78067

Влияние выпуска чугуна по леткам на его химсостав и количество

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Металлическое железо как продукт восстановления рудных материалов появляется в нижней части шахты печи и распаре в твердом состоянии в виде губчатого железа. Поскольку в доменной печи значительный избыток углерода, получение чистого железа даже в начальный момент его появления практически невозможно.

Русский

2015-02-07

2.03 MB

3 чел.

Аннотация

В данной дипломной работе «Влияние выпуска чугуна по леткам на его химсостав и количество» рассмотрено влияние различного количества дутья по фурмам на выход чугуна по леткам и его химический состав.

Данная дипломная работа включает в себя:

57 страниц, 10 таблиц, 15 рисунков, 5 разделов, 40 математических формул.

 

Содержание:

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Механизмы образования чугуна в доменном процессе

1.2 Требования к химическому составу чугуна

1.3 Влияние давления в доменной печи на состав чугуна

Выводы

2. Способы определения расхода дутья по фурмам доменной печи

2.1 Методика, основанная на решении системы уравнений

2.2 Методика определения расхода дутья по каждой фурме «Криворожсталь»

2.3 Методика с усредненным коэффициентом сопротивления

2.4 Методика Киевского университета автоматизации

2.5 Методика с использованием информации об изменении температуры воды, идущей на охлаждение фурмы

2.6 Методика с использованием головки сопла в качестве калориметра

3. Определение расхода дутья по каждой фурме по существующим методикам и его влияние на состав и выход чугуна

4. Экономическая часть

4.1 Технико-экономическое обоснование дипломной работы

4.2 Сетевой график выполнения дипломной работы

4.3 Расчет затрат на проведение исследовательской работы

5. Безопасность труда

5.1 Электробезопасность

5.2 Микроклимат

5.3 Шумовое воздействие

5.4 Безопасность при отборе проб и работе с фурменными приборами

Список использованной литературы


Введение

Доменный процесс на сегодняшний день основной способ переработки железорудного сырья. Известно, что доменная печь работает по принципу противотока. В результате подачи дутья в горне доменной печи возникает давление, за счет которого происходит движение газов вверх через столб шихтовых материалов. Расход дутья и скорость его истечения из фурм имеет большое влияние на количество образовавшихся газов и их распределение по сечению печи. Правильная организация противотока газов и шихты доменной печи определяет высокую степень использования химической энергии газов, влияет на качество жидких продуктов плавки, расход кокса и производительность по чугуну. Определения расхода дутья по каждой фурме, а также изучение его влияния на химический состав и выход чугуна, является актуальной задачей, так как такие исследования позволят точно определять и контролировать расходы дутья по фурмам без потери однородности состава продуктов плавки, выпускаемых из разных леток. Это информация облегчит работу по корректировке расхода газа по каждой фурме, что в свою очередь позволит выровнять температурно-тепловой режим печи. Применение этих управляющих воздействий позволит сократить расход дорожающего кокса, увеличить производительность и интенсивность доменной печи.

1. Литературный обзор

1.1 Механизмы образования чугуна в доменном процессе

Металлическое железо как продукт восстановления рудных материалов появляется в нижней части шахты печи и распаре в твердом состоянии в виде губчатого железа. Поскольку в доменной печи значительный избыток углерода, получение чистого железа даже в начальный момент его появления практически невозможно. При зондировании доменных печей в пробах из шахты печи обнаруживают металлическое (губчатое) железо [1], содержащее уже около 1% углерода. По мере опускания материалов в доменной печи, их восстановления и дальнейшего нагрева губчатое железо растворяет в себе углерод в возрастающем количестве. При этом температура его плавления снижается, металл плавится и в виде капель стекает в горн. Окончательный состав чугуна формируется в горне доменной печи.

В соответствии с диаграммой состояния системы железо-углерод образующееся в результате восстановления при температурах ниже 1130 °С железо находится в твердом состоянии в виде губчатого. Поры между частичками железа в кусках этой губки частично заполнены пустой породой. При температурах около 1000-1150°С происходит интенсивное науглероживание железа. Наиболее вероятно оно идет по реакции [2]

3Fe + 2СО = Fe2C + СО2 + Q  (Q = 180,493 МДж)    (1)

Необходимо учитывать, что при этих температурах (1000-1150 °С) образующийся по реакции (1.1) диоксид углерода (СO2) взаимодействует с углеродом по известной уже реакции: СО + С = 2СО. В этом случае процесс науглероживания железа происходит по суммарной реакции

3Fe + С = Fe3C      (2)

Как видно, в конечном счете для науглероживания железа затрачивается углерод кокса или углерод, выделившийся по реакции Белла-Будуара: 2СО = = СО2 + С. Но непосредственное науглероживание железа углеродом кокса возможно только тогда, когда железо находится в жидком состоянии.

Таким образом, науглероживание железа в доменных печах, как и прямое восстановление оксидов железа, происходит с помощью газовой фазы.

Окончательное содержание углерода в чугуне зависит от устойчивости карбидов, которая во многом определяется наличием в чугуне примесей марганца, хрома, фосфора, ванадия и др. Из этих примесей Mn, Сг, V являются карбидообразующими элементами, т. е. связывают в карбиды дополнительное количество углерода и тем самым способствуют увеличению его содержания в чугуне. Кремний, фосфор, медь, напротив, способствуют снижению содержания углерода в чугуне. Это связано с тем, что, например, кремний образует силициды железа (Fe3Si, Fe3Si2, FeSi, FeSi2), а фосфор - фосфиды железа (Fe2P, Fe3P, FeP). Они вытесняют железо из карбидов и связывают его в эти соединения. Так в ферросилиции содержание углерода составляет 1,5-2,0%, а в литейном чугуне 3,5-4,0 %, т. е. меньше, чем в передельном чугуне.

Как только содержание углерода в железе станет равным 4,3%, при температуре 1130 °С образуются эвтектика и первые капли жидкого чугуна. Стекая по кускам еще не науглероженного губчатого железа и кокса, они растворяют и железо, и углерод. Процесс образования чугуна при этом ускоряется.

Размер капель чугуна, стекающего по кускам, определяется его плотностью и поверхностным натяжением на границе раздела чугун-газ. Схема образования капли чугуна на поверхности куска рудного материала представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема образования капли чугуна [3]

Критический размер (диаметр) капли, отрывающейся от твердого куска рудного материала, можно определить из следующего уравнения:

     (3)

Левая часть этого равенства равна массе образующейся капли, стремящейся оторвать ее, а правая - силе поверхностного натяжения, стремящейся удержать каплю. Как только масса превысит силу поверхностного натяжения, происходит отрыв капли. Из равенства (1.3) диаметр капли

,       (4)

где  - диаметр капли;

ρ - плотность чугуна;

δ - поверхностное натяжение на границе чугун-газ;

g - ускорение силы тяжести.

Плотность и поверхностное натяжение чугуна зависят от его состава и температуры. Плотность его составляет примерно 6,8-7,0 г/см3, а поверхностное натяжение 0,92-1,11 Н/м. Чугун является сравнительно подвижной жидкостью, имеющей на выпуске вязкость (1,5-3,5)10-3 Па·с. Поэтому он, образуя сравнительно небольшие капли, довольно быстро стекает по кускам кокса вниз. В процессе стекания в чугун переходят восстанавливающиеся фосфор, марганец, кремний, сера и другие элементы. При этом количество чугуна возрастает. Прирост чугуна описывается уравнением:

  (5)

Когда чугун проходит перед фурмами в верхней части горна, где происходит горение топлива и присутствует кислород дутья, он окисляется. Окисляются примеси (кремний, марганец, фосфор) и частично железо:

Si + O2 = SiO2 + Q1     (6)

Мn + 0,5O2nО + Q2     (7)

2Р + 2,5O2 = Р2O5 + Q3     (8)

Fe + 0,5O2 = FeO+Q4     (9)

Окислившеся элементы переходят в шлак. При этом и чугун, и шлак разогреваются за счет высоких температур в зоне горения и за счет тепловых эффектов реакции окисления. Однако как только капли чугуна и шлака пройдут окислительную часть фурменной зоны, они вновь попадают в восстановительную атмосферу, и при стекании их по раскаленным кускам кокса окислившиеся элементы быстро восстанавливаются по соответствующим реакциям прямого восстановления. Когда капли чугуна проходят через слой шлака в горне печи ниже воздушных фурм, из него удаляется сера.

Следует учесть, что когда капли чугуна стекают по кускам кокса в слое шлака, они могут сливаться, так как в слое шлака размер капель определяется несколько другим равенством и зависит от поверхностного натяжения на границе чугун-шлак и от разницы плотностей чугуна и шлака.

Указанные изменения химического состава чугуна схематично показаны на рисунке 2. В результате всех рассмотренных процессов устанавливается конечный состав чугуна, который скапливается в нижней части горна - металлоприемнике. Как показано ранее, он зависит от состава шихты, нагрева печи, количества и состава (основности) шлака. Меняя эти параметры, можно менять состав получаемого чугуна.

Рисунок 2. Изменение состава чугуна при опускании его в нижней части печи [3]

1.2 Требования к химическому составу чугуна

Чугун – сплав Fe, содержащий больше 2,0% углерода (обычно от 2,0 до 4,6%) [4]. Важнейшей характеристикой качества и свойств чугуна являются его химический состав, однородность состава, количество неметаллических включений и растворенных газов

В зависимости от назначения чугуны разделяются на [5]:

  1.  передельные – предназначенные для дальнейшего пердела в сталь или для переплавки в чугунолитейных цехах для производства отливок;
  2.  литейные – используемые для получения отливок из чугуна;
  3.  доменные ферросплавы – применяются в качестве раскислителей при производстве стали.

Передельный чугун для сталеплавильного производства изготавливают марки П1 и П2. В табл. 1, 2 представлен химический состав передельных                чугунов [6].

Стандарт на предельные чугуны не нормирует содержание                 углерода [7], хотя этот элемент важен не только для доменной плавки, но и для сталеплавильного процесса Количество углерода в чугуне зависит от температуры и парциального давления СО в газовой среде, а также от содержания кремния, марганца и фосфора. Перевод доменной печи на низкое давление колошниковых газов (например, из-за неудовлетворительного состояния засыпного устройства) сопровождается снижением содержания углерода в чугуне на 0,2-0,25% и ростом количества серы. В передельном чугуне, содержащем до 1,0% кремния, количество углерода обычно возрастает благодаря одновременному увеличению температуры и степени насыщения им металла.

.


Таблица 1. Чугун передельный (ГОСТ 805-80)

Массовая доля, %

Марка

Mn

P, не более

S, не более

чугуна

Si

группы

классы

категории

I

II

III

IV

A

Б

В

I

II

III

IV

V

111

св. 0,5до 0,9 вкл.

до 0,5 вкл.

св.0,5 до 1,0 вкл

св.1,0 до 1,5 вкл

-

0,1

0,2

112

до 0,5вкл.

до 0,5 вкл.

св.0,5 до 1,0 вкл

св.1,0 до 1,5 вкл

-

0,1

0,2

0,3

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

ПЛ1

св. 0,9до 1,2 вкл.

до 0,3 вкл.

св.0,3 до 0,5 вкл

св.0,5 до 0,9 вкл

св. 0,9 до 1,5вкл

0,08

0,12

12

ПЛ2

св. 0,5до 0,9 вкл.

до 0,3 вкл.

св.0,3 до 0,5 вкл

св. 0,5 до 0,9 вкл

св. 0,9 до 1,5 вкл

0,08

0,12

Таблица 2. Чугун передельный фосфористый (ГОСТ 805-80)

Массовая доля, %

Марка

Mn, не более

S, не более

Класс

чугуна

Si

группы

категории

А

Б

В

I

II

III

I

II

III

P

As, не более

P

As, не более

P

As, не более

ПФ1

св. 0,9 до 1,2 вкл.

от 0,3

св. 0,7

св. 1,5

ПФ2

св. 0,5 до 0,9 вкл.

1,0

1,5

2,0

0,03

0,05

0,07

до 0,7

0,10

до 1,5

0,15

до 2,0

0,20

ПФ3

до 0,5 вкл.

вкл.

вкл.

вкл.


1.3 Влияние давления в доменной печи на состав чугуна

Повышение давления в доменной печи неблагоприятно сказывается [8] на ходе реакций (по Р. Хенеру), сопровождающихся увеличением объема газовой фазы:

SiО2 + 2С = Si + 2СО       (10)

МnО + С = Мп + СО      (11)

CaO + S + С = CaS + СО     (12)

смещая их равновесие влево. При удвоении парциального давления СО в горне и при том же составе шлака в чугун будет переходить 1/1 прежнего количества кремния, 1/2 марганца и вдвое больше серы.

Исследовния В. Л. Покрышкина, проведенные в 1954 г. на доменных печах № 1 и 2 завода «Азовста ль», когда печи работали как на обычном, так и на различных уровнях повышенного давления, качественно подтвердили это предположение в отношении восстановления кремния и марганца, но понижение содержания их в чугуне было меньше предсказанного Р. Хенером (рисунок 3, 4). Первичными данными служили анализы чугуна по выпускам и показатели работы печи за предшествующие выпуску 4 ч. Состав шихты и ее компонентов в период исследования практически не менялся; ровный ход печей способствовал получению достоверных данных. Для устранения влияния температуры горна и основности шлака все полученные на доменной печи № 2 данные (по 1154 выпускам) были распределены на три группы по содержанию марганца в чугуне и основности шлака, соответствующие определенным температурным условиям.

Рисунок 3. Частотные кривые содержаний кремния в чугуне при обычном и повышенном давлении газов:

а – избыточное давление дутья 111- 120 кПа; б – избыточное давление дутья 181- 190 кПа [8]

Как видно из рисунка 4, с увеличением избыточного давления дутья на               110 кПа, содержание кремния в чугуне уменьшилось на 0,45-0,50%, т. е. примерно в два раза. Среднее понижение содержания кремния на каждые              10 кПа повышения давления было одинаковым для всех трех групп выпусков и составило 0,036%. Примерно такие же результаты были получены и на доменной печи № 1. Обработка данных за 1952 г. по доменной печи № 3 Криворожского завода, выплавлявшей литейный чугун, показала, что при повышении избыточного давления дутья со 100 до 180 кПа содержание кремния в чугуне снизилось с 3,2 до 2,8% или в среднем на 0,05% на каждые 10 кПа повышения давления. Понижение [Si ] было, таким образом, примерно в 1,5 раза больше установленного на заводе «Азовсталь» при выплавке передельного чугуна, но относительная величина его - значительно меньше.

Рисунок 4. Зависимость содержания кремния в чугуне от давления газа (доменная печь № 2 завода «Азовсталь»);

а, б, в - содержание кремния в чугуне I, II и III групп выпусков;                                    г, д, е - содержанке марганца в чугуне I, II и III групп выпусков [8]

Влияние давления на восстановление марганца оказалось гораздо более слабым; при повышении избыточного давления дутья со 100 до 210 кПа содержание марганца в чугуне понизилось с 2,05 до 1,9%.

С увеличением давления дутья до 210 кПа понижалось также содержание серы в чугуне - примерно на 0,03 для всех трех групп выпусков (при работе на обычном давлении содержание серы в выпускаемом из доменных печей чугуне поддерживалось на заводе «Азовсталь» на уровне 0,10-0,14 %, в расчете на его десульфурацию марганцем в ковшах и в миксере по пути следования к потребителям). Понижение содержания серы в чугуне при работе на повышенном давлении объясняется более ровным ходом доменных печей, а также уменьшением количества ее в шихте в результате некоторого понижения расхода кокса.

Выявлено значительное (на 0,4-0,5%) увеличение содержания углерода в чугуне при повышении давления дутья в указанных выше пределах. В работе В. Л. Покрышкина [8] это объясняется усиленным науглероживанием губчатого железа сажистым углеродом, количество которого при повышении давления газов резко возрастает.

Понижение содержания кремния в чугуне при увеличении давления должно сопровождаться повышением его температуры, так как сбереженное при меньшем восстановлении кремния тепло передается жидким и газообразным продуктам плавки. По его расчетам повышение температуры чугуна при увеличении давления дутья в 1,5 раза должно составить для различных видов чугуна 32-40 °С. Повышение температуры ослабляет понижающее влияние давления на содержание кремния в чугуне и способствует его десульфурации.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что повышение давления газов способствует получению малокремнистого передельного чугуна и «затрудняет» выплавку чугуна с высоким содержанием кремния и марганца. Эти затруднения преодолеваются, однако, путем некоторого повышения расхода кокса и понижения производительности. На практике поэтому «затруднения» остаются незамеченными и, наоборот, на некоторых заводах (Череповецкий, Новолипецкий) наибольший технико-экономический эффект от повышения давления газов отмечался именно при выплавке литейного чугуна. Можно было бы ожидать, что рассматриваемое скрытое влияние давления на состав чугуна всплывет на поверхность при выплавке ферромарганца, выразившись в высоком содержании МnО в шлаке. В действительности, на доменных печах, выплавляющих 72%-ный ферромарганец при избыточном давлении газа на колошнике 80-100 кПа (печь № 1 Краматорского завода, № 1 завода «Запорожсталь», № 2 Коммунарского завода), содержание МnО в шлаке находится в пределах 6-8%, будучи более низким, чем на печи № 2 Косогорского завода, работающей на обычном давлении.

Выводы:

1. К передельному чугуну предъявляются высокие требования к стабильности химического состава, соблюдение которых облегчает сталеплавильный передел и улучшает качество стали.

2. Повышенное давление газов в доменной печи способствует получению малокремнистого передельного чугуна. На практике повышение избыточного давления дутья со 100 до 180 кПа приводит к снижению кремния [8] с 3,2 до 2,8% (в среднем на 0,05% на каждые 10 кПа). Однако, путем повышения расхода кокса этот эффект можно компенсировать.

3. Увеличение давления дутья способствует снижению содержания серы в чугуне, что модно объяснить более ровным ходом доменного процесса и снижением расхода кокса.


2. Способы определения расхода дутья по фурмам доменной печи

Известно, что правильная организация противотока газов и шихты доменной печи определяет высокую степень использования и химической энергии газов, влияет на качество жидких продуктов плавки, расход кокса и производительность по чугуну. Определение расхода дутья по каждой фурме позволяе контролировать расходы дутья по фурмам, корректировать расход газа, что в свою очередь позволит оказывать оперативное воздействие на температурно-тепловой режим, сократить расход кокса, а также увеличить интенсивность доменной плавки и производительность печи.

Существует несколько методик определения расхода дутья:

  1.  Методика, основанная на решении системы линейных уравнений.
  2.  Методика определения расхода дутья по каждой фурме «Криворожсталь».
  3.  Методика с усредненным коэффициентом сопротивления.
  4.  Методика Киевского университета автоматизации.
  5.  Методика с использованием информации об изменении температуры воды, идущей на охлаждение фурмы.
  6.  Методика с использованием головки сопла в качестве калориметра.

.

2.1. Методика, основанная на решении системы линейных уравнений

Рис 5. Технологическая схема, реализации системы контроля расхода дутья по фурмам:

1 – фурмы.;2 – доменная печь; 3 – первичный преобразователь; 4 – дифманометр; 5 – регистрирующий прибор; 6, 7 – отборы статического давления; 8, 9 – дифманометры; 10 – блок определения коэффициентов сопротивления; 11, 12, 14 – входы; 13 – блок контроля расходов горячего дутья; 15 – регистрирующий прибор; 16 – блок сравнения измеренного дутья расхода дутья; 17, 18, 19 связь

Устройство для измерения расхода горячего дутья (рис. 5) через фурмы 1 доменной печи 2 содержит первичный преобразователь 3 для измерения общего расхода горячего дутья, который через импульсные трассы соединен с дифманометром 4. Дифманометр 4 дутья соединен электрически с вторичным регистрирующим прибором 5. Отборы 6 и 7 статического давления, например, в кольцевом воздухопроводе в каждой гляделке подвижного колена фурменного прибора соединены импульсными трассами с соответствующими дифманометрами 8 и 9. Дифманометры 8 и 9 и вторичный прибор 5 соединен с тремя блоками. Блок 10 - блок определения коэффициентов сопротивления каждого измерительного участка. Входы 11 блока 10 соединены с дифманометрами 8 и 9 фурменных приборов,              вход 12 – с вторичным прибором 5. В этом блоке определяют коэффициенты сопротивления каждого измерительного участка, решая систему уравнений баланса (количество уравнений в системе равно количеству воздушных фурм на доменной печи) [9]

   (13)

где , , … – общие объемные расходы горячего дутья в последовательно проведенных замерах, равных числу воздушных фурм n;

,, … - коэффициенты сопротивления каждого измерительного участка (каждого фурменного прибора);

 , … , , … – перепады давления горячего дутья на каждом измерительном участке, в каждом замере.

Блок 10 позволяет непрерывно контролировать изменение коэффициентов сопротивления каждого измерительного участка. В данном случае коэффициенты  – из неизвестной величины становятся известной величиной. В блоке 13 контроля расходов горячего дутья через фурмы, используя значения коэффициетов сопротивления каждого измерительного участка, полученные в блоке 10, и замеренные перепады давлений на каждом измерительном участке, поступающие на входы 14, определяют значения расходов горячего дутья через каждую воздушную фурму доменной печи по выражению (). Выход блока 13 соединен с многоточечным регистрирующим прибором 15 и вычислительным блоком, а связью 17 с блоком 16 сравнения измеренного расхода дутья в общем воздухопроводе с суммарным расходом через все фурмы. Выход блока 16 соединен обратной связью 19 с входом блока 10 контроля коэффициентов сопротивления измерительных участков элементов фурменных приборов и обратной связью 18 с входом блока 13 контроля расхода горячего дутья через фурмы

2.2 Методика определения расхода дутья по каждой фурме «Криворожсталь»

Методика определения расхода дутья на каждую отдельную воздушную фурму доменной печи (Qi) основана на разделении общего расхода дутья на печь (Qпечь) пропорционально доле потери напора между кольцевым воздухопроводом (Р1) и отдельной фурмой (Р2) [10], т.е.:

,      (14)

в суммарных потерях напора на все фурмы (). Уравнение для расчета расхода дутья на каждую отдельную фурму имеет вид:

,     (15)

Данная методика проста, но не учитывает того факта, что расход дутья пропорционален не , а корню квадратному из этого параметра. В связи с чем точность такого расчета остается под вопросом.

2.3 Методика с усредненным коэффициентом сопротивления

Отталкиваясь от известной формулы определения расхода дутья:

,       (16)

где   - перепад давления, Па;

Q – расход дутья на i-ой фурме, м3/мин;

k – постоянный коэффициент, зависящий от диаметра фурмы, материала и конструктивных особенностей фурменного прибора;

р1 – давление дутья в фурме, Па;

р2 – давление дутья в кольцевом воздухопроводу, Па.

Методика осуществляется следующим образом. Практика показывает, что для контроля расхода горячего дутья через фурмы достаточно знать не ki, а некоторое среднее значение kср. Фактическое число функционирующих каналов от фурменных приборов определяется оператором по показаниям стандартных измерителей перепада давления. При отклонении от нормы указанных показаний (уход к нулю, зашкаливание и прочее) оператор отключает тот или иной прибор. В таких случаях, для повышения надежности расчетов предусмотрен специальный коэффициент . Причина ввода этого коэффициента в том, что в условиях работы, датчики давления могут выходить из строя и контроль по этой фурме будет невозможно до устранения неисправности. С этой целью предусмотрен задатчик отношения , соответственно редактируется операция .

,      (17)

где Qпечь – расход дутья на печь;

- частные перепады давления, между кольцевым воздухопроводом и фурменным прибором.

Расход дутья по каждой фурме определяется из следующей зависимости:

    (18)

2.4 Методика Киевского университета автоматизации

Доменная печь оборудована n воздушными фурмами. Относительная погрешность измерений перепадов давления и общего расхода составила 1 и 2 % (h=1% и =2%). Массив данных содержит m измерений перепадов давлений () на каждом фурменном приборе и соответствующие им значения общего расхода горячего дутья (). С учетом полученных значений составляют систему балансовых уравнений, которую затем методом трансформации Гауса приводят к виду [11]:

 (19)

где , ,  ij=1,2…n.

После этого определяют коэффициент разбаланса расхода горячего дутья по формуле:

  (20)

Затем суммируют полученное значение коэффициента разбаланса с диагональными элементами  системы (19) и решают преобразованную систему относительно тарировочных коэффициентов [11]  , j=1,2…n. После этого определяют обобщенную невязку расхода горячего дутья по формуле:

(21)

а разбаланс расхода горячего дутья  по формуле:

  (22)

где,  – расчетный расход горячего дутья, н/мин;    

– суммарная варриация изменения общего расхода горячего дутья, н/мин;

cуммарная варриация изменения перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, ;

- скорость изменения общего расхода горячего дутья, н/мин;

- скорость изменения перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, Па/мин.

Скорости изменений  и   определяют как отношение абсолютного изменения соответствующих измерений  и   промежутку времени между измерениями. Далее умножают предыдущие значения  на константу 0,1 (=0,1). Последовательно прибавляют  к  системы (19), определяют ,  и R по формулам (21), (22). Затем определяют относительное изменение разбаланса по формуле:

    (23)

Сравниваем  и , проводим итерацию до тех пор пока не выполнится неравенство  далее расход дутья через каждый фурменный прибор определяют по следующему выражению:

,   (24)

где i – номер некоторой реализации измерений.   

2.5 Методика с использованием информации об изменении температуры воды, идущей на охлаждение фурмы

Первоначально нуобходимо определить составляющую - тепловую нагрузку, обусловленную теплопередачей за счет контакта фурмы с футеровкой и с нагретыми материалами в печи, при условии, что нет теплопередачи на фурму от дутья и фурменного огача. Для этого в промышленных условия две возможности. Первая при загромождении горна печь снимается с дутья для всех фурм. Вторая для закрытой одной i-ой фурмы на полному ходу печи [12]. Далее определяется разница q0(i) - qп(i), характеризующая количество тепла, передаваемое газом на внутренний стакан i-ой фурмы. Ее величина определяется на полном ходу, как составляющая теплового потока, пропорциональная расходу дутья на его температуру. Так как общий нагрев дутья производится в воздухонагревателях, было экспериментально установлено, что разница температур дутья на смежных фурмах назначительна, в то время как разница его расходов весьма существенна. Полагая, что все фурмы имеют одинаковые контруктивные особенности и материал, слудет                   соотношение (12). Схема реализации данной посдсистемы представлена на рисунке 6.

,    (25)

Можно определить расход дутья на каждую фурму [12]:

,     (26)

где q0(i) – тепловая нагрузка на охлаждение i-й фурмы при наличие в ней дутья, кВт;

qп(i) – тепловая нагрузка на охлаждение i-й фурмы при отсутствии в ней дутья, кВт;

Qi – расход дутья на i-ую фурму, м3/мин.

Рисунок 6. Схема осуществления методики по изменению температуры воды, идущей на охлаждение фурмы

2.6 Методика с использованием головки сопла в качестве калориметра

В ИЧМ разработан принципиально новый метод измерения расхода дутья по фурмам, основанный на использовании охлаждаемой головки сопла в качестве калориметра [13]. Несколько иное развитие этот метод получил в работах НПП «Промоборудование» [13], в котором в качестве калориметра была использована воздушная фурма. Однако достоверность определения расхода дутья по теплосъему с фурмы является спорной, т.к. тепловые нагрузки на фурмы представляют собой интегральный сигнал ряда процессов, происходящих в околофурменной зоне, количественное определение которых в настоящее время представляет значительную трудность, что не позволяет выделить уровень теплосъема от потока дутья. Экспериментальное опробование метода контроля расхода дутья по фурмам ИЧМ, основанного на использовании в качестве калориметра головки сопла, наиболее представительно было осуществлено на ДП №4 комбината «Азовсталь», показав хорошую результативность. Экономия кокса составила 5,8 кг/т чугуна, производительность повысилась на 6,3%. Весовой расход дутья через фурму, согласно этому методу, определяется по формуле [5]:

,    (27)

где Q – тепловой поток на головку сопла фурменного прибора;

dc – диаметр головки сопла;

Fc – площадь поперечного сечения сопла;

- поправочный коэффициент на гидродинамический режим движения потока дутья;

- разность температур дутья и входящей воды системы охлаждения;

- теплопроводность дутья;

- динамическая вязкость дутья.

Объемный расход:

,     (28)

где - удельный вес дутья.

В установленной системе контроля распределения дутья в автоматическом режиму по разработанной методике определяются расходы дутья по фурмам доменной печи, а затем реализуется задача определения характеристик очага горения и зоны малоподвижных материалов. Входной информацией для системы являются:

- расход, температура, давление, влажность и содержание кислорода в горячем дутье по каждой ферме печи;

- перепад температуры воды при охлаждении сопел по фурмам:

- расход воды на охлаждение сопел по фурмам;

- расход природного газа по фурмам;

- диаметр и высос воздуха фурм;

- геометрическая характеристика металлоприемника.

В результате расчетов определяются следующие параметры фурменной зоны:

- секундный выход горнового газа по фурмам;

- состав горнового газа по фурмам;

- плотность горнового газа по фурмам;

- теоретическая температура горения по фурмам;

- отношение природный газ – дутье по каждой фурме;

- длина, высота, ширина, объем и площадь фурменных очагов;

- диаметр основания, высота, радиус и объем зоны малоподвижных материалов горна;

- отношение площади фурменных очагов к площади горна;

- отношение площади фурменных очагов к площади зоны малоподвижных материалов;

- отношение объемов фурменных очагов к объему горна;

- отношение объема зоны малоподвижных материалов к объему горна.

Рассчитываются рекомендуемые расходы природного газа по фурмам для равномерного температурно-теплового уровня по сечению фурменной зоны. Представление функциональных возможностей подсистемы реализуется на пяти видеокадрах (рисунки 7-9).

Видеокадры подсистемы «Распределения дутья по фурмам»:

  1.  Расход дутья и природного газа по воздушным фурмам. На этом видеокадре для удобного оперативного контроля отображены расходы дутья и природного газа по каждой фурме доменной печи.
  2.  Контроль расхода, перепада температуры воды и тепловых нагрузок на охлаждаемые сопла фурменных приборов. Второй видеокадр упрощает визуальное определение некорректных значений датчиков для из своевременной проверки и замены.
  3.  Площадь сечения фурменной зоны. Видеокадр отражает активную зону фурменных очагов и их параметры, параметры зоны малоподвижного материала и характеристик горна.

Рисунок 7. Контроль расхода, перепада температуры воды и тепловых нагрузок на охлаждаемые сопла фурменных приборов

  1.  Параметры фурменных очагов  и зоны малоподвижного материала. На видеокадре отображены средние параметры фурменных очагов, расходы дутья и природного газа по фурмам, характеристики зоны малоподвижных материалов и горна, а так же отдельные фурменные очаги.
  2.  Рекомендуемые расходы природного газа по воздушным фурмам. На пятом видеокадре представлены результаты расчета и отображение рекомендуемого расхода природного газа по воздушным фурмам, при которых обеспечивается минимальное отклонение теоретической температуры горения в фурменных очагах от заданной.

Рисунок 8. Площадь сечения фурменных зон

 

Рисунок 9. Рекомендуемые расходы природного газа по воздушным фурмам для обеспечения равномерного температурного поля по окружности печи

3. Определения расхода дутья на каждой фурме по существующим методикам и его влияния на состав и выход чугуна

Из рассмотренных методик, методика с использованием головки сопла в качестве калориметра не подходит под условия ДП №5, и, следовательно, не может быть использована. Методики, опирающиеся на замер перепадов давления, удовлетворяют условиям доменной печи №5 ОАО «НЛМК». Предлагаемая методика с усредненным коэффициентом сопротивления в качестве входной информации использует информацию о общем расходе дутья на печь, частных перепадах давления. При помощи одной формулы рассчитываются расходы дутья по каждой фурме. Методика, предложенная специалистами «Криворожсталь», основывается на линейной зависимости и расчеты могут подвергаться погрешности. Способ, основывающийся на решение системы (13) методом Гаусса связан с использованием большого объема информации, через равные отрезки времени измеряется общий расход дутья и частные перепады давления, такая операция повторяется 32 раза, в условиях ДП №5 ОАО «НЛМК» решается система 32×33. Помимо большого объема информации проводятся сложные расчеты для решения системы. Методика с нахождением тарировочных коэффициентов отличается от предыдущей операциями нахождения суммарного коэффициента сопротивления и коэффициента разбаланса, что в последствии осложняет вычисления. Расчеты проводились по нескольким выборка и дали результаты представленные на рисунке 10 и в таблице 3.


Таблица 3. Сравнение методик определения расхода дутья по фурмам

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1

181,055

161,691

194,320

180,433

169,950

160,060

158,617

187,535

168,479

177,527

166,656

172,877

178,085

173,922

176,044

154,242

219,085

2

186,319

149,0552

214,5491

185,1898

164,8641

145,6676

143,4091

199,8694

161,4764

179,5437

158,0888

170,5101

180,6729

171,6393

176,1561

135,5047

273,2678

4

184,975

167,482

196,757

180,477

170,248

163,619

163,377

194,084

175,864

183,866

169,610

173,912

177,161

175,054

179,384

156,197

220,685

33

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

расх.

факт

расх.

расч

1

165,249

169,967

177,217

175,249

177,557

175,375

151,037

182,035

184,699

200,643

178,350

163,459

180,037

170,504

157,602

5589,569

5589,558

2

155,830

163,735

178,415

175,027

179,544

175,027

129,859

188,577

194,223

229,229

180,673

152,443

185,190

164,864

141,151

5589,569

5589,569

3

165,471

169,616

177,057

175,368

177,616

175,368

151,054

182,030

184,734

200,693

178,174

163,663

180,387

170,200

157,485

5589,569

5589,57

4

167,985

171,670

176,534

171,605

173,024

167,576

144,899

174,166

181,913

196,364

175,994

160,636

176,215

167,197

153,889

5589,569

5590

1. Методика основанная на решении системы методом Гаусса;                            

2. Методика «Криворожсталь»;                                                                           

3. Методика с усредненным коэффициентом k;                            

4. Методика с нахождением таррировочных коэффициентов   


                    

Рисунок 10. Сравнение методик определения расхода дутья по фурмам

Анализ диаграммы показал, что все три методики выдают практически одинаковые данные, при этом методика с усредненным коэффициентом и решения системы Методом Гаусса дают результаты отличающиеся друг от друга менее чем на 0,01 %. Учитывая то, что методика с усредненным коэффициентом не предполагает использования большого количества информации и проста в расчетах, она является наиболее предпочтительной. Методика «Криворожсталь» учитывает линейную зависимость и является наиболее отклоняющейся.

Рисунок 11. Реализация методики Киевского института автоматизации:

1 – фурмы; 2 – доменная печь; 3- преобразователь; 4 – дифнанометр;                     5, 8, 9 – вторичный прибор; 6, 7 – отборы статического давления; 10, 11, 12, 17, 20, 22, 26, 25- блоки; 14,13 – входы; 16, 18, 19, 21,24 – связи

На рисунке 11 приведена схема реализации данной методики, контроля горячего дутья через фурмы 1 доменной печи 2, которая содержит первичный преобразователь 3 для измерения общего расхода горячего дутья, соединен с дифманометром 4. Дифманометр соединен электрически с вторичным прибором 5. Отборы статического давления 6 и 7 соединены импульсными трассами с дифманометрами 8 и 9. Блок 10 – блок накопления измерений. Входы 11 этого блока соединены с дифманометрами 8 и 9, вход 12 – с вторичным прибором. В этом блоке накапливают, например, n (число воздушных фурм) реализаций измерений перепадов давлений на каждом фурменном приборе и общих расходов горячего дутья. После этого они передаются по связям 19, 21, 24 в блоки 17, 20, 22. Блок 13 – блок измерения скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления. Входы 14 этого блока соединены с дифманометрами 8 и 9, вход 13 – с вторичным прибором 5. В этом блоке (параллельно с процессом накопления информации в блоке 10) регистрируются скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов. Результаты работы блока 14 по связи 23 передаются блоку 22. Блок 17 – блок вычисления и запоминания коэффициента разбаланса расхода горячего дутья. Вход 18 блока соединен с блоком 26. Вход 19 с блоком 10. Блок 17 предназначен для расчета, корректировки и запоминания коэффициента разбаланса расхода горячего дутья α. При выполнении первой итерации коэффициент α вычисляется на основе априорных данных о классе точности измерительных средств и на измерительных участках фурменных приборов. На последующих итерациях коэффициет разбаланса уменьшается в β раз, где 0 β1. Вычисленные коэффициенты разбаланса передаются блоку 20. Блок 20 – блок решения системы балансовых уравнений. Вход блока 20 соединен с выходом блока 17: вход 21 с блоком 10. Блок 10 реализует формирование и решение системы балансовых уравнений с учетом коэффициента разбаланса, полученного блоком 16. Результаты работы блока 20 являются значения тарировочных коэффициентов фурменных приборов, которые передаются в блок 22  и по связи 28 в блок 27. Блок 22 – блок вычисления разбаланса расхода горячего дутья. Вход блока соединен с выходом с выходом блока 20, вход 23 с блоком 13, вход 24 с блоком 10. В блоке 22 организовано вычисление разбаланса расхода горячего дутья. Результаты работы блока передаются блоку 25. Блок 25 – блок вычисления относительного изменения разбаланса горячего дутья. Вход блока соединен с выходом блока 22. В блоке запоминания информации о разбалансе расхода горячего дутья, полученная в предыдущем расчете (блок 22), а также вычисляется относительное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья, на двух последних итерациях. Результаты работы блока передаются блоку 26. Блок 26 – блок сравнения. Его вход соединен с выходом блока 25. Здесь сравнивается относительное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья γ с относительной погрешностью измерения общего расхода горячего дутья, предварительно введенной в блок. Результаты работы блока передаются по связи 16 в блок 10 по связи 18 – в 17. Блок 27 – блок контроля расходов дутья через фурмы. Входы 29 этого блока соединены с блоком 10, вход 28 с блоком 20. В блоке 27 определяют расходы горячего дутья через каждую воздушную фурму доменной печи. Выход 30 блока 27 соединен с многочисленным регистрирующим прибором 31.

 Расчеты проводились по данным, полученным с доменной печи №5 ОАО «НЛМК» за 2 периода: октябрь и ноябрь 2012г.

Приведенный фрагментарный анализ результатов исследований свидетельствует о том, что расход дутья по фурмам существенно отличается (рисунки 12, 13) и влияет на неравномерность химического состава и количество выпускаемого чугуна, что требует разработки методов корректировки природного газа по фурмам пропорционально этим частным расходам, т.к. природный газ регулируется на каждую фурму по часовым данным необходимо рассчитывать расход дутья на каждую фурму и корректировать подачу природного газа, сохраняя суммарный его расход, заданный технологом.

Рисунок 11. Диаграмма сравнения расхода дутья по каждой фурме (определенного по разным методикам) за октябрь 2012

Рисунок 12. Диаграмма сравнения расхода дутья по каждой фурме (определенного по разным методикам) за ноябрь 2011

Выпуск продуктов плавки в месте подвода дутья (летка 1) и напротив подвода дутья (летка 3) производился чаще (таблица 4), при этом данные леток характеризуются тем, что летка 3, при наибольшем количество выпусков, имеет наименьший показатель массы чугуна за один выпуск, летка 1 так же уступает оставшимся по этому показателю. Лидером по массе чугуна за выпуск является летка 3, левее оси этой летки расположена зона с повышенным расходом дутья по фурмам (фурмы 25-28), правее, выпадает фурма №24 (пониженный расход), но ее компенсирует фурма №23 с повышенным расходом, остальные фурмы близки к среднему значению показателя.

Таблица 4. Масса чугуна  и количество выпусков по леткам

№ летки

Вес чугуна за выпуск ср., т

Вес чугуна за период, т

Кол-во выпусков за период

1

425,973

54524,5

128

2

453,702

44009,1

97

3

419,988

56968,35

135

4

488,963

49874,25

102

Результаты химического анализа показали (таблица 5), что наибольшее содержание кремния в чугуне, выпускаемом через летку №4. Данная летка характеризуется наибольшей массой чугуна за один выпуск. При этом, при чередовании выпусков чугуна по леткам находящимся под подводами дутья, содержание Si является наибольшим, чем при других вариантах чередования. (рисунок 13).

Таблица 5. Химический состав чугуна по леткам

№ летки

Si

Mn

S

P

1

0,63

0,0984

0,0167

0,07

2

0,66

0,0984

0,0152

0,0682

3

0,66

0,109

0,0167

0,0698

4

0,68

0,0977

0,018

0,0696

Рисунок 13. Содержание Si, при разном чередовании выпусков чугуна по леткам

Работа печи характеризуется неравномерностью интенсивности плавки, особенно в районе чугунной летки №3 (рисунок 14). Это может приводить к к ускоренному разрушению огнеупорной футеровки, выходу из строя холодильных плит, а также неустойчивой работе печи в целом.

Рисунок 14. Содержание кремния при каждом выпуске по леткам

Выводы:

  1.  Для проведения расчета расхода дутья на каждой фурме в условиях работы доменоой печи №5 ОАО «НЛМК» возможно с помощью следующих методик:

- методика, предложенная специалистами «Криворожсталь»;

- методика, основанная на решении системы линейных уравнений;

- методика с нахождением тарировочных коэффициентов;

- методика с усредненным коэффициентом.

Однако, последняя более предпочтительна, так как не требует использования большого количества информации проще рассчитывается.

  1.  Результаты расчётов показали, что расход дутья по фурмам существенно отличается, что влечет за собой неравномерность химического состава и количества продуктов плавки;
  2.  Выпуск чугуна в месте подвода дутья и напротив подвода дутья осуществляется чаще, но при этом снижается количество чугуна за один выпуск по сравнению с остальными;
  3.  Работа печи в районе летки №3 (в месте подвода дутья) характеризуется неравномерностью интенсивности плавки.


4. Экономическая часть

4.1 Технико-экономическое обоснование темы дипломной работы

Расход дутья и скорость его истечения из фурм имеет большое влияние на количество образовавшихся газов и их распределение по сечению печи. Правильная организация противотока газов и шихты доменной печи определяет высокую степень использования химической энергии газов, влияет на качество жидких продуктов плавки, расход кокса и производительность по чугуну. Определения расхода дутья по каждой фурме, а также изучение его влияния на химический состав и выход чугуна, является актуальной задачей, так как такие исследования позволят точно определять и контролировать расходы дутья по фурмам без потери однородности состава продуктов плавки, выпускаемых из разных леток. Это информация облегчит работу по корректировке расхода газа по каждой фурме, что в свою очередь позволит выровнять температурно-тепловой режим печи.

4.2 Сетевой график выполнения дипломной работы

С целью лучшей организации и контроля за ходом выполнения дипломной работы исследовательского характера в начале дипломирования составляется и рассчитывается сетевой график [14].

Сетевой график (рисунок 15) представляет собой графическое отображение взаимосвязи событий и работ, имеющих место при проведении исследования. График устанавливает сроки выполнения каждого этапа работы, входящей в план исследования, и резервы времени, позволяющие маневрировать ресурсами и сроками начала работ.

Составление перечня работ

Сетевой график включает три комплекса работ (таблица 6): комплекс подготовительных работ; проведение экспериментальных работ; комплекс заключительных работ.

В комплекс подготовительных работ входят следующие работы: изучение технической литературы по теме, обоснование актуальности темы, разработка мер защиты от потенциальных опасностей и вредностей и т.д.

Таблица 6. Перечень работ, выполняемых в дипломной работе

Шифр

работ

Наименование работ

Формулировка событий

1-2

Получение задания

Задание получено

2-3

Составление технико-экономического обоснования

ТЭО составлено

2-4

Составление лит. обзора

Лит. обзор составлен

2-6

Изучение безопасных приемов работы

Безопасные приемы изучены

3-4

Изучение существующим методов расчетов

Методы расчетов изучены

4-5

Формулировка цели исследования

Цель сформулирована

5-9

Ожидание

Ожидание окончено

6-7

Определение безопасности приемов труда

Безопасные приемы определены

7-8

Разработка мер защиты по ТБ

Меры защиты разработаны

8-9

Ожидание

Ожидание окончено

9-10

Проведение расчетов

Расчеты произведены

10-11

Составление методики расчетов

Методика составлена

11-12

Проведение расчетов

Расчеты проведены

12-14

Получение расчетных данных

Данные получены

12-13

Обсуждение полученных данных

Данные обсуждены

13-14

Ожидание

Ожидание окончено

14-15

Обобщение результатов эксперимента

Результаты обобщены

15-16

Построение графиков таблиц

Графики, таблицы построены

16-17

Расчет технико-экономической эффектности

ТЭО рассчитана

17-18

Оформление раздела по ОБЖ

Раздел оформлен

18-19

Написание специального раздела

Раздел оформлен

19-20

Оформление пояснительной записки

Записка написана

20-21

Подготовка доклада к защите

Доклад подготовлен

21-22

Защита диплома

Диплом защищен

Проведение расчетных работ включает следующее:

подготовка методик расчетов, проведение расчетов, обсуждение результатов и т.д.

В комплекс заключительных работ входят: обобщение полученных результатов, формулировка выводов, написание пояснительной записки, построение графиков, предварительная защита и т.д.

Общая продолжительность выполнения дипломной работы рассчитывается с момента окончания преддипломной практики и до 1 февраля, с учетом 40-часовой недели и двух выходных.

Расчет основных параметров сетевого графика в индексах работ

Основные параметры сетевого графика: ожидаемое время выполнения работ, ранние и поздние сроки начала и окончания работ, резервы работ.

Как правило, исследовательские работы не имеют заранее установленных нормативов их выполнения. В этом случае время выполнения отдельных работ определяется приближенно с участием руководителя работы и консультантов по различным разделам на основе ряда расценок времени: минимальное время, требуемое для выполнения работ при самых благоприятных условиях (tmax, пессимистическое время), и наиболее вероятное время, необходимое для выполнения работы в большинстве случаев (tHB).

Ожидаемое время выполнения работы, которое используется при последующих расчетах сетевого графика, определяется по формуле:

    (29)

Порядок расчета остальных параметров:

а) устанавливается критический путь и его длительность.

Критический путь имеет максимальную продолжительность и определяет общую длительность выполнения всего комплекса работ.

В результате расчета получены 6 путей:

1 путь продолжительностью – 313,38 ч

2 путь продолжительностью – 324,98 ч

3 путь продолжительностью – 405,78 ч

4 путь продолжительностью – 307,78 ч

5 путь продолжительностью – 400,18 ч

6 путь продолжительностью – 319,38 ч

Отсюда видно, что самый длинный по продолжительности 3 путь, поэтому принимаем его как критический.  

б) определяются ранние сроки начала и окончания работ, начиная с исходного события

     (30)

     (31)

в) определяются поздние сроки начала и окончания работ, начиная с завершающего события

   (32)

    (33)

г) полный резерв работы

    (34)

Результаты расчета параметров заносятся в таблицу 7.


   18,8

        6    7  12,4     

             6,8       8            13

                                                       0                                     13,2                     0

1         2   6,8   3   12,8  4    6,8   5   0     9       10  11       12         18,8    14      15      

46

  

47

       112

                                                                                                                                                                                                                                                                  

  16       17       18      19        20       21       22

Рисунок 15. Сетевой график


Таблица 7. Параметры сетевого графика в индексах работ

Шифр работ

tmin

tmax

tож

tрн

tро

tпн

tпо

R

1-2

1

2

1,4

0

1,4

0

1,4

0

2-3

6

8

6,8

1,4

8,2

87

93,8

85,6

2-4

110

115

112

1,4

113,4

1,4

113,4

0

2-6

6

8

6,8

1,4

8,2

82,2

89

80,8

3-4

12

14

12,8

8,2

21

100,6

113,4

92,4

4-5

6

8

6,8

113,4

120,2

113,4

120,2

0

5-9

0

0

0

120,2

120,2

120,2

120,2

0

6-7

18

20

18,8

8,2

27

89

107,8

80,8

7-8

12

13

12,4

27

39,4

107,8

120,2

80,8

8-9

0

0

0

38

38

120,2

120,2

82,2

9-10

12

14

12,8

120,2

133

120,2

133

0

10-11

4

5

4,4

124,4

128,8

124,4

137,4

0

11-12

10

12

10,8

135,2

146

135,2

146

0

12-13

12

15

13,2

148,2

161,4

153,2

167,0

5,6

13-14

0

0

0

148,4

148,4

167

167

18,6

12-14

18

20

18,8

154

172,8

154

172,8

0

14-15

6

8

6,8

160,8

167,6

160,8

167,6

0

15-16

18

20

18,8

179,6

198,4

179,6

198,4

0

16-17

36

38

36,8

195,8

232,6

195,8

232,6

0

17-18

36

38

36,8

214,6

251,4

214,6

251,4

0

18-19

70

73

71,2

285,8

357

285,8

357

0

19-20

60

63

61,2

312,6

373,8

312,6

373,8

0

20-21

6

8

6,8

329,4

336,2

329,4

336,2

0

21-22

0,3

0,5

0,38

384,18

384,56

384,18

384,56

0

Оптимизация сетевого графика

Оптимизация сетевого графика осуществляется путем перераспределения времени с ненапряженных путей на критический путь. Это осуществляется в несколько этапов, в зависимости от реальных возможностей результаты записываются в таблицу 8.

Таблица 8. Оптимизация сетевого графика

№ пути

Первоначальная деятельность пути

Резерв пути

Этапы оптимизации

первый

второй

изменение

результат

изменение

результат

1

313,38

92,4

+31,87

345,25

2

324,98

80,8

+20,27

345,25

3

405,78

0

-30,0

375,78

-30,53

345,25

4

307,78

98

+37,47

345,25

5

400,18

5,6

-30,0

370,18

-24,93

345,25

6

319,38

86,4

+25,,87

345,25

В результате оптимизации графика сроки выполнения работ сокращаются на A %:

,     (35)

   (36)

4.3 Расчет затрат на проведение исследовательской работы

При проведении экспериментально-расчетной  работы возможны следующие статьи затрат:

  1.  Затраты на заработную плату;
  2.  Прочие затраты.

Затраты на заработную плату

Под исполнителями работ подразумеваются: студенты-дипломники, руководитель дипломной работы  и консультанты, привлекаемые к работе.

Почасовая зарплата исполнителей определяется по формуле:

, руб/ч     (37)

где   - месячная зарплата, руб

- время, ч

для руководителя   

для остальных

Заработная плата основная складывается из стипендии за время дипломной работы и зарплаты руководителя дипломной работы и консультантов, привлекаемых к работе:

, руб      (38)

Дополнительная зарплата считается в процентах от зарплаты руководителя работы, консультантов и составляет 10-12%:

    (39)

Отчисления во внебюджетные фонды берутся в процентах от основной и дополнительной зарплаты (для института = 26%):

.  (40)

Зарплата руководителей и консультантов от кафедры ОБЖ и кафедры экономики определяется исходя из общего количества времени на дипломную работу (30 часов) и часовой тарифной ставки. Расчеты сводятся в таблицу 9.

Таблица 9. Расчет затрат на заработную плату

Исполнитель работ

Время выполнения работы, ч

Заработная плата

Отчисления во внебюджетные фонды, руб

Научный руководитель

25

2941,25

323,54

764,73

Консультанты:

по ОБЖ

1

70,5

7,05

20,28

по экономике

4

282,36

28,24

80,76

рецензент

6

423,54

42,35

121,13

ИТОГО

36

3717,65

401,18

986,9

Прочие затраты

Прочие затраты включают затраты на содержание администрации, зданий, охрану труда, технику безопасности, содержание библиотеки, общежития, на отопление, освещение, воду и т.д.

Величина прочих расходов принимается в процентах от затрат на зарплату. Для ЛГТУ процент прочих затрат составляет 30%.

Сводная смета затрат на проведение экспериментальной работы приведена в таблице 10.

Таблица 10. Сводная смета затрат

Наименование затрат

Сумма, руб

Итог, %

1

Затраты на зарплату

5105,73

76,9

2

Прочие затраты

2188,17

30

ИТОГО

7,293,9

106,9

Таким образом расчет сетевого графика по выполнению дипломной работы показал, что при учете всего перечня необходимых работ возможно спроектировать 6 путей различной продолжительности, оптимальным из которых является путь №2, поскольку его использование сокращает срки выполнения работ на 14,9%. Расчет затрат на осуществление пути показал, что стоимость составила 7293. Данное значение является средним и является вполне приемлимым для выполнения работы такого уровня.


5. Безопасность труда

5.1 Электробезопастность

При расчетах электрооборудование (компьютер) является опасным для обслуживающего персонала. Поэтому для создания производственных условий, при которых воздействие электрического тока на человека полностью не исключается, необходимо стремиться к тому, чтобы конструкция электрооборудования, его устройство, техническое состояние электрооборудования, устройств защитного заземления и зануления находились в полном соответствии со специальными требованиями правил, соблюдение которых обязательно для лиц обслуживающих это   оборудование [15]. Исключить возможность прикосновения к открытым токоведущим элементам оборудования и освещения посредством изоляции расположения в недоступном месте, в шкафах, в трубах [16]. С целью снижения токов прикосновения применяется защитное заземление. Для быстрого аварийного отключения используются устройства защитного отключения [17].

Опасность поражения электрическим током в лаборатории существует всегда, если имеется контакт с устройством, питаемым напряжением 36 В и выше, тем более от электрической сети 220 В. Зоной повышенной электроопасности являются места подключения электроприборов и установок.

Для обеспечения безопасной, безаварийной и высокопроизводительной работы электрооборудования к его устройству и эксплуатации предъявляется ряд соответствующих требований. Прежде всего, эти требования касаются исполнения самого электрооборудования, оснащения его защитными средствами и организации безопасной эксплуатации. Защитное зануление. Защитное заземление. Провода и кабели размещать в недоступных местах. Полы в помещении изготовлять из нетокопроводящих материалов.

5.2. Микроклимат

В зависимости от степени загрязнения (концентрации) воздуха вредными примесями газоопасные места делятся на четыре группы [19]:

К группе I относятся места, кратковременное пребывание людей в которых без газозащитной аппаратуры, смертельно опасно. К ним относятся площадки распара и шахты; канализационные и водопроводные колодцы; газопроводы и их арматура, обслуживание которых связано с выделением газа. Производство работ в этих местах возможно только по наряду-допуску в кислородных изолирующих респираторах.

К группе II относятся места с содержанием вредных примесей в окружающей атмосфере выше санитарной нормы, длительное пребывание людей в которых без газозащитной аппаратуры смертельно опасно. К ним относятся крыша поддоменника и колошниковые площадки. Производство работ в этих местах возможно по наряду-допуску при наличии газозащитной аппаратуры. Необходимость применения ее определяется ответственным руководителем работ в зависимости от содержания вредных примесей

К группе III относятся места, в которых возможно появление вредных примесей в количествах, превышающих санитарные нормы. К ним относятся: наклонный мост, поддоменник, литейный двор, помещение КИП и воздухонагревателей, газопроводы и площадки пылеуловителей (при отсутствии выделения газа). Персонал, постоянно работающий в этих местах, должен иметь газозащитную аппаратуру для использования ее в случае превышения допустимых норм концентрации вредных примесей.

К группе IVотносятся места, в которых возможно выделения только природного газа (газопроводы с арматурой).

Для очистки воздуха в помещении применяются вентиляция и кондиционирования воздуха, проветривание, а также система вытяжных зонтов [20].

5.3. Шумовое воздействие

Мероприятия по защите от шумов:

- необходимые меры индивидуальной защиты [21];

- профилактические работы по заболеваниям слуха (периодический медицинский контроль).

Основными источниками шума в лаборатории являются компьютер (внутренние вентиляторы систем охлаждения, трансформаторы, генерирующие также ультразвуковые колебания) технологическое оснащение здания, санитарное оснащение здания.

Фактически на рабочем месте в лаборатории уровень шума достигает 50 дБ, что соответствует норме [22].

Для создания комфортных условий по шуму в помещении необходимо облицовывать стены и потолки звукопоглощающими материалами, окна выполнить с двойным остеклением и упругими прокладками по контуру. Непосредственно на рабочем месте сделать звукоизолирующие ограждения.

5.4. Безопасность при отборе проб и работе с фурменными приборами

Основной холодильник и фурма шлакового прибора должны удерживаться водоподводящими и отводящими трубками, являющимися одновременно упорами. Основной и промежуточный холодильники должны удерживаться специальными упорами.

Воздушные фурмы должны быть оборудованы автоматической системой контроля за их прогаром с выдачей сигнала на пульт управления.

Конструкция и установка элементов фурменного прибора должны обеспечивать герметичность и прочность крепления. Эксплуатация доменной печи при наличии продувов воздуха и газов на фурменных приборах не допускается.

Сопла фурменных приборов должны быть футерованы и в местах примыкания к фурменному колену иметь водяное охлаждение (если не охлаждается фланец фурменного колена).

При затяжке фурменного прибора не допускается полное сжатие пружины натяжного болта. Клинья, служащие для подвески колена, должны быть снабжены предохранительными кольцами.

Гляделки фурменного прибора плотно закрываются жаростойкими или двойными стеклами.

Для смены фурменных приборов и их элементов независимо от типов приборов должна быть предусмотрена механизация.

Настил рабочей площадки для обслуживания фурменных приборов, для установки оборудования, кольцевых площадок шахты и других площадок (кроме площадок под кольцевым воздухопроводом), которые являются несущими элементами металлоконструкций, необходимо выполнять сплошным из стальных листов. Сплошной настил кольцевых площадок должен иметь отверстия диаметром не более 40 мм.

Конструкция сплошного настила должна исключать скольжение при хождении по ним.

Площадка для обслуживания воздушных фурм на вновь строящихся и реконструируемых печах должна быть шириной не менее 4 м.

Площадки для исследовательских работ, расположенные на шахте печи, должны иметь два выхода.

Работа на прогоревших фурменных приборах не допускается. Смена сгоревших частей фурменных приборов производится после полной остановки печи и под руководством мастера печи. Порядок работы по смене фурменных приборов устанавливается инструкцией, утвержденной техническим руководителем организации.

При подключении воды к фурменным приборам нахождение людей со стороны трубок исходящей воды не допускается.

Смена прогоревшей фурмы шлаковой летки производится после полного выпуска из печи чугуна и шлака при давлении дутья не более 0,005 МПа (0,05 кгс/см2).

Закрытие шлаковых леток осуществляется механическими стопорами. В крайнем верхнем положении стопор должен удерживаться предохранительной защелкой.

В случае неисправности механического стопора или прогара шлаковой фурмы закрытие шлаковой летки разрешается производить ручным стопором при сниженном давлении дутья.

Разборку футляра шлаковой летки разрешается производить только после закрытия отверстия шлаковой фурмочки ручным стопором.

Шлаковая летка в период между выпусками шлака должна быть закрыта стопором.

Выпуск шлака должен быть немедленно прекращен в случаях:

  1.  разгара футляра шлаковой летки;
  2.  появления большого количества брызг чугуна;
  3.  снижения давления охлаждающей воды или повышения ее температуры сверх допустимой;
  4.  перебоев в истечении воды из системы охлаждения шлакового прибора.

Выпуск шлака по сгоревшему прибору не допускается.


Список использованной литературы:

1. Красавцев, Н.И. Металлургия чугуна/ Н.И. Красавцев. – М.: Металлургиздат, 1952. – 639 с.

2. Ефименко, Г.Г. Металлургия чугун / Г.Г. Ефименко, А.А. Гиммельфарб, В.Е. Левченко. – Киев : «Вища школа», 1970. – 486 с.

3. Основы теории и технологии доменной плавки/ А.Н. Дмитриев [и др.] ; под ред. Н.С. Шумакова. – Екатеринбург : УрО РАН, 2005. – 546 с.

4. Коршиков Г.В. Энциклопедический словарь – справочник по металлургии/ Г.В. Коршиков. - Л. : 1998. – 783 с.

5. Металлургия чугуна/ Е.Ф. Вегман [и др.] ; под ред. Ю.С. Юсфина. – М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. – 774 с.

6. Физико-химические основы доменного процесса и современная практика производства чугуна/ под ред. В.В. Михайлова. – Свердловск : Металлургиздат, 1956. – 404 с.

7.Барбыкин, Н.Н. Теория и технология доменного процесса : учеб. пособие / Н.Н. Барбыкин. – Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ»,           2009. – 257 с.

8. Рамм, А.Н. Современный доменный процесс/ А.Н. Рамм. М. :Металлургия, 1980. – 304 с.

9. А.с. 821495 СССР. Устройство контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи./ И.Г.Товаровский, В.П.Лялюк, Н.И. Мирошниченко, Ю.И. Бургутин.

10. Лукьянец, С.Н. Методика оценки расхода горячего дутья по фурмам доменной печи на основе обработки косвенных наблюдений // Изв. высш. учеб. заведений. Чер. металлургия. – 1987. - №4. – С. 129-134.

11. А.с. 1171530 СССР. Способ контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи/ С.П. Лукьянец, О.Н. Кукушкин, А.Г. Байбуз, В.И.Головко.

12. Можаренко, Н.М. Автоматизированная система контроля расхода дутья по воздушным фурмам доменной печи/ Можаренко Н.М., Параносенков А.А, Негода В.И.,// сб. науч. Конференции ИЧМ Украины. Днепропетровск, 2009.

13. А.с. 2241764 РФ. Способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи/ В.М. Логинов, М.Ю. Суханов, Л.Е. Васильев

14. Манюгин, А.П. Методические указания к выполнению экономической и организационной части дипломной работы исследовательского характера для студентов специальностей металлургического цикла/ А.П Манюгин, О.В.Лосева. - Липецк: ЛГТУ, 2002. 33с.

15. ПУЭ-98. Правила устройства электроустановок. – М.:  Госэнергоиздат, 2000.

16. ПУЭ-98. Правила устройства электроустановок. – М.:  Госэнергоиздат, 2000.

17. ГОСТ 12.1.019-79. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты. – М.: Издательство стандартов, 1980.

18. ГОСТ 12.1.030-89. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. – М.: Издательство стандартов, 1989.

19. Волков, Ю.П. Технолог-доменщик/ Ю.П. Волков, Л.Я. Шпарбер, А.К. Гусаров. – М.: Металлургия, 1986. – 263 с.

20. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. – М.: Издательство стандартов, 1977.

21. ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности. – М.: Издательство стандартов, 1984.

22. СН 2.2.4/2.18.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки. – М.: Минздрав России, 1997.

22. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. – М.: Госстрой России, 1995

23. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – М.: Издательство стандартов, 2001.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54579. НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНА КАРТКА (ПЛАН) ЗАНЯТТЯ 174 KB
  Мета завдання: Навчальна: з’ясувати соціальноекономічну сутність заробітної плати; визначити сфери державного регулювання оплати праці в умовах ринкових відносин; проаналізувати особливості організацій оплати праці на підприємстві; з’ясувати що лежить в основі побудови системи оплати праці на підприємстві в сучасних умовах; виявити переваги та недоліки різних систем...
54580. З Новим роком! 103.5 KB
  Принц Рік новий вже так близенько Кілька днів всього пройде. Принц Рік новий не за горами Крок за кроком і прийде. Але поки разом з нами Рік старий.
54581. Уроки вдохновения 3.3 MB
  Если вспомнить сколько существует всякой путаницы недоумений всевозможных толкований вокруг метода Константина Сергеевича получившего название метода физических действий сколько было опубликовано неясных изложений этого метода его ближайшими учениками и помощниками последних лет жизни то невольно радуешься тому что почти стенографическое изложение репетиций Станиславского по этому методу становится нашим общим достоянием. Эти ленинские слова из беседы с Кларой Цеткин можно поставить эпиграфом к бессмертному учению Константина...
54582. Предложение. Закон предложения. Факторы, влияющие на предложение 25.07 KB
  Величина предложения – это максимальное количество товаров и услуг, которое производители (продавцы) способны и готовы продать по определенной цене, в определенном месте и в определенное время.
54583. Новогоднее «Кривое зеркало» 62 KB
  Будут Снегурочка и Дед Мороз Он вам подарков немало привез. Огого Народуто сколько И что это они собрались Всех Дед Мороз пригласил Может я не сюда попала Во ктото идет. Дед Мороз вбегает кидается к сидящим в зале хватает их ошибается заглядывает под стулья лезет по рядам сам в очках снимает их заглядывает близко в глаза Снегурочка Внученька Где ты Ты нет опять не она. Где же ты Снегурочка Вечно она куда нибудь теряется убегает Снегурочка Ушел Вот достал дедуля Пора появится А я может быть занята...
54584. Новорічні пригоди 55 KB
  Учитель. Сьогодні наша школа перетворюється в казковий край: всюди прикраси, зустрічі з казковими та літературними героями і неодмінно - з Дідом Морозом та Снігуронькою. Обов язкова прикмета свята - красуня ялинка,запах мандарин, новорічні подарунки, пісні та танці. І все це– на нашому уроці!
54585. Новорічні сценарії 109.5 KB
  Неповторний колорит новорічної атмосфери: красуняялинка різнокольорові вогні феєрверки численні подарунки відчуття свята загадковості і передчуття чуда А малеча ще й з нетерпінням чекає появи Діда Мороза і Снігуроньки бо саме з їхньою появою приходить відчуття свята і таємниці. Але проходить час і Дід Мороз у дитячій уяві перестає бути реальною особою йому більше не пишуть листів із заповітними бажаннями від нього вже не чекають подарунків він стає просто атрибутом свята хоч і обов’язковим. І хоча в кожному...
54586. Новый год настает! Новый год у порога нашей планеты! 48 KB
  Новый год настает Новый год у порога нашей планеты Ученик 1: Скоро Новый год З.Орлова Скоро скоро Новый год Он торопится идет Постучится в двери к нам: Дети здравствуйте я к вам Праздник мы встречаем Елку наряжаем Вешаем игрушки Шарики хлопушки. Дед Мороз ну где ты Учитель: Новый Год самый загадочный праздник открывающий нам мир добрых сказок и волшебства. Одни встречают Новый Год дома в семейном кругу другие выезжают на природу в зимний лес а я предлагаю вам отправиться сегодня в незабываемое новогоднее путешествие в...
54587. Информационные процессы. Конспект урока по информатике 8 класс 68 KB
  Требования к знаниям и умениям: Знать: Информационные процессы; Виды памяти; Передача информации; Обработка информации. Уметь: Приводить примеры ситуаций являющихся источником информации приёмником информации; Приводить различные примеры процесса обработки информации. Что такое информация для человека Назовите некоторые источники получения информации.