курсовая фс70al1. Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Теория и технология производства ферросплавов

• Название: Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Теория и технология производства ферросплавов
• Дата: 12.04.2022
• Размер: 475.59 Kb.
• Имя файла: курсовая фс70al1.docx
• Тип: Пояснительная записка; #466110
• страница: 4 из 4

3.2.2 Статьи расхода тепла

3.2.2.1 Тепло металла

Энтальпия металла при температуре Т может быть подсчитана по уравнению:

(1)

где: G_мет – масса металла;

 средняя молекулярная масса металла ;

M_i – атомный вес i-ого компонента сплава;

Х_i – атомная доля i-ого компонента сплава;
Н^м – относительная интегральная молярная энтальпия сплава
Fe–Si (теплота, смешение компонентов при образовании
1 моля сплава). Значения Н^м сплавов Fe–Si–C приведены в
приложении А [4, 5];

Н_i – изменение энтальпии при нагревании i–ого компонента
сплава от стандартной температуры до температуры
выпуска сплава из печи,



Состав металла в атомных долях по данным таблицы 8 рассчитывается по формуле:

(2)

где G_i – масса i-ого компонента сплава;

к – количество компонентов сплава.

Состав металла в атомных долях приведен в таблице 12.

Таблица 12 – Состав металла в атомных долях

Компонент сплава	Si	Fe	Al	Ca	S	P	Mn	C
Атомная доля	0,6053	0,3774	0,0104	0,027	0,0002	0,0003	0,00023	0,0015

Примем температуру ферросилиция марки ФС70 в печи, равной 2200K. Тогда:

3.2.2.2. Тепло шлака

Температура шлака в печи может быть приравнена температуре металла. Энтальпия жидкого шлака может быть рассчитана по уравнению

(3)

где G_шл – вес шлака;




M_i – молекулярный вес i-ого компонента шлака;

Х_i – мольная доля i-ого компонента шлака;

Н_i – теплосодержание i-ого компонента шлака, причем, если
t_шл  t_пл i-ого компонента, нужно учитывать теплоту плавления компонента, т.е. .

Состав шлака в мольных долях по данным таблицы 7 приведен в таблице 13.

Таблица 13 – Состав шлака в мольных долях

Компонент шлака	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	FeO
Молярная доля	0,683	0,115	0,168	0,029	0,005

Тепло шлака выражается



3.2.2.3 Тепло газов

Примем температуру отходящих газов 1000 К, тогда

3.2.2.4 Тепло колошниковой пыли

Примем для расчета, что температура колошниковой пыли совпадает с температурой газа, покидающего подсводовое пространство (Т = 1000 К)

3.2.2.5 Тепло эндотермических реакций

Результаты расчета теплового эффекта реакций диссоциации оксидов, содержащихся в компонентах шихты, приведены в таблице 14.

Таблица 14 – Тепловой эффект эндотермических реакций

Уравнение реакции	Расчет теплового эффекта		Тепловой эффект Q9, МДж
			1397,08
			47,2
			12,09
			0,04
			22,34
			3,17
			0,7
Итого		1482,62

3.2.2.6 Потери тепла через футеровку

Тепловой поток, идущий из печи через футеровку нагревает кожух и днище печи.

Теплоотдача с поверхности кожуха в окружающую среду осуществляется конвекцией и излучением и зависит от температуры теплоотдающих поверхностей и воздуха



(4)

где  – время, ч (принимаем  = 1 ч);

F_кож – поверхность кожуха, м³;

_о – коэффициент теплоотдачи конвекцией



_к – степень черноты для металлической поверхности, равная 0,7;

С_о – коэффициент лучеиспускания для абсолютно черного тела

(С_о = 20,58 кДж/м²чК);

Т_к, Т_атм – температура кожуха печи и воздуха, соответственно, (Т_к = 423 К; Т_атм = 273 К);

К – коэффициент, учитывающий скорость движения воздуха при принудительном обдуве, равный

 – скорость движения воздуха, м/с.

При отсутствии принудительного обдува  = 0 и К = 1.
Принимаем для выплавки ферросилиция марки ФС70Al1 рудовосстановительную печь РК0-21.

По литературным данным принимаем диаметр кожуха печи

D_к = 6,12 м, высота Н = 2,02 м.

Величину поверхности кожуха F_кож рассчитываем по уравнению



Тогда



Величину поверхности днища рассчитываем по уравнению



Принимаем Т_дн = 453 К. Нужно учесть, что



Тогда



Количество тепла, теряемое всей поверхностью печи за 1 час работы, равно

q_то = 335,37+279,66 = 615,03 МДж.

Необходимо q_то пересчитать на 100 кг кварцита.

Суточная производительность печи для выплавки ФС70Al1 рассчитывается по формуле:

(5)

где К₁ – коэффициент загрузки трансформатора по мощности,
К₁ = 0,96;

К₂ – коэффициент использования трансформатора по времени,

К₂ = 0,98;

К₃ – коэффициент, учитывающий неравномерность напряжения
в сети, К₃ = 0,99;

сos – коэффициент мощности, сos  = 0,92;

W_уд – удельный расход электроэнергии, кВтч/т, W = 4756 кВтч/т;

S_тр–ра – мощность трансформатора, МВА, S_тр–ра = 21 МВА.

Тогда



За 1 час на печи выплавляется ферросилиция ФС70:



Для этого количества сплава потребуется кварцита:

982.5*3,78 = 3713 кг.

Пересчитаем потери тепла поверхностью печи на 100 кг кварцита:

3.2.2.7 Потери тепла с охлаждающей водой

По практическим данным расход воды для охлаждения конструктивных элементов, в расчете на 1 МВА установленной мощности, составляет обычно величину:

 для открытых печей – 3,5 – 4,3 м³/ч.

Принимаем для расчета m = 4 м³/ч.

Для РК0–21 (S_тр–ра = 21 МВА) расход воды составляет:



Потери тепла с охлаждающей водой в пересчете на 100 кг кварцита составят:



где Т – перепад температур, Т = 15;

С_в – теплоемкость воды, кДж/кгК, С_в = 4,18 кДж/кгК;

3713 – потребление кварцита в течение 1 часа при плавке ФС70Al1.



Итого расход тепла составит:

3.2.2.8 Расчет удельного расхода электроэнергии

Разница между расходом и приходом тепла покрывается электроэнергией



Необходимо учесть электрические потери, которые всегда имеют место. Электрический к.п.д. современных рудовосстановительных печей составляет в среднем 0,87. Тогда



Потери энергии в короткой сети составляют:



Расход электроэнергии на 1 т сплава ферросилиция марки ФС70Al1 составляет (1 кВтч = 3,0 МДж):

3.2.2.9 Сводная таблица теплового баланса

Результаты расчета теплового баланса приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Результаты расчета теплового баланса

Приход тепла	МДж	%	Расход тепла	МДж	%
Тепло экзотермических реакций	21,58	1.09	Тепло эндотермических реакций	1482.62	75.18
Тепло от окисления восстановителей	481.75	24.43	Тепло жидкого сплава	32.31	1.63
Электроэнергия	1468.52	74.47	Тепло жидкого шлака	6.22	0.31
			Тепло газов	97,93	4.96
			Тепло пыли	3.47	0.17
			Потери тепла поверхностью печи	16.56	0.83
			Потери с охлаждающей водой	141.84	7.19
			Электрические потери	190.9	9.68
Итого	1971.85	100	Итого	1971.85	100

Список использованных источников:
1. Бобкова О.С. Силикотермическое восстановление металлов / О.С. Бобкова. – М.: Металлургия, 1990 – 187с.

2. Гасик М. И. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. /

М.И. Гасик, Н.П. Лякишев. - М.: «СП Интермет Инжиниринг», 1999. -764 с.

3. Нохрина О.И. Расчет шихты для выплавки ферросплавов: учеб пособие / О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина, Ю.Е. Романенко; СибГИУ. – Новокузнецк, 2007.-252с.

4. Поволоцкий Д. Я. Электрометаллургия стали и ферросплавов. - М.: Металлургия, 1995. -592 с.

5. Рожихина И.Д., Теория и технология производства ферросплавов: учеб. Пособие. В 2х ч. Ч.1 / И.Д. Рожихина, О.И. Нохрина; СибГИУ.- Новокузнецк,2006.-258с.

6. Рысс М.А. Производство ферросплавов./ М.А. Рысс - М.: Металлургия, 1985. -430 с.

7. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов./ Н.В. Толстогузов - М.: Металлургия, 1992. -340 с.

8. Щедровицкий Я.С. Высококремнистые ферросплавы / Я.С. Щедровицкий – Свердловск.: Металлургия, 1961. -256.