Современный металлургический комбинат представляет собой сложное предприятие, занимающее значительную территорию, с многочисленными, разнообразными зданиями (числом до пятисот) и сложными инженерными сооружениями.
При строительстве металлургического комбината необходимо учитывать специфику предприятий черной металлургии — значительное выделение в воздушный бассейн вредных веществ, в том числе сернистого ангидрида, пыли, окиси углерода, ароматических углеводородов, фенола и др. К наиболее характерным производственным вредностям в зданиях металлургических заводов относится избыточное тепло- и газовыделение от металлургических агрегатов, особенно во время выпуска из них металла, и от самого металла во время его транспортирования, разливки и остывания.
Технологические процессы производства черных металлов включают
получение:
- чугуна путем плавки железных руд, подвергнутых обогащению на обогатительных комбинатах;
- стали в конвертерах мартеновских или электропечах путем плавки шихты, состоящей из жидкого или твердого чугуна и металлолома;
- проката из заготовок, полученных на установках непрерывной разливки стали и нагретых в печах, или из слитков, полученных посредством разливки стали в изложницы,
- путем их обжатия во вращающихся валках прокатных станов различного назначения; продукция проката — двутавровые балки, швеллеры, уголки, рельсы, листы, проволока и др.
На ряде предприятий заняты десятки тысяч человек. К особенностям технологических процессов металлургических заводов относятся также их непрерывность в течение суток,
Основные цехи металлургического завода - доменные, сталеплавильные и прокатные. Большинство трудящихся сосредоточено в прокатных цехах (20-25%) и в ремонтно-механических (20-25%). Среднее число трудящихся на заводской территории - примерно 25 чел/га, наибольшая плотность работающих в зонах доменного производства -85 чел/га и ремонтно-механических цехов - около 100 чел/га.
Резко увеличивалась выплавка стали за последние годы прежде всего за счет строительства новых кислородно-конвертерных цехов. Это объясняется технико-экономическими преимуществами кислородно-конвертерного процесса получения стали по сравнению с мартеновским — уменьшением капитальных затрат на 30-45% на единицу мощности и более высокой производительностью труда. С развитием технического прогресса возрастают мощности кислородных конвертеров. Мощность конвертеров за 20 лет возросла в 20 раз.
Характерные особенности конвертерных цехов: повышенное тепловыделение, крупное оборудование, требущее высоты помещения свыше 70 м, мостовые краны грузоподъемностью 450—530 т с тяжелым режимом работы и др.
Объемно-планировочные решения зданий конвертерных цехов менялись в зависимости от роста объема конвертеров. Технологический процесс потребовал подъема отметки рабочих площадок для обслуживания оборудования и соответственно увеличения высоты здания. Рост грузоподъемности грузовых кранов, объема бункеров для сыпучих материалов и увеличение размеров газоочистных устройств привели к утяжелению строительных конструкций; укрупнение габаритов технологического оборудования потребовало увеличения шага колонн в цехе. В проектах последних лет разливочные пролеты заменены отдельно стоящим зданием с отделением непрерывной разливки стали (ОНРС).
Одновременно совершенствовались строительные решения цехов: унифицировались основные строительные параметры, сократилось число типоразмеров пролетов и шагов колонн (последних - с 10 до 2), все чаще применялись эффективные констукции и материалы.
В результате проведенных исследований разработаны типы промышленных зданий черной металлургии и сформулированы пути их совершенствования:
- блокирование в одном здании конвертерного, загрузочного, ковшового, шихтового и вспомогательного (для размещения энергетического оборудования) пролетов; отрыв какого-либо из этих пролетов от остальных ухудшает компоновочное решение цеха, усложняет межцеховые коммуникации и удорожает стоимость строительства и эксплуатации;
- строительство конвертерных цехов блоками по три конвертера в каждом из них; благодаря этому сокращаются площадь занимаемой территории на 5 га, площадь цеха на 22%, объем зданий на 20% и стоимость строительства на 22%.
В конвертерном цехе большое влияние на его микроклимат оказывают размеры межцеховых дворов. Исследованиями моделей в аэродинамической трубе было установлено, что для цехов с конвертерами объемом 250-300 т расстояние между цехом и отделением НРС должно быть в пределах 36-48 м (в зависимости от длины цеха).
Разработанная в результате исследований новая объемно-планировочная структура цеха обладает четкостью в организации и оптимальностью взаимосвязей технологических операций и инженерно-технических коммуникаций, минимальным числом перепадов высот и уменьшением кубатуры зданий.
Доказана целесообразность выноса части оборудования, например газоочистных сооружений, за пределы здания. Это позволяет сократить его объем.
Размещать помещения культурно-бытового назначения (кроме помещений первой ступени обслуживания, располагаемых в зоне рабочих мест) рекомендовано вне контура производственного здания, соединяя их переходной галереей или тоннелем.
Сложным металлургическим комплексом является ферросплавный завод. Это множество разнообразных зданий и сооружений — от небольших вспомогательных цехов до гигантских плавильных корпусов. Принятая до настоящего времени компоновка ферросплавных цехов продиктована линейным расположением печей (иногда до 10 в одном ряду). В результате получаются здания большой протяженности (до 400 м при восьми печах) при относительно небольшой ширине (48 м) с неэкономичным соотношением сторон в плане (1:8 и более). При этом плохо проветриваются межцеховые дворы, затруднена аэрация самих цехов, высоки стоимость строительства и эксплуатационные расходы.
Совершенствование типа здания ферросплавного цеха, его объемно-планировочной структуры было начато в 1969 г. с радикального изменения всей компоновочной схемы производственного процесса на основе комплексных исследований действующих предприятий и многовариантных проработок.
Предложен новый тип здания ферросплавного цеха с блочным расположением печей. Объединение печей попарно в блоки позволяет увеличить ширину здания до 78 м, резко сократить его длину и получить более оптимальные соотношения сторон в плане.
Компактное решение здания ферросплавного цеха способствует лучшей проветриваемости площадки и межцеховых дворов. Новая компоновка цеха с блочным расположением печей создает существенные преимущества и в организации технологического процесса, так как позволяет исключить мостовой кран грузоподъемностью 125 т. Совершенствование типа здания ферросплавного цеха сказалось и на его технико-экономических показателях: объем здания сократился примерно на 15%, достигнуты более четкое зонирование площадки и оптимальная организация людских и грузовых потоков.
Здание нового типа выигрывает и в архитектурном отношении. Оно имеет более четкую и органичную структуру и пропорции. Будучи наиблее крупным на заводе (высота около 50 м), служит центром композиции и архитектурной доминантой комплекса.
Перспективный и прогрессивный способ производства высококачественной стали представляет электросталеплавление. Научно-технический прогресс вызвал быстрый рост мощностей предприятий этой отрасли металлургии. За последние 20 лет мощности агрегатов электросталеплавления увеличились с 30-50 до 400 т. Современный электросталеплавильный цех характеризуется насыщенностью сложным и крупногабаритным технологическим оборудованием, требующим высоты помещений до 50 м, наличием мостовых кранов большой грузоподъемности (до 320 т) с тяжелым режимом работы; производственный процесс сопровождается значительным тепло-, газо- и пылевыделением и высоким уровнем шума.
