4 Технологические проектные решения ферросплавных цехов

Разработка технологической части проекта ферросплавного цеха предусматривает обоснованный выбор решений по следующим основным вопросам: способу получения сплава; типу и мощности применяемой электропечи; видам шихтовых материалов и способу их подготовки к плавке; способу разливки и разделки сплава; охране труда и окружающей среды; организации безотходной технологии производства [1, 7, 8].

4.1 Классификация ферросплавных цехов

Все цехи ферросплавного завода по назначению делятся на две груп­пы: основные плавильные цехи, предназначенные для получения готовой продукции завода — ферросплавов, и вспомогательные цехи, обеспечи­вающие нормальную работу основных цехов. В свою очередь, плавильные цехи можно классифицировать по способу выплавки получаемых в них ферросплавов.

Ферросплавы производят двумя основными способами: электропеч­ным и металлотермическим. При электропечном способе ферросплавы вы­плавляют в дуговых рудовосстановительных и рафинировочных печах, а при металлотермическом — в плавильных горнах. Основное количество ферросплавов (96 % от общего объема производства) получают электро­печным способом. Электропечные способы производства ферросплавов разделяют на непрерывные и периодические. Непрерывным способом фер­росплавы выплавляют в мощных рудовосстановительных электропечах. Плавка ферросплавов в рафинировочных печах и все металлотермические процессы относятся к числу периодических.

Характер процесса производства ферросплавов (непрерывный или периодический) определяет тип применяемого плавильного агрегата, систему дозировки шихты, способ разливки сплавов и тем самым проектные реше­ния ферросплавных цехов. Таким образом, все действующие и проекти­руемые цехи по характеру применяемого процесса производства ферро­сплавов можно разделить на две группы: цехи для непрерывных процессов и цехи для периодических процессов.

В зависимости от периода постройки и мощности установленных электропечей можно выделить четыре типа ферросплавных цехов для непрерывных процессов: с печами малой мощности, с печами средней мощ­ности, с прямоугольными печами большой мощности, с круглыми печами большой мощности.

Цехи с печами малой мощности, построенные до 1958 г., отличаются тяжелыми условиями труда и низкой степенью механизации работ. В этих цехах установлены круглые открытые рудовосстановительные печи мощ­ностью 7,5—16,5 МВА. Здание цеха состоит из трех разновысоких проле­тов: печного, разливочного и трансформаторного (рисунок 4.1).

Большой пе­репад высот печного и разливочного пролетов приводит к утечке газа из разливочного пролета в печной.

Сплав разливают в поддоны, что требует больших затрат ручного труда и сопровождается значительными тепловы­делениями в цехе. Шихта дозируется периодическим способом, она пода­ется к печам с помощью бункерной эстакады, расположенной в одном пролете с трансформаторами [1, 7, 8].

Цехи с печами средней мощности, построенные в 60—70-х гг., обору­дованы закрытыми рудовосстановительными печами мощностью 16,5—27 МВА. На печах установлена система улавливания и очистки отходящих га­зов. Металл разливается с применением конвейерных машин. Цех состоит только из двух пролетов одинаковой высоты: печного и разливочного (рисунок 4.2). Печи снабжаются шихтой из отделения шихтоподготовки, располо­женного в отдельном здании. Дозировка шихты осуществляется непрерыв­но, шихтоподача автоматизирована. Цехи этого типа отличаются лучшими условиями труда и более высокой степенью механизации вспомогательных и ремонтных работ [1, 7, 8]. На Аксуском заводе ферросплавов  (АЗФ) это цех № 2 и № 4.

Цехи с прямоугольными печами большой мощности постройки 70— 80-х гг. представляют собой цехи последнего поколения. В них установле­ны закрытые и герметичные прямоугольные шестиэлектродные печи мощ­ностью 63 МВА для выплавки марганцевых ферросплавов. Печи оборудо­ваны системой газоочистки. Металл разливается на конвейерных машинах. Шихта подается из централизованного склада в автоматическом режиме [1, 7, 8].

Здание цеха - двухпролетное, пролеты одинаковой высоты (рисунок 4.3). Аэрационный фонарь находится над разливочным пролетом, что позволи­ло снизить запыленность печного пролета. Трансформаторы печей распо­ложены на открытой эстакаде и питаются от системы глубокого ввода.

Цехи с круглыми печами большой мощности были также построены в    70—80-е гг. и оборудованы круглыми закрытыми печами мощностью 33-63 МВА для выплавки ферросилиция и феррохрома. Цех состоит из печно­го и разливочного пролетов, разливочный пролет имеет крутоуклонную                    кровлю, аэрационный фонарь расположен на стыке пролетов (рисунок 4.4 ). Все остальные технологические решения те же, что и в цехах с прямо­угольными печами. На Аксуском заводе ферросплавов  (АЗФ) к таким цехам относятся цех № 1 и № 6.

Цехи двух последних типов обеспечивают нормальные условия труда и максимально возможную на данном этапе степень механизации и авто­матизации производства.

Рудовосстановительные печи применяются для выплавки ферроспла­вов углеродотермическим способом. Этим способом производят ферроси­лиций, силикомарганец, силикохром, высокоуглеродистые марки ферро­марганца и феррохрома. Несмотря на одинаковый способ производства, технология получения указанных сплавов имеет свои особенности, кото­рые учитываются в проектных решениях цехов.

Ферросплавные цехи для периодических процессов подразделяют на три типа: с рафинировочными печами, металлотермические и специаль­ного назначения.

Цехи с рафинировочными печами (рисунок 4.5) оборудованы дуговыми печами мощностью 2,5—7,5 МВА. В этих цехах выплавляют силикотермическим способом средне- и низкоуглеродистый ферромарганец, метал­лический марганец, низкоуглеродистый феррохром.

Металлотермические цехи служат для производства ферросплавов (ферротитан, феррониобий, ферробор, ферромолибден и др.) алюминотермическим, силикотермическим или комбинированным способами. Плавка производится либо в плавильных горнах, либо в дуговых сталеплавильных печах измененной конструкции.

Цехи специального назначения предназначены в основном для произ­водства азотированных и особо чистых ферросплавов в вакуумных камер­ных печах сопротивления. Как правило, здания цехов для периодических процессов состоят из двух и даже одного пролета. Нестандартность ис­пользуемого оборудования и разнообразие применяемых технологических схем определяют специфику проектных решений этих цехов [1, 7, 8].

На зарубежных заводах ферросплавные цехи чаще всего делают многопролетными. Кроме печного пролета в цехе предусматривают разливоч­ный, трансформаторный, а иногда шихтовый и разделочный одноэтажные пролеты. Пролеты имеют разную высоту, увеличение высоты разливочно­го пролета до уровня печного не практикуется. Печные трансформаторы устанавливают в цехе на специальной площадке в непосредственной бли­зости от печей, на эстакаду их не выносят. Горячий воздух из цеха удаля­ется через специальные шахты. В ряде цехов сплав разливают не в пла­вильном корпусе, а в специальных постелях, расположенных вне цеха вдоль стены разливочного пролета [1, 7, 8].