Проектирование электротехнических устройств Курс лекций по электротехнике Курс лекций по теории электрических цепей Курс лекций по информатике

Проектирование и моделирование электротехнических устройств

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СОВМЕЩЕНИЯ РАЗЛИВКИ И ПРОКАТКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕЛКОГО СОРТА 

Решая задачу, будем идти путем от целесообразных (оптимальных) конструктивных и проектных решений и посмотрим, какой уровень производства можем получить. В качестве готовой продукции примем два вида изделия: 1) квадрат 80´80 

 2) квадрат 30´30.

МНЛЗ

Сечение заготовки

Не менее 125´125мм исходя из разливки затопленной струёй. Так как располагаем многовалковой тянущеправильной машиной с мягким обжатием заготовки, то на выходе из ТПМ получим сечение меньшее на величину обжатия. Всего пар валков—9, обжатие в каждой паре—2,5мм. Сечении кристаллизатора выбираем по возможному минимуму исходя из минимальной затраты энергию на прокатку. Сечение заготовки перед входом в первую пару валков будет меньше сечения кристаллизатора на величину усадки и составит: 123´123мм. После выхода из последней пары валков сечение заготовки будет:

123∙(123−9∙2,5)=123∙100мм.

Скорость разливки

Для указанного сечения примем скорость разливки (движение заготовки в кристаллизаторе).

Vp =3,5м/мин

Такая скорость реально достижима (без специальных мероприятий) Скорость движения заготовки на выходе из последней пары валков будет больше, т.к. произошло обжатие, уменьшение сечения заготовки.

V=3.5∙125∙125/125∙100=4,37м/мин.

Емкость стальковша 

Рассмотрим разливку из ковшей двух типоразмеров по ёмкости: 

-300т. (конверторный цех) 

-160т. (электросталеплавильный цех)

Производительность

Вес 1н∙м заготовки в состоянии перед входом в первую пару валков:

Gп м= 0,123 ∙ 0,123 ∙1,0 ∙ 7,6=0,115т

Весовая скорость разливки на один ручей:

Vb1=3,5∙0,115=0,4т/мин.

На трёх ручьях:

Vb3=0,4·3=1,2т/мин.

Время разливки ковшей:

Vрк160=160/1,2=133мин.

Vрк300=300/1,2=250мин

Указанные величины неприемлемы по технологическим причинам. Оптимальным является время разливки:

 ковш 160т. — 60мин. (Э.С.П.Ц.)

ковш 300т.— 90мин. (или 45 мин.), (конвертор).

Это означает, что надо увеличивать сечения кристаллизатора, а т.к. скорость разливки уменьшать нецелесообразно, то сечение увеличим за счет ширины.

Необходимое сечение:

ковш 160т.— (125∙125)∙133/60=34635мм. b=34635/125=277мм. Если примем высоту сечения а=130мм, то b=34635/10=266мм. Итак, сечение кристаллизатора 130∙265мм. ковш 300т. —(125∙125) ∙ 250/90=43402мм².  b= 43402/130=334мм. Сечение кристаллизатора: 130∙334мм.

Варианты.

Рассмотрим вариант парных ручьёв, т.е. в ручье разливки две заготовки, но с помощью одного привода. Такую машину можно назвать совмещенной. Для каждой заготовки свой кристаллизатор, своя секция вторичного охлаждения, но механизм качания для двух заготовок и ТПМ для двух заготовок. В промежуточном ковше для каждой заготовки свой дозатор (стопор).

 В таком варианте сечение кристаллизаторов будет: 

 ковш 160т.—130´132,5мм.

 ковш 300т.—130´167мм.

Сечение заготовки на входе в первую пару валков:

127´130мм., 127´164мм.

Сечение заготовок после выхода из последней пары валков:

 ковш 160т. — 105´130мм. 

 ковш 300т.— 105´164мм.

Скорость движения заготовок в последней паре валков:

 ковш 160т. Vзаг.= (130∙132,5/105∙130)∙3,5 = 4,4 м/мин.

 ковш 300т. Vзаг.= (130∙167/105∙164)∙3,5= 4,4 м/мин.

Машина с парными ручьями рассмотрена в одной из предыдущих глав. Здесь мы видим универсальность этого решения- оно может быть принято для ЭСПЦ и для конвертора

Возможная годовая производительность

Режим работы:

28 дней — в месяце непрерывно.

350 дней — годовой фонд рабочих дней.

350/28=12,5 циклов работы МНЛЗ по 28 дней.

Количество разлитой стали в цикле:

 ЭСПЦ (ск – 160) (24∙60/60)∙28∙160=107520 т.

 Конвертор (ск – 300) (24∙60/90)∙28∙300=134400 т.

Возможное годовое производство: ЭСПЦ 1075∙12,5=1344000 т/год

Конвертор 134400∙12,5=1680000 т/год

В ЭСПЦ скорее всего надо две печи на одну МНЛЗ, а в конверторном цехе для полной реализации возможностей конвертора (его цикл 45мин) надо две машины. Но тогда и производительность в конверторном цехе будет: 1680000∙2=3360000 т/год.

 

Расстояние по ручьям

Расстояние по осям парных ручьев, (по осям машин) примем 2550мм (см. предыдущую главу). Расстояние по осям ручьёв в машине примем с учётом габаритов кристаллизатора и секции вторичного охлаждения – 700мм (критическим является секция вторичного охлаждения)

Рис.81 Расстояние по ручьям в универсальной совмещенной сортовой МНЛЗ 

 Таким образом, мы предлагаем универсальную конструкцию машины с минимальным количеством оборудования и максимальной производительностью. Машина может иметь различные комбинации расположения ручьёв от одноручьевой одномашинной до шестиручьевой и трехмашинной. Если, например, в ЭСПЦ будут использовать стальковш ёмкостью 80т, то машина может быть трёхручьевой двухмашинной. А если в конверторном цехе ёмкость конвертора будет 150т и цикл плавки 45мин, то разливку всей конверторной стали можно осуществить на одной шестиручьевой трехмашинной МНЛЗ.

Стыковка с прокатным станком

Температура

Температура поверхности заготовки после порезки ее на МНЛЗ будет около 850°С, а средняя температура около 950°С.

Для того, чтобы заготовку можно было передать на прокатный стан, ее надо нагреть до 1150°С, то есть ∆Т = 200°С.

Нагревать заготовку до температуры прокатки целесообразно в проходной печи с шагающим подом.

Учитывая, что ∆Т относительно невелика, печь будет короткой.

Длина заготовки, подаваемой на прокат

Так как задний и передний конец заготовки идет в обрез, то чем длиннее заготовка, тем меньше отходов. Ограниченным являются размеры технологического пространства и количество оборудования, которого тем больше, чем длиннее заготовка.

Накопленный в решении таких вопросов опыт позволяет определить целесообразную длину заготовки – 12м.

Скорость перехода заготовки в первую клеть прокатного стана

Рассмотрим этот вопрос применительно к конверторному цеху.

Сечение исходной заготовки – 105х164мм;

Сечение конечного проката - 40х40мм;

Сечение первого проката – 80х80мм;

Соотношение площадей сечений:

Ограничением является скорость прокатки в последней клети (Ф40).

В практике сортопрокатных и заготовочных станов эта скорость не превышает – 7м/сек.

Прокатный стан состоит из 2-х групп клетей – первая группа катает Ф80, вторая группа из Ф80, катает Ф40.

Скорость входа в первую клеть второй группы:

VВХ2 =

Этой же величиной будет скорость транспортного рольганга между группами клетей.

Но для того, чтобы оторвать отрезанный прокат Ф80 и передаваемый на холодильник, надо, чтобы скорость выхода Ф80 из последней клети первой группы была, меньше 1,75м/сек примерно на 20%, что составит, 1,75·0,8 = 1,4м/сек. Тогда скорость ввода заготовки в первую клеть первой группы будет равна:

VВХ1 = .

Теперь проверим, достаточна ли эта скорость для ввода в первую клеть всех заготовок с 2-х МНЛЗ через две проходные печи.

Темп подачи заготовок в первую клеть:

t =

Темп подачи заготовок из каждой печи:

 t = 23·2= 46сек.

Заготовка после ТПМ движется со скоростью 4,4м/мин.

Время, которое у нас есть на передачу 6-ти заготовок в печь:

t = , т.е.

заготовки будут поступать в печь в темпе:

Получилось, что заготовки будут загружаться в печь в два раза чаще, чем из нее выгружаться.

Выход:

Увеличим скорость ввода в первую клеть до

0,52·

Тогда скорость на выходе проката в первую клеть второй группы

Возможны следующие варианты решения:

Увеличить скорость в последней клети второй группы до 3·4 = 12м/сек

Сохранить скорость в последней клети второй группы около 7м/сек, но сечение проката увеличить до 60х60мм.

После первой группы клетей во вторую передавать лишь каждую третью полосу, а две передавать на холодильник расположенный между группами клетей.

Первый вариант возможен, но потребует больших затрат на высокоскоростные привода вращения валов.

Из второго варианта следует, что для получения проката сечением меньше 60х60 нужен еще один прокатный стан и дополнительный нагрев.

Третий вариант возможен и целесообразен, если можно разделить производство Ф40 и Ф80 в отношении 1:2.

Экономические расчеты позволяют выбрать оптимальный вариант решения поставленной задачи.

Агрегат (НР+П):

сечение товарной заготовки - 150х150мм

емкость СК - 300т

количество плавок в сутки - 30

время разливки ковша -

Решение:

МНЛЗ

количество ручьев - 3

расстояние по ручьям - 2550

сечение литой заготовки - 160х620мм

максимально оправданная скорость

 разливки - 2,8м/мин.

технологический радиус - 14м

в 1 п. м - 0,75т/п.м.

Весовая скорость разливки:

- на один ручей - 2,11т/мин.

 - на три ручья - 6,33т/мин.

Время разливки ковша:

 -

 - емкость ПК - 60т.

 - время затвердевания

tЗАТВ = ()2 = ()2 = 7,6мин.

К=29

- длина жидкой лунки (Vр = 2,8м/мин)

LК = 2,8·7,6 = 21,28

- длина жидкой лунки VР = 3,0м/мин.

LК = 3·7,6 = 22,8м.

 - если увеличить Vр до 3м/мин, то сечение можно уменьшить до 160х580мм

После ТПМ установлены гидравлические ножницы.

Технологическая длина »50м.

Прокатный стан

Реверсивная сеть – 1000

Скорость прокатки – 2 м/с

Группа клетей – 700 непрерывной прокатки, 6 клетей

В - Г - В – Г – Г – В

Скорость входа заготовки в первую клеть – 2 м/с

Между реверсивной клетью и непрерывной группой установлены ножницы. После непрерывной группы установлены летучи ножницы и холодильник.

Технологическая длина ~100 м

Между МНЛЗ и прокатным станом установлена нагревательная печь с шагающими балками.

Комплекс

Общий вес технологического оборудования ~ 3500 т

Возможный ( максимальный) объем производства:

Qгод = nпл сут.× nсут. мес.× nраб. мес.

 Qгод=30× 28× 11× 300= 2,7×106т/год [по разлитой стали]

nпл сут – количество плавок в сутки

nсут. мес – количество рабочих суток в месяц

nраб. мес – количество рабочих месяцев (один месяц предусмотрен на полную остановку агрегатов)

Объем (годовой) продаж:

С= 2,7×106 ×300 ×0,95 ≈ 770 ×106 дол. США

300 – цена одной тонны проката в дол. США

0,95 – коэффициент выхода годного

Общи затраты на сооружение (ориентировочно) в дол. США

- стоимость технологического оборудования - 25× 106 

- строймонтаж - 60× 106

- другие расходы - 25× 106


На главную