|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Примітка: індекси “н” і “в” – нижня і верхня межі вмісту елементаВСТУП
Методика розрахунку матеріального і теплового балансів киснево-конвертерної плавки заснована на закономірностях і параметрах процесів, і отриманих під час аналізу експериментальних данних. Вона відображує умови роботи сучасних конвертерів з верхнім дуттям (“LD- процес ”). Під час оформлення розрахунку розділи і підрозділи необхідно нумерувати так, як це зроблено в дійсних методичних вказівках, детальні пояснення методики виконання розрахунку і прийнятих позначень не потрібні. Розрахунок виконується на 100 кг металошихти (маса чавуну + маса скрапу). 1. ЗАВДАННЯ НА РОЗРАХУНОК (Варіант завдання вказується керівником) Розрахувати параметри киснево-конвертерної плавки для наступних вихідних даних: - хімічний склад чавуну; - хімічний склад сталі, що виплавляється; - температура чавуну, що заливається в конвертер – tЧАВ, оС; - температура сталі в кінці продувки в конвертері – tСТ, оС; - матеріал футерівки конвертера – смолодоломіт; - ступінь допалювання вуглецю до СО2 в ванні конвертера (або частка СО2 в сумі ∑ = СО + СО2 у складі конвертерних газів) – α = 0,10 – 0,15. Індивідуальні вихідні данні згідно з варіантом завдання (таблиця 1) записують в вигляді таблиці:
Таблиця 1.1 Вихідні данні для розрахунку
Примітка: індекси “н” і “в” – нижня і верхня межі вмісту елемента.
2. РОЗРАХУНОК МАТЕРІАЛЬНОГО БАЛАНСУ ПЕРІОДУ ПРОДУВКИ 2.1. Передчасне визначення витрати скрапу (МСКР, кг/100 кг металошихти) , (2.1) де - загальна кількість тепла, що виділяється при повному окисленні домішок чавуну, кДж/100 кг чавуну; - вміст вуглецю на повалці конвертера: , % (див. табл. 1.1). Хімічне тепло чавуну , кДж/100 кг: , (2.2) де , , , - вміст відповідних домішок в чавуні, % (див. табл. 1.1); цифри біля символів – теплові ефекти окислення вказаних домішок, кДж/кг. 2.2. Визначення кількості домішок, внесених металевою частиною шихти Маса чавуну, що заливається в конвертер, складає: , кг (%) (2.3) Однак на практиці чавун зважується разом з міксерним шлаком; кількість останнього ”а” коливається в межах 0,5 – 1,8 % від маси чавуну. Тоді дійсна кількість залитого в конвертер чавуну дорівнює: , кг (%) (2.4) Саме так дійсну кількість скрапу, що попадає в конвертер, треба визначати з урахуванням його забруднень “в” (звичайно в = 0,5 – 2,0 %) та окалини “с” (с = 1,0 – 1,5 % від маси скрапу): , кг (%) (2.5) Кількість домішок, внесених металевою шихтою, приведемо в табл. 2.1. Таблиця 2.1 Кількість домішок, внесених металевою шихтою
* Хімічний склад скрапу, оскільки він отриманий на даному заводі, приймається рівним хімічному складу готової сталі.
2.3. Визначення витрати шлакоутворюючих (на 100 кг металошихти) 2.3.1. Витрата плавікового шпату М П.Ш. складає 0,15 – 0.50 % від маси металошихти (чім нижче SВ СТ , тим він вище). 2.3.2. Знос футерівки збільшується, якщо виплавляються сталі з більш низьким вмістом вуглецю С ПОВ і збільшується витрата чавуну на плавку М ЧАВ: , кг (2.6) 2.3.3. Потрібна кількість вапна визначається з рівняння , кг, (2.7) де , - кількість кремнезему та оксиду кальцію, що вносяться усіма шихтовими матеріалами (за винятком вапна) і футерівкою, кг; - основність кінцевого шлаку , приймається в межах 2,5–3,5; - флюсуюча здатність вапна. З цього місця розрахунку треба приймати до уваги склади неметалевих матеріалів, які витрачаються при виплавці сталі (табл. 2.2). Можна прийняти любе значення вмісту компонента в шихтовому матеріалі у межах вказаного в цій таблиці діапазону, при цьому сума всіх компонентів шихтового матеріалу повинна бути не більше 100 %. Флюсуюча здатність вапна дорівнює , кг CaO / кг вапна. (2.8) Величини , складають (див. табл. 2.2): , кг, (2.9) ,кг.(2.10) 2.4. Визначення вмісту окислів заліза в шлаці , %, (2.11) , %. (2.12) При кисневому дутті зверху К1 = 1,0. 2.5. Визначення орієнтовного виходу придатного металу при кінці продувки
,кг, (2.13) де - втрати заліза з димовими газами, викидами, зі шлаком у вигляді окислів і корольків металу, %; приймаються в межах 2,3 – 4,5 %. 2.6. Визначення орієнтовної кількості шлаку , кг. (2.14) 2.7. Уточнення складу металу під час повалки конвертера після продувки (перед розкисленням) 2.7.1. Вміст вуглецю прийнято на початку розрахунку (див. п.п. 2.1). 2.7.2. Вміст кремнію практично дорівнює нулю: Si ПОВ = сліди ≈ 0. 2.7.3. Вміст марганцю визначається за рівнянням (2.16), одержаним з урахуванням рівноважного розподілення марганцю між металом і шлаком з балансу марганцю до початку продувки і після неї. Попередньо треба обчислити константу рівноваги марганцю : , (2.15) ( знаходять, наприклад, за допомогою таблиці антилогарифмів). , %. (2.16) 2.7.4. Вміст фосфору також визначається з балансового рівняння (2.17) розподілення фосфору між шлаком і металом. Попередньо потрібно знайти коефіцієнт розподілення фосфору між шлаком і металом . Це можна зробити, наприклад, з даних табл. 2.3 в залежності від вмісту у шлаку (FeO) і його основності . Таблиця 2.3 Коефіцієнт розподілення фосфору між шлаком і металом
, %. (2.17) 2.7.5. Вміст сірки знаходять аналогічно з балансового рівняння (2.18) розподілення сірки між шлаком і металом: , %, (2.18) де - коефіцієнт розподілення сірки між металом і шлаком, може бути знайдений з наступного ряду: Основність шлаку 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 5,4 6,5 7,4 8,0 8,3 8,5 8,7 Таким чином, склад металу перед розкисленням наступний, %:
2.8. Уточнення кількості і складу кінцевого шлаку 2.8.1. Визначення кількості шлакоутворюючих окислів (крім окислів заліза) з усіх джерел:
,кг, (2.19)
,кг, (2.20)
, кг, (2.21)
,кг, (2.22)
,кг, (2.23)
, кг, (2.24)
,кг. (2.25)
2.8.1. Кількість і склад кінцевого шлаку наступний:
, кг. (2.26) Таблиця 2.4 Хімічний склад кінцевого шлаку, %
Слід порівняти розраховану основність кінцевого шлаку з прийнятою в п.п. 2.3.4. (дозволяється відхилення на ± 0,25).
2.9. Уточнений вихід металу в кінці продувки
,кг. (2.27)
2.10. Визначення кількості дуття 2.10.1. Потрібна для проведення плавки кількість кисню дорівнює: ,кг, (2.28) де - втрати заліза випарюванням (у вигляді парів Fe2O3), кг, складають 0,3 – 1,6 % від маси металошихти. 2.10.2. Кількість кисню, внесеного шихтовими матеріалами, визначається ,кг.(2.29)
2.10.3. Необхідно ввести в конвертер дуттєвого кисню масою: , кг, (2.30) де к – ступінь засвоєння ванною дуттєвого кисню, %, складає 93 – 98 %; п – чистота дуттєвого кисню, %, на практиці п = 97 – 99,7 %; об`ємом: , м3. (2.31) 2.11. Розрахунок кількості і складу виходячих з конвертера газів 2.11.1. Утворюється СО2: ,кг, (2.32) або , м3. (2.33) 2.11.2. Утворюється СО:
, кг.(2.34) , м3. (2.35) 2.11.3. Виділяється N2 (з дуття): , кг, (2.36) ,м3. (2.37) 2.11.4. Уходить О2 з відхідними газами: , кг, (2.38) , м3. (2.39) 2.11.5. В результаті отримуємо данні для таблиці 2.5. Таблиця 2.5 Кількість і склад конвертерних газів
2.12. Матеріальний баланс плавки (до розкислення) Наводиться у вигляді таблиці 2.6. Для прикладу в табл. 2.6 наведений примірний матеріальний баланс звичайної киснево-конвертерної плавки. Таблиця 2.6 Матеріальний баланс плавки (до розкислення)
(припустимо до 0,20 %). 3. РОЗРАХУНОК РОЗКИСЛЕННЯ СТАЛІ Розкислення сталі виконується за найбільш поширеним варіантом – з присадкою усіх феросплавів в ківш під час випуску сталі з конвертера. Для розкислення сталі використовуються феросплави, хімічний склад яких наведений в табл. 3.1.
Таблиця 3.1 Хімічний склад феросплавів
Для розрахунку розкислення необхідно вибрати склад матеріалу в межах, наведених в таблиці 3.1. Розрахунок потрібної кількості розкислювачів (феромарганцю, феросиліцію, силікомарганцю) виконується на середньозаданий вміст Mn і Si в готовій сталі з урахуванням їх угару. В залежності від типу сталі, що виплавляється, (кипляча, спокійна) і вмісту вуглецю в металі перед розкисленням СПОВ угар елементів розкислювачів можна приймати в межах, наведених в таблиці 3.2. Таблиця 3.2 Величина угару елементів розкислювачів, %
3.1. Розрахунок необхідної кількості розкислювачів 3.1.1. Для одержання заданого вмісту марганцю в сталі необхідно ввести в неї феромарганець в кількості: , кг, (3.1) 3.1.2. Для доведення вмісту кремнію в сталі до заданого необхідно ввести в неї феросиліцій в кількості: , кг. (3.2) 3.2. Вихід рідкої сталі після розкислення , кг. (3.3) 3.3. Перевірка хімічного складу розкисленої (готової) сталі Перевіряємо вміст в сталі вуглецю: , %, (3.4) марганцю: ,%, (3.4) кремнію: , %, (3.4) фосфору: , %, (3.4)
сірки: , %, (3.4) і порівнюємо одержані величини з заданими (табл. 1.1). Якщо , , , , , то розрахунки в розділах 2 і 3 виконані вірно.
4. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОГО БАЛАНСУ ПЛАВКИ Наведені нижче рівняння вміщують теплоємкості, тепловмісти речовин, що беруть участь в плавці, і теплові ефекти хімічних реакцій, значення яких взяті з робіт [1-6]. 4.1. Прихід тепла Чавун вносить: , кДж. (4.1) Міксерний шлак вносить: , кДж. (4.2) Окислення домішок металошихти вносить: ,кДж (4.3) Окислення заліза, що переходить в шлак і пил, вносить: , кДж. (4.4) Тепло шлакоутворення вносить: , кДж. (4.5) Таким чином, прихід тепла дорівнює: , кДж. (4.6) 4.2. Витрата тепла Рідка сталь уносить: , кДж. (4.7) Шлак уносить: , кДж. (4.8) Конвертерні гази уносять (для спрощення розрахунку прийняті постійні теплоємкості газів, що відповідають температурам 1450 – 1500 оС): , кДж. (4.9) Дисоціація окислів заліза шихти: , кДж. (4.10) Дисоціація CaCO3: , кДж, (4.11) де 4040 – теплота дисоціації СаСО3, СО2, кДж/кг. Уноситься з пилем: , кДж. (4.12) Уноситься з викидами металу, корольками металу в шлаці і виплесками: , кДж. (4.13) Теплові втрати у конвертерах зручно класифікувати, прив`язуючи їх тільки до періоду продувки (часом виділення тепла): 1) втрати випромінюванням через корпус конвертера (0,2 – 0,7 % від приходу тепла); 2) втрати, пов`язані з акумуляцією тепла футерівкою (2,2 – 2,8 %); 3) втрати з охолоджуючою фурму водою (0,35 – 0,70 %). Сумарні теплові втрати у великовантажних конвертерах (150 – 400 т) треба приймати в межах 2,6 – 3,1 % від загального приходу тепла на плавку:
, кДж. (4.13) Таким чином, витрата тепла складає: , кДж. (4.14)
5. РОЗРАХУНОК КОРИГУЮЧИХ ДОБАВОК Коригуючи операції призводяться, якщо різниця між приходом і витратою тепла перевищує 0,5 – 0,8 %, що відповідає відхиленню фізичної температури сталі від середньозаданої на ± 10 – 15 оС. В студентських роботах розрахунок коригуючих добавок необхідно виконувати в усіх випадках (незалежно від величини різниці між приходом і витратою тепла). Надлишок (дефіцит) тепла ΔQ складає: , кДж (5.1) або , % від приходу тепла. (5.2) Коригуюча кількість стального скрапу ΔМскр складає: , кг, (5.3) де - охолоджуючий ефект стального скрапу, кДж/кг. В кінці розділу 5 повинні бути наведені висновок щодо температури отриманої сталі (більше або нижче заданої), а також рішення автора роботи відносно використання розрахованої коригуючої кількості стального скрапу. Для спрощення розрахунку зміною статей матеріального балансу плавки і хімічного складу сталі при зміні витрати скрапу, пов`язаній з коригуючими операціями, можна зневажити.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.038 сек.) |