zabika.ru 1 2 ... 11 12


Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ЦЕХОВ

Учебное пособие

для студентов металлургических специальностей

Павлодар

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта
Кафедра металлургии

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ЦЕХОВ
Учебное пособие

для студентов металлургических специальностей

Павлодар

Кереку

2011

УДК 669.168.013.001.63(075.8)


ББК 34.326-4я73

П79

Рекомендовано к изданию Ученым советом Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова
Рецензенты:

Сержанов Р. И. – кандидат технических наук, профессор Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова;

Нурмаганбетов Ж. О. – доктор технических наук, профессор, ректор Павлодарского государственного педагогического института;

Ибраев И. К. – доктор технических наук, профессор Инновационного Евразийского университета.
Составители: А. К. Жунусов, Н. С. Сембаев

П79 Проектирование ферросплавных цехов : учебное пособие для

металлургических специальностей / сост. : А. К. Жунусов, Н. С. Сембаев – Павлодар : Кереку, 2011. – 107 с.
ISBN
В данном учебном пособии изложены структура, содержание и порядок промышленного проектирования металлургических объектов.

Приведены проектные решения по выбору и расчету оборудования основных и вспомогательных ферросплавных цехов, а также краткое описание Аксуского завода ферросплавов и некоторых заводов СНГ.

Учебное пособие предназначено студентам ВУЗов специальности 050709 «Металлургия».

УДК 69.168.013.001.63(075.8)


ББК 34.326-4я73

ISBN
© Жунусов А. К., Сембаев Н. С., 2011

© ПГУ им. С. Торайгырова, 2011
За достоверность материалов, грамматические и орфографические ошибки ответственность несут авторы и составители

Введение
Развитие черной и цветной металлургии предопределяет коренное улучшение качества и увеличение выпуска эффективных видов металлопродукции, широкое техническое перевооружение предприятий важнейших народнохозяйственных отраслей. Решение этих проблем непосредственно связано с ускоренным развитием производства ферросплавов на основе расширения минерально-сырьевой базы, создания высокоэффективных замкнутых безотходных и малоотходных технологий и др. Научно-технический и экономический потенциал металлургии определяется уровнем теоретической и профессиональной подготовки инженерных кадров и практическим использованием результатов научных исследований. Поэтому, в решении указанных задач видное место отводится высшей школе.

В последние годы получили дальнейшее развитие фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования электроферросплавных процессов; внедрены в производство принципиально новые технологические процессы получения и рафинирования ферросплавов; успешно эксплуатируются более совершенные электропечи и электротермическое оборудование, введены новые нормативные документы на ферросплавную продукцию, решены проблемы комплексного использования сырья и охраны окружающей среды.

Ферросплавная промышленность производит 150 различных видов и марок простых и сложных ферросплавов, в которые отдельно или в различном сочетании входят – 25 элементов. К ним относится большинство легких (Al, Ва, В, Са, Mg, Sr, Тi), часть редких и рассеянных (V, W, Се, Y, Мо, Nb, Та, Sc), тяжелых (Со, Мn, Ni, Cr) металлов, а также неметаллов (Si, Р, Se, Те и N).

В истории развития производства ферросплавов выделяются два периода. В начале XIX века ферросплавы из руд получали только в доменных печах. В связи с развитием электроэнергетики в начале ХХ века получило распространение производство ферросплавов в электропечах. В настоящее время основное количество ферросплавов получают в дуговых электропечах с использованием в качестве восстановителей углерода, кремния и алюминия. Явление электрической дуги было открыто русским ученым проф. В. В. Петровым в 1802 г., впервые обосновавшего воз-можность и эффективность использования электрической дуги как источника тепла для осуществления восстановительных процессов. В 1859 г. акад. Н. Н. Бекетов теоретически и экспериментально показал воз-можность получения металлов и сплавов алюминотермическим методом.


История зарождения электроферросплавной промышленности связана со строительством и пуском 12 августа 1910 г. первого электроферросплавного завода «Пороги» на Урале (г. Садка).

Электропечи питались энергией непосредственно от генератора через систему шин и гибких кабелей, электрический режим работы был постоянным. Применялись графитированные электроды сечением 400×400 мм., позже завод накопил опыт работы печей с использованием самообжигающихся электродов. Начиная с 1910 г. в этих печах выплавляли ферросилиций, высокоуглеродистый ферромарганец, высокоуглеродистый феррохром, карбид кальция, карбид кремния и другие ферросплавы.

Хотя по масштабам производства первый и единственный в дореволюционной России электроферросплавный завод «Пороги» не мог удовлетворить потребность промышленности в ферросплавах, однако он сыграл значительную роль в подготовке кадров для ферросплавных заводов страны. В годы первой пятилетки сооружались заводы ферросплавов в городах Челябинске, Запорожье, Зестафони и Липецке.

В последующие годы быстро рос объем производства традиционных и осваивалась выплавка новых комплексных ферросплавов. Необходимость их получения вызвана бурным развитием производства и ростом потребления жаропрочных, коррозионностойких и других сталей и сплавов специального назначения. Новых рубежей электроферросплавная промышленность достигла в 30-е годы 20 века по специальным сталям.

Перед началом Великой Отечественной войны страна не только отказалась от импорта ферросплавов, но и превратилась в одного из крупнейших в мире экспортеров. В 1966 г. по производству и экспорту ферросплавов СССР занял первое место в мире. В 80-е годы производительность ферросплавов достигла 4,5 млн. т. С распадом СССР выплавка ферросплавов в странах СНГ сократилась.

Ферросплавные заводы выпускают широкий сортамент продукции, для производства которых используются различные методы пирометаллургической и гидрометаллургической переработки сырья. Поэтому каждый завод ферросплавов и даже ферросплавный цех не является простым повторением других заводов, а существенно отличается по специализации и номенклатуре выпускаемой продукции, компоновке и техническому оснащению. Это и определяет большое разнообразие оборудования, применяемого на ферросплавных заводах.

Ферросплавы сплавы железа с разными элементами (хромом, кремнием, марганцем, кальцием, молибденом, вольфрамом, никелем и др.) или сплавы с несколькими ведущими элементами. Ферросплавы применяют для раскисления, десульфурации и легирования сталей с целью улучшения их физико-механических свойств или придания им специальных свойств, для увеличения коррозионной стойкости, жаропрочности, износостойкости, твердости и прочности деталей машин и механизмов, инструментов и стальных конструкции. Производство ферросплавов играет в черной металлургии значительную роль. Черная металлургия преимущественно для производства качественных и специальных сталей потребляет 50 % мировой добычи хромовой руды, марганцевой 85 %, ванадиевой 96 %, молибденовой 95% и вольфрамовой руд 98 %. Первая печь по производству ферросплавов была запущена на Челябинском ферросплавном заводе в 1930 г. В 1933 г. Были запущены Запорожский (Украина) и Зестафон-ский (Грузия) заводы ферросплавов. Затем в период 1941 по 1944 г. г. были запущены Ключевский, Чусовский, Кузнецкий, Актюбинский заводы ферросплавов. Далее с расширением и реконструкцией действующих предприятий вводятся Серовский (1958 г.), Стахановский (1962 г.), Никопольский (1966 г.) Украина, Аксуский заводы (1968 г.). Электроферро­сплавы производятся также в цехах России Чусовского металлурги­ческого завода, Новолипецкого металлургического комбината и НПО «Тулачермет». В Казахстане также развивается ферросплавная промышленность, где можно отметить Темиртауский металлургический завод который производит ферромарганец производительностью 50 тыс. тонн в год, Таразский металлургический завод (на базе ХИМПРОМа) производящие силикомарганец, ОАО «АиК» в г. Экибастузе производящие ферросиликоалюминий (5 тыс. т/год).

В наследство от плановой экономики бывшего Союза Республике достался Жайремский ГОК и Донской ГОК по добыче и обогащению минерального сырья и два ферросплавных завода – Актюбинский и Аксуский. Основной товарной продукцией на этих двух заводах до перестройки были хромистые и кремнистые ферросплавы. В то же время в Казахстане не было организовано производство такой важной высоколиквидной ферросплавной продукции как марганцевые ферросплавы, потребных для выплавки качественных сталей, в том числе специальных легированных, а марганцеворудное сырье Жайремским ГОКом поставлялось в Россию, Украину и Грузию.


Важнейшей задачей в промышленности Казахстана являлось освоение местного марганцевого минерального сырья в металлургии с организацией впервые в Республике выплавки марганцевых сплавов, без которых невозможно обеспечение народнохозяйственного комплекса качественными видами металлопродукции.

В Казахстане имеются все возможности по созданию и развитию собственного производства качественных (низкофос-фористых) марганцевых ферросплавов из местного минерального сырья: помимо отмеченной выше мощной сырьевой базы, металлургическая отрасль обладает недогруженными мощностями электротермического производства; достаточным заделом научно-технологических разработок по производству сплавов марганца из казахстанского сырья; квалифицированными инженерно-техническими и рабочими кадрами по электрометаллургии. К тому же в Казахстане получили наиболее выгодное развитие энергоемкие виды производств, каковым является ферросплавное производство, благодаря мощному Экибастузскому топливно-энергетическому комплексу, обеспечивающему весь центральный регион дешевой электроэнергией.

В данное время научно-исследовательские работы по возможности выплавки ферросплавов из различных руд Казахстана ведут научные сотрудники Химико-Металлургического института (г. Караганда).

Большой вклад в развитие теоретических основ и разработку технологии плавки комплексных ферросплавов внесли ученные Казахстана Е. А. Букетов, М. И. Друинский, В. И. Жучков, Т. Г. Габдуллин, Т. Д. Такенов, С. О. Байсанов, М. Ж. Толыбеков, А. А. Акбердин, В. П. Малышев, В. И. Кулинич и многие другие.


1 Цели и задачи проектирования
1.1 Исходные материалы для проектирования

При разработке проектов существует пять групп материалов:

Результаты обобщения передового отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации объекта:

  1. результаты научно–исследовательских работ, конструктор-ских разработок и изобретений по рассматриваемой технологии и применяемому оборудованию;


  2. законы;

  3. нормативные материалы и правила;

  4. типовые проекты.

Первая и вторая группы материалов готовятся на основании научной и технической разовой и периодической литературы с привлечением отраслевых информационных центров НИИ и ВУЗов, результатов НИР выполненных в стране и за рубежом за последние 5-10 лет. При этом обеспечивается прогрессивность, высокая экономическая эффективность проектных решений, улучшений условий труда, надежные решения экологических вопросов.

Третья группа включает Законы РК, указы Президента, Постановления Правительства, Государственные и региональные схемы размещения и развития отраслей. Основные направления проектирования предприятий отрасли, государственные стандарты и технические условия на сырье, готовую продукцию и некоторое оборудование. Эти материалы служат основой для принятия решения о проектировании, обоснования места строительства и объема производства.

Четвертая группа включает общегосударственные строительные нормы и правила (СНиП):

  1. санитарные нормы проектирования промышленных предприя-тий, сметные нормы и правила;

2) общегосударственный каталог типовых строительных конструкций, каталоги на вес виды оборудования и приборы; ведомственные каталоги для специальных видов строительства, которые регламентируют нормы строительного проектирования зданий и сооружений, организацию строительных работ, нормы общего назначения (сантехники, противопожарные, электро-безопасность, освещение), нормы технологического проектирования (НТП).

НТП разрабатывается головными отраслевыми проектными организациями (ГИПРОСТАЛЬ, ГИПРОМЕЗ), утверждается высшей административной структурой, согласовываются с комитетом по строительству и пересматриваются каждые 5 лет.

Прогрессивность норм заключается в применении новейших достижений науки и техники, отвечающих лучшим мировым уровням; снижении сметной стоимости и сокращении сроков строительства предприятий; создании нормальных и безопасных условий труда; обеспечении рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.


НТП включают:


  1. фонды времени и режим работы оборудования;

  2. нормы размещения оборудования и их габаритные размеры;

  3. нормы расхода и требования к параметрам и качеству сырья, топлива, энергетических ресурсов и вспомогательных материалов;

  4. нормы запасов сырья, топлива, готовой продукции;

  5. нормы складских, бытовых, вспомогательных и других помещений;

  6. фонд времени, режим работы и штаты;

  7. категорию производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности;

8) уровень автоматизации и механизации технологических процессов;

9) уровень использования основного оборудования; себестоимость продукции, производительность труда, удельные капитальные вложения, рентабельность производства, срок окупаемости капитальных вложений;

10) уровень специализации и кооперирования производства, материалоемкость продукции.

В пятую группу входят типовые проекты цехов, зданий, сооружений и агрегатов, прошедшие надежную проверку в промышленности, отвечающие современному уровню производства, позволяющие существенно сократить сроки проектирования и строительства, затраты на сооружение объектов.


    1. Цели и задачи проекта

Целью проекта является разработка и осуществление четырех направлений:

- строительство нового предприятия;

- расширение действующего предприятия;

- реконструкция устаревшего предприятия;

- техническое перевооружение действующего предприятия.

Строительство нового предприятия – осуществляется на новых площадках, на основании Постановления Правительства (Министерства) по впервые утвержденному в установленном порядке проекту. Это направление представляет собой экстенсивный путь развития, наиболее дорогой и длительный из возможных путей увеличения объема производства.

Расширение действующего предприятия – заключается в строительстве по новому проекту основных цехов второй и последующих очередей развития этого предприятия, в достройке существующих основных цехов, в увеличении объемов действующих вспомогательных производств, коммуникаций на территории предприятия или примыкающих площадках. Целью является увеличение мощности предприятия, объема производства продукции с повышением технико–экономических показателей производства. Этот путь, также является экстенсивным развитием и приводит к неоправданной концентрации производства, образованию диспропорций в территориальном развитии, нерациональным грузопотокам внутри республики.


Реконструкция устаревшего предприятия – направлена на полное или частичное переоборудование и переустройство производства с заменой устаревшего оборудования, механизацией и автоматизацией производства, расширение сортамента выпускаемой продукции и улучшение их качества. К реконструкции относится изменение профиля предприятий, а также строительство новых цехов той же мощности и назначения взамен ликвидируемых. При реконструкции должно обеспечиваться резкое улучшение условий труда и охраны окружающей среды в более короткие сроки по сравнению с первыми двумя направлениями. В настоящее время, когда многие отрасли промышленности достигли насыщения по объему производства, необходимо первоочередное внимание уделить качественным показателям, предпочтение отдавать ресурсосберегающим и экологически безвредным технологиям и агрегатам, обеспечивающим высокую эффективность и улучшение условий труда. Это интенсивный путь развития, обеспечивающий при меньших затратах наиболее эффективное использование капитальных вложений.



следующая страница >>