 5 %). Кирпич с более высоким содержанием А12О3 применяют для кладки низа печи, а с более низким — для кладки верха. Кроме того, для кладки печей объемом < 1033 м3 стандартом предусмотрена марка шамота с меньшим (≥ 37 %) содержанием А12О3, меньшей огнеупорностью (> 1730 °С), прочностью и плотностью. Кирпич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полуторный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки. Высокоглиноземистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % А12О3 при огнеупорности > 1800 °С. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72% SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе А12О3 и SiO2 заметно большей прочностью и теплопроводностью. Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожженного антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3–4 м, они прямоугольного сечения 400x400 и 550x550 мм. Блоки в комбинации с высокоглиноземистым кирпичом больших размеров (400x200x100 мм) применяют для кладки самой нижней части печи — лещади. Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича. Мертель — это порошок, состоящий из измельченного шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеящих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности. Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смолопека. Зазор между блоками допускается не более 0, 5 мм для вертикальных и не более 1, 5 мм для горизонтальных швов. Лещадь. Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объема печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки. Поэтому в настоящее время лещади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродистых и высокоглиноземистых огнеупоров. Применение углеродистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теплопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лещади. Один из вариантов кладки цельноуглеродистой лещади из углеродистых блоков показан на рис.4.
Рис.4. фундамент и лещадь печи объемом 5500м3: 1–подошва фундамента, 2– пень, 3– углеродистые блоки, 4– холодильники, 5–воздушное охлаждение низа лещади В комбинированной лещади, один из вариантов которой показан на рис.2, ее низ 1 и наружную часть (стакан) 4 выкладывают из углеродистых блоков, а внутреннюю центральную часть 2 из высокоглиноземистых муллитовых изделий, содержащих более 65 % А12О3. Высота лещади составляет ~ 5, 6 м; это необходимо, поскольку за многие месяцы эксплуатации печи происходит разрушение кладки жидким чугуном, и в лещади образуется заполненная жидким чугуном полость, могущая достигать фундамента печи. С тем, чтобы уменьшить износ лещади, в современных печах предусматривают воздушное охлаждение ее низа. Между низом лещади 1 и пнем 8 фундамента закладывают чугунные плиты 7 толщиной 180 мм; в плиты залиты стальные трубки диаметром 140 мм, в которые вентилятором подают охлаждающий воздух. Снаружи кладку лещади охлаждают гладкими плитовыми холодильниками 3. Горн. Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного (> 42 % А12О3) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода (СО2), а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных леточных массах район чугунных леток делают из углеродистых блоков. Для предотвращения окисления углеродистых блоков в период задувки печи их защищают кладкой (рис.5, б) в один ряд из шамотного кирпича. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холодильниками. Заплечики. Кладку заплечиков чаще всего делают тонкостенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % А12О3) кирпича в один ряд, при этом кирпич примыкает к периферийным плитовым холодильникам с залитым кирпичом (рис.6). Иногда вместо шамота применяют карбидокремниевые кирпичи.
Рис. 5. Комбинированная кладка лещади и горна: 1 — графитированные блоки; 2 — высокоглиноземистый кирпич; 3 — плитовой холодильник; 4 — углеродистые блоки; 5 — углеродистая масса; б — защитная шамотная кладка; 7 — система воздушного охлаждения низа лещади; 8 — пень
Рис. 6. Кладка заплечиков, распара и низа шахты (а) и верха шахты (6): 1 — кожух печи; 2 — плитовой холодильник с залитым кирпичом; 3 — шамотный кирпич; 4 — огнеупорная масса; 5 — ребристый холодильник с выступом; 6 — асбесто-смоляной блок Кладка заплечиков быстро изнашивается и вместо нее на поверхности холодильников формируется слой гарнисажа (застывшего шлака и мелких кусков шихты). Шахта и распар. Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~ 2/3 ее высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41—42 % А12О3) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % А12О3. Кирпичи укладывают в два—три ряда вперевязку (рис. 6). Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостенную кладку (толщина верха шахты 800—900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглубленными в кладку и служащими ее опорой (расположение таких холодильников можно видеть на рис. 7). Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая термическую деформацию и возможность появления трещин. Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холодильников снижают его прочность и делают кожух менее герметичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230-345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575—690 мм с охлаждением вертикальными ребристыми холодильниками (рис. 6), причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые служат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа. Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575—900 мм и в неохлаждаемой 700мм, охлаждение либо комбинированное из вертикальных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными (как на рис. 7), либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы (как на рис. 6). В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарнисажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальными холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70—200 мм, заполняемый шамотоасбестовой или пластичной углеродистой массой.
Рис. 7. Шахта с вертикальными и горизонтальными холодильниками: 1 – мараторное кольцо; 2 – горизонтальный мaраторный холодильник; 3 - кожух печи; 4 - плитовой вертикальный холодильник; 5 – горизонтальный холодильник; 6 — огнеупорная масса; 7 – шамотная кладка
Рис. 8. Колошниковая зашита (футеровка колошника): 1– шамотный кирпич; 2– пластина; 3– штырь; 4– кронштейн; 5– шлакоасбестовая масса; 6– серьга; 7– футеровочная плита купола; 8– кожух печи; 9– глинисто-асбестовая масса; 10– кладка шахты; 11– стальной сегмент Колошник. Собственно футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха. За ним располагают " колошниковую защиту", которая воспринимает удары падающих сверху в процессе загрузки кусков шихты. Широко распространенная ее разновидность состоит из стальных сегментов — литых полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Сегменты (рис. 8) расположены несколькими кольцевыми рядами по высоте колошника; соседние по окружности сегменты соединены между собой болтами. Вся колошниковая защита крепится к кожуху с помощью нескольких подвесок, в каждой из которых (см. рис. 8) сегменты прикреплены к вертикальной пластине, соединенной с серьгой, которая свободно подвешена на штыре, вставленном в отверстие кронштейна; последний прикреплен к кожуху болтами. Такая подвеска позволяет всем сегментам перемещаться вверх в случае роста кладки шахты в вертикальном направлении в результате ее нагрева.
Ф. 7.03-18
Н.Н.ЗОБНИН
КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Проектирование металлургических цехов и фабрик обогащения металлургического сырья»
Шымкент, 2013
Министерство образования и науки Республики Казахстан
южно-казахстанский государственный университет им.м.ауЭзова
ЗОБНИН Н.Н. ___________________________________
КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Проектирование металлургических цехов и фабрик обогащения металлургического сырья»
для студентов специальности 5В070900 Металлургия
Шымкент, 2013
УДК 669 ББК 73.4 К7
Зобнин Н.Н. Основы проектирования и проектирование металлургических объектов. / Конспект лекций.- Шымкент: Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова, 2013.- ____ с.
Конспекты лекций посвящены общим вопросам проектирования металлургических объектов – цехов, заводов, комбинатов. Рассмотрены примеры вариантов проектировочной деятельности на примере доменных, электросталеплавильных и ферросплавных цехов в составе соответствующих металлургических комбинатов. Конспекты лекций предназначены для студентов высших учебных заведений по специальности 5В070900 - Металлургия.
Рецензенты: Колесников А.С. – к.т.н., доцент, зав.кафедрой ТЭПиМ, ЮКГУ им.М.Ауэзова Жукенов М.Д. – инженер-металлург, технический директор ТОО «Нуран»
Конспекты лекций рекомендованы к изданию Учебно-методическим советом ЮКГУ им. М.Ауезова, протокол № ___ от «____» _______ 201__ г.
© Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова
Содержание:
Лекция 1. Общие вопросы проектной деятельности.
Лекция 2. Анализ исходной информации для проектирования металлургического предприятия.
Анализ исходной информации Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-08; Просмотров: 674; Нарушение авторского права страницы
