Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 1996-3947
ИФ РИНЦ = 0,460

Технико-экономический выбор плавильного оборудования литейных цехов

Вагин Г.Я. Кузнецов И.А.
В России на предприятиях более 1200 литейных цехов и производств. Литейные цеха являются наиболее энергоемкими по потреблению топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Они потребляют от 20 до 40 % ТЭР предприятий. Энергоемкость литья в РФ в 2-3 раза выше ведущих стран (Японии, Германии, США и др.). Это объясняется низкой загрузкой оборудования, которая в среднем составляет 30-50 %, моральным старением применяемых технологий, низкой степенью использования сырья, слабой автоматизацией технологических процессов [1-3]. Парк литейного оборудования в последние 15-20 лет практически не обновляется, средняя продолжительность его эксплуатации - 28-30 лет. Резко снизился объем производства новых литейных машин и оборудования. Для снижения энергоемкости литья необходима модернизация технологий и оборудования литейных цехов. Так как модернизация технологий и оборудования литейных цехов требует больших капиталовложений, то необходима методика выбора технологий и оборудования с учетом их ресурсо- и энергоэффективности. Данная методика позволит значительно сократить сроки окупаемости модернизации.

Как показано в [1] наиболее энергоемкими в литейных цехах являются плавильные участки. Они потребляют от 50 до 70 % всех ТЭР цеха. В качестве плавильных агрегатов в действующих литейных цехах применяются как пламенные (коксовые и газовые вагранки), так и электрические печи (дуговые, индукционные и др.). В некоторых публикациях [4] высказывается мнение, что применение электрической энергии в процессах плавки металлов невыгодно из-за ее высокой стоимости. Однако практика стран Евросоюза, США [5, 6] и исследования [2] показывают большие преимущества электрических печей перед пламенными. В первую очередь это КПД, у пламенных печей он не превышает 20 %, у электрических доходит до 95 %. Электрический нагрев имеет и другие преимущества: высокая надежность и малые выбросы вредных веществ при эксплуатации; высокие удельные мощности и температуры; высокие скорости нагрева; экономия сырья вследствие сокращения потерь от угара; возможность глубокой автоматизации; высо
кая технологическая гибкость; возможность получения металлов высокой чистоты и ряд других.

В работе [6] утверждается, что самым перспективным направлением в литейных цехах в 21 веке является переход на плавку в индукционных печах средней частоты.

Комплексный анализ технических, экономических и экологических факторов позволяет выбрать вариант плавильных установок отвечающих требованиям как энерго- так и ресурсосбережения. При этом основным критерием выбора является себестоимость плавки 1 т. металла. Обязательными условиями при сопоставлении вариантов выбираемого плавильного оборудования должны быть: одинаковый химический состав выплавляемого металла; примерно одинаковая производительность; доступность в регионе выбираемых энергоносителей; одинаковое влияние на экологию. Все расчеты следует вести в удельных единицах (на тонну годного литья).

Проведем сравнение технологий ряда обследованных литейных цехов:

Вариант 1 - дуплекс-процесс: коксовая вагранка - дуговая печь переменного тока ДЧМ-10 (литейный цех производительностью 17 800 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 57 %).

Вариант 2 - дуплекс-процесс: коксовая вагранка - дуговая печь переменного тока ДСН-3 (литейный цех производительностью 18 900 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 49,5 %).

Вариант 3 - дуплекс-процесс: коксовая вагранка - дуговая печь постоянного тока ДППТ-12 (литейный цех производительностью 14 000 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 45,6 %).

Вариант 4 - монопроцесс: индукционная тигельная печь (литейный цех производительностью 16 300 т в год серого чугуна СЧ-21, выход годного металла 51,5 %).

В таблице приведен расчет себестоимости плавки по вариантам.

Анализ таблицы позволяет сделать следующие выводы:

  1. Наименьшие затраты имеет вариант синдукционной печью;
  2. Утверждение авторов работы [4], о том,что дуплекс процессы: вагранка с другими печами является перспективным направлением длялитейных цехов не подтверждается, подтверждается сделанный в [6] вывод, что перспективнымнаправлением модернизации литейных цехов -это переход на индукционные печи.

Расчет эксплуатационных затрат

Критерий

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Капитальные затраты

инвестиции, млн. руб.

19,11

26,0

48,1

52,2

ставка кредита, %

18

18

18

18

срок кредита

60 мес.

60 мес.

60 мес.

60 мес.

Капитальные затраты в тыс. руб./т (выплавляемого металла)

плата за кредит

0,11

0,1226

0,282

0,2977

инвестиции

0,1224

0,1362

0,3138

0,3308

Итого:

0,2324

0,2588

0,5958

0,6285

Стоимость металла (холодная зарузка) в тыс. руб./т

загружаемый металл

3,5738

6,4983

5,0773

3,19826

потери металла, %

6%

6%

6,3 %

4,8 %

потери металла

0,214

0,39

0,32

0,15

чистый продукт, %

57%

49,5 %

45,6 %

51,5 %

Итого:

2,1593

3,41

2,46

1,726

Эксплуатационные расходы в тыс. руб./т

энергоноситель

0,964

1,0933

1,642

0,271

присадки

0,2974

0,4259

0,2127

0,4

футеровка

0,198

0,22

0,21

0,15

обслуживание

0,203

0,231

0,215

0,161

электроды

0,16

0,0341

0,016

-

Итого:

1,8224

2,004

2,2957

0,982

Обслуживающий персонал

начальник участка

-

1

1

-

старший мастер

1

2

2

1

мастер

4

3

2

4

вагранщик

6

6

6

-

огнеупорщик

-

-

9

-

шихтовщик

2

-

7

5

шлаковщик

5

6

3

-

плавильщик

6

17

7

31

загрузчик

6

7

3

-

Затраты на обслуживающий персонал в тыс. руб./т

Фонд заработной платы

373

388

352

320

Итог:

0,25

0,26

0,23

0,236

Полные затраты в тыс. руб./т

ИТОГО:

4,4641

5,9328

5,5815

3,5725

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Вагин ГЛ., Петрицкий С.А., КузнецовИ.А. Исследование энергопотребления литейных цехов. Сб. научн. Трудов "Актуальные проблемы электроэнергетики". Том 66. Н. Новгород. НГТУ,2007.-С. 33-37.
  2. Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве: учебник для вузов / Т.Я. Вагин,В.А. Коровин, И.О. Леушин, А.Б. Лоскутов. Ниже-город. гос. техн. ун-т. - Н. Новгород, 2008. - 211 с.
  3. Дибров И.А. Состояние и перспективы развития литейного производства в России // Электрометаллургия, 2000, №6. - С. 32-34.
  4. Грачев В.А. Выбор перспективныхпроцессов плавки чугуна. // Литейное производство. 1996, №5. С. 20-25.
  5. Экономика в электроэнергетике и энергосбережение посредством рационального использования электротехнологии. Пер. с немецкого. Спб., Энергоатомиздат. 1998. - 368 с.
  6. Мортимер Д.Х. Индукционная плавка: технологии будущего существуют сегодня // Электрометаллургия, 2002, №10. - с. 23-35.

Работа представлена на Международную научную конференцию «Перспективы развития вузовской науки», Сочи ("Дагомыс"), 21-24 сентября 2009 г. Поступила в редакцию 18.09.2009.

Библиографическая ссылка

Вагин Г.Я., Кузнецов И.А. Технико-экономический выбор плавильного оборудования литейных цехов // Международный журнал экспериментального образования. – 2009. – № 6. – С. 58-0;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=195 (дата обращения: 21.04.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252