Кр по Выплавки. Курсовая работа по Выплавке стали. "Определение основных параметров выплавки стали в конвертере с верхней подачей дутья"
 Скачать 72.76 Kb.
|
|
7. РАСЧЕТ РАСХОДА ДУТЬЯ В качестве дутья для продувки металла сверху используем технически чистый кислород с содержанием 99,5% кислорода. Расход дутья определим по балансу кислорода, учитывая ,что кроме дутья, кислород поступает в ванну при разложении оксидов железа неметаллических материалов, а расходуется не только на окисление примесей металла, но и на дожигание части CO до CO2, окисление железа, а также частично растворяется в металле и теряется в газовую фазу в начале продувки. Ранее была определена потребность в кислороде для окисления примесей металла (см. табл. 6): 5,217 кг или 3,652 м3. Определим расход кислорода на окисление железа. В табл. 9 в предпоследней колонке записано количество FeO (5,174 кг) и Fe2O3 (1,912 кг) в шлаке. Для их образования потребуется кислорода: 5,174*16/72 + 1,912*48/160 = 1,725 кг или 0,878*22,4/32 = 1,207 м3. При этом окисляется железа: 5,174 + 1,912 – 1,725 = 5,366 кг. Определим расход кислорода на дожигание CO. В зависимости от положения фурмы относительно поверхности металла 5…15%, а при использовании двухъярусных фурм до 25%, образующийся CO окисляется до CO2. Принимаем: 10% CO окисляется до CO2. По реакции {CO} + 0,5{O2} = {CO2} на каждые 28 кг CO требуется 16 кг или 11,2 м3 O2. Так как при окислении углерода образовалось 6,188 кг CO (см. табл. 6), то для окисления 10% этого количества (0,715 кг) потребуется кислорода: 0,619*16/28 = 0,354 кг или 0,354*22,4/32 = 0,248 м3. С неметаллическими материалами поступает 0,028 кг FeO и 0,437 кг Fe2O3 (см. табл. 9). При их полном усвоении образуется кислорода 0,028*16/72 + 0,437*48/160 = 0,137 кг или 0,145*22,4/32 = 0,096 м3. При этом восстанавливается железа 0,028 + 0,437 - 0,137 = 0,328 кг. Теперь определим общую потребность в кислороде дутья для окислительного рафинирования (Vк) Vк = 5,217 + 1,725 + 0,354 - 0,137 = 7,159 кг или 5,011 м3. Обычно 5…10% от этого количества (принимаем 8%) приходится на потери кислорода в газовую фазу и растворение его в металле. С учетом содержания кислорода в дутье (99,5%) определим общий расход дутья (Vд) Vд = (7,159*8/100 + 7,159)*100/99,5 = 7,770 кг или 5,439 м3. Избыток дутья примерно составит 7,770*8/100 = 0,622 кг. РАСЧЕТ ВЫХОДА ЖИДКОЙ СТАЛИ ПЕРЕД РАСКИСЛЕНИЕМ И СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПЛАВКИ Сначала составим баланс металла за период окислительного рафинирования. Приход металла состоит из 100 кг металлошихты (чугуна и лома) и железа, восстановленного из неметаллических материалов (0,328 кг, см.п.7). Расходная часть баланса металла включает в себя массы окислившихся примесей (4,521 кг, см. табл. 6), железа (5,366 кг, см.п.7), потери металла с выносами и выбросами (обычно 1…2%, принимаем 1кг), массу миксерного шлака (0,38 кг, см. табл.8) и потери железа с пылью. Массу железа, теряемого с пылью, можно определить по формуле: Gп = 0,00001*Vг*Кп*Feп, где Gп - масса железа, теряемая с пылью во время продувки, кг; Vг - объем образующихся газов, м3; Кп - концентрация пыли в газе, г/м3 (обычно 150…250 г/м3); Feп - содержание железа в пыли, % (обычно 60…80%). В процессе продувки газы образуются в результате окисления углерода и поступления потерь при прокаливании из неметаллических материалов (поступлением азота из дутья пренебрегаем). Масса, объем и состав образующихся газов определяются в табл. 11. Принимаем Кп = 200 г/м3, Feп = 70%. Таблица 11 Расчет количества газообразных продуктов плавки
Тогда Gп = 0,00001*5,510*200*70 = 0,771 кг. Таким образом, выход жидкого металла перед раскислением (Gм) составит: Gм = 100 + 0,328 - 4,521 – 5,366 - 1,0 - 0,38 - 0,771 = 88,28 кг. Материальный баланс плавки сведем в табл. 12. 9. СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПЛАВКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА 9.1. Приход тепла а) Физическое тепло жидкого чугуна: Qч = Gч*(61,9 + 0,88*tч), где Qч - физическое тепло жидкого чугуна, кДж; tч - температура жидкого чугуна, C. Таблица 12 Материальный баланс плавки
Известно: Gч = 76,8 кг; tч = 1400 C. Тогда Qч = 78,8*(61,9 + 0,88*1400) = 99311 кДж. б) Тепловой эффект реакций окисления примесей шихты: Qх = 14770*[C]ок + 26970*[Si] ок + 7000*[Mn] ок + 21730*[P] ок , где Qх - тепло от окисления примесей металлошихты, кДж; [C]ок - количество окислившегося углерода, кг; [Si]ок - то же, кремния, кг; [Mn]ок - то же, марганца, кг; [P]ок - то же, фосфора, кг. Известно: [C]ок = 2,947 кг; [Si]ок = 0,814 кг; [Mn]ок= 0,599 кг; [P]ок= 0,080 кг (см. табл. 6). Тогда: Qх = 14770*2,947 + 26970*0,814 + 7000*0,599 + 21730*0,143 = = 72769 кДж. в) Химическое тепло образования оксидов железа шлака: QFe = 3707*GFeo + 5278*GFe2o3, где QFe - тепловой эффект от окисления железа, кДж; GFeo - количество FeO в шлаке, кг; GFe2o3- то же, Fe2O3, кг. Известно: GFeo = 5,175 кг; GFe2o3 = 1,917 кг (см. табл. 9). Тогда: QFe = 3707*5,175 + 5278*1,917 = 29299 кДж. г) Тепловой эффект реакций шлакообразования: Qшо = 628*Gcao + 1464*Gsio2, где Qшо - тепло образования соединений в шлаке, кДж; Gcao - количество CaO в шлаке, кг; Gsio2- то же, SiO2, кг. Известно: Gcao = 7,316 кг; Gsio2 = 2,090 кг (см. табл. 9). Тогда: Qшо = 628*7,316 + 1464*2,090 = 7654 кДж. д) Тепло дожигания CO: Qco = 10100*Gco*Z, где Qco - химическое тепло окисления CO, кДж; Gco - количество CO, дожигаемого в полости конвертера, кг; Z -доля тепла, передаваемого конвертерной ванне (обычно Z = 0,1…0,3). Известно: Gco = 0,619 кг (см. табл. 11). Принимаем: Z = 0,2. Тогда: Qco = 10100*0,619*0,2 = 1250 кДж. Общий приход тепла составляет: 99311 + 72669 + 29299 + 7654 + 1250 =210283 кДж. 9.2. Расход тепла а) Физическое тепло жидкого металла: Qм = (54,8 + 0,84*tм)*Gм, где Qм - теплосодержание жидкого металла, кДж; Gм - выход жидкого металла, кг; tм - расчетная температура металла, C. Известно: Gм = 88,28 кг (см. п.8). Тогда: Qм = (54,8 + 0,84*tм)*88,28 = 4838 + 74,159*tм. б) Физическое тепло шлака: Qш = (2,09*tм - 1379)*Gш, где Qш - теплосодержание жидкого шлака, кДж; Gш - количество образующегося шлака, кг. Известно: Gш = 19,166 кг (см. табл. 9). Тогда: Qш = (2,09*tм - 1379)*19,166 = 40,057*tм - 26430. в) Физическое тепло отходящих газов: Qг = (1,32*tг - 220)*(Gco + Gco2 + GAr), где Qг - теплосодержание образующихся газов, кДж; tг - средняя температура отходящих газов, C (обычно tг=1900…2100 C); Gco - количество образующегося CO, кг; Gco2- то же, CO2, кг; GAr- то же, Ar, кг. Известно: Gco=5,569 кг; Gco2=2,071 кг; GAr=0 кг (см. табл.11). Принимаем tг = 2000 C. Тогда: Qг = (1,32*2000 - 220)*(5,569 + 2,071 + 0) = 18490 кДж. г) Затраты тепла на разложение оксидов железа неметаллических материалов Эта статья теплового баланса рассчитывается по формуле, аналогичной для расчета QFe в приходной части этого баланса. Для расчета учитывают только оксиды железа, поступающие в конвертер с неметаллическими материалами (см. табл. 9). QFe = 3707*0,028 + 5278*0,437 = 2410 кДж. д) Потери тепла с выносами и выбросами: Qв = (54,8 + 0,84*tмс)Gв, где Qв - потери тепла с выносами и выбросами, кДж; Gв - общее количество выносов и выбросов, кг; tмс - средняя температура металла, C (обычно наибольшие выносы и выбросы наблюдаются в период максимальной скорости окисления углерода, когда температура металла находится в интервале 1500…1600 C). Известно: Gв = 1,0 кг. Принимаем tмс = 1550 C. Тогда: Qв = (54,8 + 0,84*1550)*1,0 = 1357 кДж. е) Затраты тепла на пылеобразование (Qд) Qд = (54,8 + 0,84*tг)*Gп. Известно: tг = 2000 C; Gп = 0,771 кг. Тогда: Qд = (54,8 + 0,84*2000)*0,771 = 1338 кДж. ж) Тепло на разложение карбонатов Qк = 4038*Gик, где Qк - тепло, затрачиваемое на разложение карбонатов (на обжиг недоразложившегося известняка в извести - недопала), кДж; Gик- количество CO2 в извести, кг. Известно: Gик = 0,730 кг (см. табл. 11). Тогда: Qк = 4038*0,730 = 1662 кДж. з) Тепловые потери В эту статью (Qп) включают все виды тепловых потерь и неучтенные статьи расхода тепла. Обычно они составляют 2…4% от общего прихода тепла. Приняв величину тепловых потерь равной 3% от прихода тепла, получим: Qп = 210283*3/100 = 6308 кДж. Общий расход тепла составит: 4839 + 74,159*tм + 40,057*tм - 26430 + 18490 + 2410 + 1357 + + 1662 + 6308 + 1338 = 9974 + 114,216*tм . Приравняв приходную и расходную части теплового баланса, определим температуру жидкого металла в конце продувки: 210283 - 9974 tм = ---------------------- = 1754 C. 114,216 Определим величину перегрева металла над температурой начала затвердевания (см.п.3). tпер = 1754 - 1535 = 219 C. Полученная величина перегрева находится в рекомендованном интервале 100...120 C (см. табл. 2) . Для упрощенного расчета допустимыми отклонениями от границ этого интервала могут быть 5 C. При больших отклонениях необходимо скорректировать расход металлического лома из расчета: 1% лома снижает температуру металла на 15…20 C. После этого расчет нужно повторить до получения значения температуры в области допустимых отклонений. Подставив найденное значение температуры металла в конце продувки в статьи "а" и "б" расхода тепла, составим тепловой баланс плавки в конвертере (табл. 13). Таблица 13 Тепловой баланс плавки в конвертере
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||