Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ВВЕДЕНИЕ
Сталеплавильные цехи являются промежуточным звеном в общем металлургическом цикле и имеют производственные связи с доменным и прокатными цехами. Поэтому необходима строгая увязка во времени работы по снабжению сталеплавильных агрегатов жидким чугуном и обеспечению прокатных цехов литыми заготовками. Это обусловливает жесткую регламентацию производственного процесса каждого сталеплавильного агрегата в отдельности и всех агрегатов в целом.
Одной из форм регламентации работы кислородно-конвертерного цеха является производственная программа. Производственная программа представляет собой план выпуска продукции предприятия или цеха (по видам и объемам) в предстоящие периоды. В практике планирования и организации работы промышленных предприятий различают стратегическую (рассчитанную на длительный период) и оперативную (рассчитанную на среднесрочный и краткосрочный периоды) производственные программы. Производственная программа сталеплавильных цехов утверждается на год с разбивкой по кварталам (месяцам, декадам). В течение года возможно корректировка показателей этой программы в зависимости от изменений в заказах, снабжении сырьем, материалами и т.п. Разработка производственной программы является одним из важных разделов бизнес-планов инвестиционных проектов строительства, реконструкции, технического перевооружения предприятий, который характеризует техническую возможность реализации проекта и выпуска продукции в заданном объеме и сортаменте.
В настоящей работе рассматривается методика расчета годовой оперативной производственной программы кислородно-конвертерного цеха. Алгоритм расчета этой программы может быть использован студентами при выполнении курсовых и дипломных работ. Изучение методики расчета годовой производственной программы цеха позволит углубить понимание организационных основ производства и приобрести навыки управления и планирования в сталеплавильных цехах.
1. ГОДОВАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОГРАММА
КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ЦЕХА
Целями расчета годовой производственной программы кислородно-конвертерного цеха являются определение общего годового объема выплавка стали в установленных агрегатах, календарного, номинального и фактического фондов времени работы оборудования [1-4].
Календарным временем работы считается время, в течение которого агрегат (цех) находится в эксплуатации в планируемом периоде. Номинальным временем работы считается время нахождения агрегатов в горячем состоянии. Это время определяется исключением из календарного времени холодных простоев, во время которых агрегаты полностью охлаждаются. Фактическое время работы определяется исключением из номинального времени горячих простоев. Во время горячих простоев (между плавками, а также в периоды нахождения шихты в агрегатах, когда процесс выплавки стали прерывается) производятся горячие ремонты футеровки через торкретирование.
При расчете производственной программы исходят из мощности конкретного цеха и годового задания на производство литых заготовок. Мощность или годовая производительность цеха по литой заготовке зависит от количества установленных конвертеров и их вместимости (табл. 1). Представленные в табл. 1 показатели мощности конвертерных цехов являются ориентировочными. В реальных производственных условиях и в конкретных инвестиционных проектах необходимо учитывать задаваемый годовой объем производства стали, а также схему планировки и работы конвертерного цеха (классическая, конвейерная, со съемными конвертерами).
Таблица 1
Мощность конвертерных цехов* [1]
|
Количество конвертеров в цехе, шт. |
Емкость конвертеров, т |
||||||||
|
400 |
300 |
200 |
100 |
||||||
|
Мощность цеха, млн. тонн / год |
|||||||||
|
уста нов лен ных |
по сто янно рабо таю щих |
а** |
б** |
а** |
б** |
а** |
б** |
а** |
б** |
|
2 |
1 |
5,8 |
5,5 |
4,6 |
4,4 |
3,2 |
3,0 |
2,6 |
2,5 |
|
3 |
2 |
11,6 |
11,0 |
9,2 |
8,8 |
6,4 |
6,0 |
5,2 |
5,0 |
* мощность цеха определена для условий разливки всей стали на слябы, при этом
средние потери жидкой стали при разливке на УНРС приняты в размере 5 %;
** а – по жидкой стали; б – по литой заготовке.
Вместе с тем, относительно небольшая продолжительность конвертерной плавки определяет высокую частоту выдачи металла, что создает относительно широкие возможности варьирования объемов производства в течение отдельных кварталов (месяцев) календарного года и обеспечивает благоприятные условия для организации синхронной работы конвертеров с УНРС и прокатными станами. Как правило, конвертерные цехи работают по графику непрерывного производства с периодическими остановками агрегатов на капитальные и текущие планово-предупредительные ремонты.
Конвертер останавливают на ремонт футеровки через каждые 400-900 плавок, хотя известны практические примеры увеличения стойкости футеровки конвертера до 1000-1200 плавок (Новолипецкий металлургический комбинат и Западно-Сибирский металлургический комбинат). Длительность ремонта футеровки конвертеров различной вместимости (емкости) по существующим нормам [1, 4] приведена в табл. 2.
Таблица 2
Длительность ремонта футеровки конвертеров*
|
Вместимость конвертера, т |
160 |
200 |
300 |
400 |
|
Длительность ремонта футеровки, час |
57-62 |
65-70 |
80-90 |
100-110 |
*длительность ремонта устанавливается исходя из применения принудительного
охлаждения, механизированной ломки изношенной футеровки и разогрева новой
футеровки коксом и кислородом.
Продолжительность капитальных и планово-предупредительных ремонтов конвертеров можно оценить по данным табл. 3.
Таблица 3
Периодичность и продолжительность ремонтов [3]
|
Характеристика |
Вместимость, т |
Текущий ремонт |
Капитальный ремонт, суток |
||
|
Периодичность, суток |
Продолжительность, час |
||||
|
Малый |
Большой |
||||
|
Конвертер с кислородным дутьем |
50 |
30 |
6-7 |
7-8 |
8-10 |
|
100-150 |
20-25 |
10-12 |
- |
9-11 |
|
|
Выше 150 |
20 |
15-17 |
- |
10-12 |
|
|
Конвертер с донным воздушным дутьем |
До 40 |
30 |
6 |
12 |
5-6 |
Общая схема алгоритма расчета производственной программы цеха включает предварительную оценку возможности работы кислородно-конвертерного цеха по избранному варианту и основные расчеты показателей производственной программы. Обращаем Ваше внимание на необходимость предварительной оценки возможности работы цеха с целью обеспечения достоверности результатов последующих расчетов.
Для оценки возможности работы кислородно-конвертерного цеха по избранному варианту организации его работы применяется формула
(1)
где – количество установленных в цехе конвертеров, шт.;
– общая продолжительность всех перефутеровок одного
конвертера за год, суток;
– продолжительность всех планово-предупредительных
ремонтов (ППР) конвертеров цеха за год, суток;
– продолжительность всех капитальных ремонтов конвер-
теров цеха за год, суток;
– календарный фонд времени работы конвертеров, суток.
Общая продолжительность всех перефутеровок конвертера определяется, исходя из длительности одной замены футеровки одного конвертера, длительности плавки и стойкости футеровки по формуле
, (2)
где – продолжительность одной перефутеровки отдельного
конвертера, час;
– стойкость футеровки;
– продолжительность одной плавки в конвертере, мин.;
60 – коэффициент пересчета, выражающий количество
минут в одном часе.
Стойкость футеровки конвертера в формуле (2) определяется количеством плавок стали в этом конвертере, проведенных между двумя очередными перефутеровками. Результат сопоставления по формуле (1) должен подтвердить возможность нормальной работы цеха по принятой технологии. В противном случае необходимо внести коррективы в избранный способ производства стали. Последующие расчеты целесообразно осуществлять только в тех случаях, когда вносимые изменения обеспечат соблюдение соотношения (1).
Основные расчеты производственной программы цеха начинаются определением расчетно-номинальных суток одного постоянно работающего конвертера по следующей формуле:
(3)
где – расчетно-номинальные сутки одного постоянно рабо-
тающего конвертера, суток.
Далее производится расчет суммарных номинальных суток для всех установленных конвертеров:
(4)
. (5)
где – суммарные номинальные сутки для всех установлен-
ных в цехе конвертеров, суток;
– количество постоянно работающих конвертеров цеха;
– количество установленных в цехе конвертеров.
Так, если согласно принятой технологии в цехе постоянно работают два конвертера, а третий в это время находится на капитальном ремонте, на перефутеровке или в резерве, то формула (4) приобретает вид
(6)
Если число установленных в цехе конвертеров отличается от трех, то организация их работы может предусматривать перекрытие циклов. В расчетах можно придерживаться следующего соотношения, установленного в формуле (5).
Далее необходимо определить номинальный фонд времени работы одного отдельного конвертера по формуле
, (7)
где – номинальный фонд времени работы конвертера, суток.
С учетом значения определяется число кампаний одного отдельного конвертера за год по формуле
, (8)
где – число кампаний одного конвертера за год, суток;
– длительность кампании конвертера, суток.
В свою очередь
(9)
где 1440 – коэффициент пересчета, учитывающий продолжительность суток в минутах.
Далее уточняется общее время на перефутеровку одного конвертера за год по следующей формуле:
(10)
Годовое резервное время одного конвертера можно определить по такой формуле:
(11)
где - годовое резервное время одного конвертера, суток.
Годовое время горячих простоев одного конвертера принимается на уровне 1,6 % номинального времени работы:
, (12)
где - годовое время горячих простоев конвертера, суток.
Годовое время горячих простоев для всех установленных конвертеров составит
(13)
Фактический фонд времени работы одного конвертера определяется по формуле
(14)
где - фактический фонд времени работы одного конвертера,
суток.
То же, для всех установленных в цехе конвертеров :
(15)
Далее определяется количество плавок за год по цеху по формуле
(16)
То же, для одного конвертера () определяется по формуле
(17)
Выплавка стали за год по конвертерному цеху составит
(18)
где - годовой объем производства стали по цеху, тонн;
- емкость конвертера по жидкой стали, тонн;
- выход годного металла, в долях единицы.
То же, в расчете на один конвертер составит
(19)
Для оценки эффективности производства в цехе рассчитывается интенсивный показатель выплавки стали на одну тонну вместимости конвертера в номинальные сутки по следующей формуле:
(20)
где – интенсивный показатель годовой выплавки стали на одну тонну емкости конвертера в номинальные сутки, тонн /(тонну • сутки).
По окончании расчета по формулам (1) – (20) заполняется итоговая таблица (по форме табл. 4).
Таблица 4
Годовая производственная программа
кислородно-конвертерного цеха
|
№ п/п |
Наименование показателей |
Номера конвертеров |
Итого по цеху |
|||
|
1 |
2 |
… |
n |
|||
|
1. |
Номинальная вместимость конвертера, т |
|||||
|
2. |
Календарное время работы, суток |
|||||
|
3. |
Простои на капитальном ремонте, суток |
|||||
|
4. |
Номинальное время работы, суток |
|||||
|
5. |
Простои в резерве, суток |
|||||
|
6. |
Горячие простои:
|
|||||
|
7. |
Фактические сутки, суток |
|||||
|
8. |
Средняя продолжительность плавки, мин. |
|||||
|
9. |
Количество плавок, шт. |
|||||
|
10. |
Масса плавки по годному, тонн |
|||||
|
11. |
Выплавка стали за год, тонн |
|||||
|
12. |
Выплавка стали на 1 тонну вместимости конвертера в номинальные сутки, тонн /(тонну • сутки) |
Очень часто в задании на дипломное проектирование устанавливаются конкретные объемы годового производства стали по цеху, точное достижение которых по приведенным выше формулам встречает затруднения. Для обеспечения достижения заданных объемов производства стали по приведенной методике необходимо варьировать не только вместимость и количество устанавливаемых конвертеров, но и календарное время работы конвертерного цеха. Таким образом, приведенная методика предполагает неоднократные пересчеты объемов производства.
2. ПРИМЕР РАСЧЕТА ГОДОВОЙ ОПЕРАТИВНОЙ
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ ЦЕХА
Составить годовую оперативную производственную программу кислородно-конвертерного цеха, учитывая, что в цехе установлено три конвертера вместимостью 370 тонн.
Длительность плавки составляет 38 мин. Продолжительность замены футеровки 96 час (4,0 суток), продолжительность планово-предупредительных ремонтов за год 12 суток, продолжительность капитальных ремонтов за год 10 суток. Стойкость футеровки составляет 2500 плавок. Календарный фонд времени работы цеха составляет 365 суток.
Определить годовую производственную мощность цеха, номинальный и фактический фонды времени работы конвертеров, выплавку стали на одну тонну емкости конвертера в номинальные сутки, учитывая, что организация работы конвертерного отделения предусматривает постоянную работу двух агрегатов.
Проверка возможности работы цеха по избранному варианту технологии осуществляется по формуле (1). При этом предварительно по формуле (2) оценивается общая продолжительность всех перефутеровок конвертеров за год:
= 60 * 365 * 96/(2500 * 38) = 22 суток.
Тогда, получается 3(22 + 12 + 10) = 132 суток.
Принято, что календарное время работы цеха составляет 365 суток, следовательно, возможно организовать работу цеха по избранной технологии (три конвертера установленных, два из них постоянно работающих, один в резерве или на ремонте).
Расчетно-номинальные сутки одного постоянно работающего конвертера определяются по формуле (3):
= 365 – (22 + 12 + 10) = 321 суток.
Расчет суммарных номинальных суток для всех установленных конвертеров ведется по формуле (4):
= 2 * 321 = 642 суток.
Отсюда, рассчитанный по формуле (7) номинальный фонд времени работы одного конвертера составит
= 642/3 = 214 суток.
Число кампаний одного конвертера за год рассчитывается по формулам (8) и (9):
= 2500 * 38/1440 = 65,97 суток;
= 214/65,97 = 3,24.
Принимается количество перефутеровок за год = 3.
Уточненное время на перефутеровку конвертера за год, определенное по формуле (10), составит
= 4 ∙ 3 = 12 суток.
Годовое резервное время одного конвертера, определенное по формуле (11), составит
= 365 – (214 + 10 + 12) = 129 суток.
Годовое время горячих простоев определяется по формулам (12) и (13):
= 214 * 1,6/100 = 3,4 суток;
= 3 * 3,4 = 10,2 суток.
Фактический фонд времени работы конвертерного цеха, рассчитанный по формулам (14) и (15), составит
= 214 – 3,4 = 210,6 суток;
= 210,6 * 3 = 631,8 суток.
Общее количество плавок за год по цеху и в расчете на отдельный конвертер определяется по формулам (16) и (17) соответственно:
= 1440 * 631,8/38 = 23942;
= 23942/3 = 7981.
Выплавка стали за год по цеху и в расчете на отдельный конвертер, определенная по формулам (18) и (19), составит соответственно
= 370 * 0,92 * 23942 = 8150 тыс. тонн;
= 8150/3 = 2717 тыс. тонн.
Выплавка стали на 1 тонну вместимости конвертера в номинальные сутки рассчитывается по формуле (20):
= 2717/(370 * 214) = 34,3 тонн /(тонну • сутки).
Полученные расчетом показатели производственной программы кислородно-конвертерного цеха сводятся в табл. 5.
Таблица 5
Годовая производственная программа
кислородно-конвертерного цеха
|
№ п/п |
Наименование показателей |
Номера конвертеров |
Итого по году |
||
|
1 |
2 |
3 |
|||
|
1. |
Номинальная вместимость конвертера, тонн |
370 |
370 |
370 |
1110 |
|
2. |
Календарное время работы, суток |
365 |
365 |
365 |
365 |
|
3. |
Простои на капитальном ремонте, суток |
10 |
10 |
10 |
30 |
|
4. |
Номинальное время работы, суток |
214 |
214 |
214 |
642 |
|
5. |
Простои в резерве, суток |
129 |
129 |
129 |
387 |
|
6. |
Горячие простои:
|
1,6 2,4 |
1,6 3,4 |
1,6 3,4 |
1,6 10,2 |
|
7. |
Фактические сутки, суток |
210,6 |
210,6 |
210,6 |
631,8 |
|
8. |
Средняя продолжительность плавки, мин. |
38 |
38 |
38 |
38 |
|
9. |
Количество плавок, шт. |
7981 |
7981 |
7981 |
23942 |
|
10. |
Масса плавки по годному, тонн |
340,4 |
340,4 |
340,4 |
340,4 |
|
11. |
Выплавка стали за год, млн. тонн |
2,72 |
2,72 |
2,72 |
8,15 |
|
12. |
Выплавка стали на 1 тонну вместимости конвертера в номинальные сутки, тонн /(тонну • сутки) |
34,3 |
34,3 |
34,3 |
34,3 |
3. ПРИМЕНЕНИЕ ИТЕРАЦИОННОГО МЕТОДА В РАСЧЕТАХ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ ЦЕХА
Расчет производственной программы кислородно-конвертерного цеха по модели, представленной выше, ориентирован на максимальное использование производственных мощностей в течение всего планируемого периода. Однако в рыночных условиях такая постановка задачи возможна лишь в тех случаях, когда наблюдается благоприятная конъюнктура рынка металла, отсутствуют сезонные колебания спроса потребителей. На практике, как правило, наблюдается иная картина. Действительно, в отдельные годы, кварталы или месяцы года предприятие получает достаточно много заказов на металлопродукцию, поэтому имеет возможность сформировать большой портфель заказов и обеспечить полную загрузку производственных мощностей для их выполнения.
Однако в другие аналогичные периоды предприятие по различным причинам может не сформировать достаточные объемы заказов, чтобы обеспечить полную загрузку своих производственных мощностей. В такие периоды предприятие вынуждено довольствоваться неполной загрузкой мощностей. Соответственно расчет производственной программы на тот или иной планируемый период должен корректироваться.
На практике для коррекции производственных программ используется метод итерации (повторных проходов, расчетов). Сначала ведется расчет производственной программы цеха на его полную производственную мощность. А затем, в случае сокращения производственных заданий, необходимо произвести пересчет производственной программы на новый (уточненный) объем производства.
Так, если расчеты производственной программы в условиях использования полной производственной мощности цеха проведены по годовому объему производства литых заготовок 8,15 млн. тонн, а фактически сформированный объем заказов на год включает производство литых заготовок лишь в объеме 7,2 млн. тонн, то следует методом итерации произвести повторный расчет по приведенной выше модели с учетом необходимых корректировок.
Соответственно, возможные корректирующие воздействия (управленческие решения) могут затрагивать следующие позиции:
Так, если годовой объем производства по цеху должен быть снижен до 7,2 млн. тонн, то в рамках повторных расчетов следует проверить такие варианты управленческих решений:
Итерация (повторные проходы, расчеты) должна осуществляться до получения приемлемого результата, соответствующего годовому объему производства цеха на уровне 7,2 млн. тонн литых заготовок. Оптимизированная таким образом производственная программа цеха должна быть представлена в форме, аналогичной табл. 5 (с корректировками).
Используя данные, приведенные в табл. 6, рассчитать годовую производственную программу кислородно-конвертерного цеха. Остальные необходимые для расчета данные подобрать самостоятельно.
Таблица 6
Исходные данные для расчета
годовой производственной программы цеха
|
№ п/п |
Наименование показателей |
В а р и а н т ы |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
||
|
1. |
Количество установленных конвертеров, шт. |
3 |
2 |
3 |
4 |
3 |
2 |
4 |
|
2. |
Вместимость конвертеров по жидкой стали, тонн |
300 |
400 |
250 |
100 |
160 |
350 |
160 |
|
3. |
Длительность плавки, мин. |
34 |
42 |
28 |
17 |
21 |
37 |
22 |
|
4. |
Длительность ППР в году, суток |
10 |
13 |
9 |
8 |
8 |
11 |
8 |
|
5. |
Годовой объем производства литых заготовок, млн. тонн / год |
6,0 |
4,8 |
2,7 |
3,6 |
3,7 |
3,5 |
4,0 |
12