Корегування температури металу за допомогою змінення маси сталевого брухту

,

Маса кисню що утворюється при дисоціації оксидів заліза, що надходять з шихти дорівнює

 

б) так як чистота кисню дуття і ступінь його засвоєння задається об’ємними процентами, та визначення  маси дуття здійснюється через об’ємні витрати, тобто спочатку визначається  об’єм кисню, що вдувається, а потім – маса дуття.

= 3 ,

де 22,4 і 32 – молекулярні об’єми та вага кисню,

 – витрати кисню, що  утворюється при дисоціації оксидів  заліза шихти, кг.

 

3 ;

 

+0,082=7,248 кг.

 

2.16 розрахунок  маси та складу газів, що відходять

 

В зразковому розрахунку прийнято, що вся волога шихтових матерыалв переходить до газової  фази у вигляді пари, тобто ступінь дисоціації вологи дорівнює нулю

(1,251+6,0

%Гі =

де %Гі компонент газів, що відходить:

 – об’єм компонента відходящих газів, м3

- маса компонента відходячіх  газів, кг;

 – маса і моля  компонента відходячих газів, кг.

 

,750 кг;

 

= 1,05%                                          

 

Сума = 100%                                          Сума = 8,519 кг

 

2.17 Вихід металу

 

Вихід рідкого металу після продувки визначаємо по формулі

 

де – маса заліза, відновленого з оксидів шихтових матеріалів, кг;

- маса заліза, що перейшло  в шлак у вигляді оксидів, кг;

-  маса корольків у  шлаку, кг;

 – втрати заліза  у вигляді виностів ті викидів, кг,

 

 

Gк = Mк⋅Mшл⋅ 0,01= 0,01⋅4,1⋅17,268=0,725 ;

Gвин = Mв⋅0,9=0,9⋅0,44 = 0,369 кг ;

G м = 75,485 + 21,786 + 0,371 - (3,099 + 0,851 + 0,605 + 0,005 + 0,149) = 2,403- - 1,4 - 0,725 - 0,396 = 88,010  кг.  

 

2.18 Матеріальний баланс плавки

 

Таблиця - Матеріальний баланс плавки

 

Надійшло	кг	Одержано	кг
Чавун з міксерним шлаком	77,200	Рідкий метал	88,561
Сталевий брухт з урахуванням забрудненості та окалини	22,800	Шлак	17,111
Плавиковий шпат	0,360	Гази що відходять	8,519
Футеровка	0,370	Fe2O3 диму	2
Вапно	9,354	Корольки	0,725
Дуття	7,248	Виноси та викиди	0,396
Разом	117,332	Разом	117,332

 

3. РОЗКИСЛЕННЯ  СТАЛІ

3.1 Визначення  витрат розкислювачів

 

Розрахунок необхідної кількості розкислювачів визначається на середньо заданий склад відповідних елементів (Si та Mn) у готовій сталі з урахуванням їх угару за формулою

Ri= , кг ,

де - середньо заданий  вміст елемента у готовій сталі, %;

Ri- вміст елемента у розкислювачі,.

Екін = ,

де - відповідно максимальний та мінімальний вміст елемента в готовій сталі, %.

Mnкін = (0,65 + 0,40)/2 = 0,525 % ,   Siкін = 0,21%,

RFe- Mn = = 0,502 кг,

RFe- Si = = 0,587 кг.

3.2 Розрахунок  маси готової сталі 

 

Приймаємо що всі елементи (окрім Mn і Si ), що входять до складу розкислювачів, повністю переходять у готову сталь, тобто їх угар дорівнює 0.

Маса домішок, що переходять з розкислювачів у готову сталь, може бути визначена за формулами:

GRi = Ri⋅ (100 - 0,01 ∑ ERi⋅Ye) , кг,

GFe- Mn = 0,502 ⋅ (100 - 0,01⋅ (76 ⋅ 25 + 0,2 ⋅ 30)) = 0,406  кг,

GFe- Si = 0,587 ⋅ (100 - 0,01(0,5 ⋅ 25 + 45 ⋅ 30)) = 0,507  кг,

Маса готової сталі складає

Mг.с. = Gм + ∑ GRi= 88,01 + 0,406 + 0,507 = 88,923 кг.

3.3 Хімічний склад готової сталі

Е г.с. = ;

 

Сг.с. = = 0,18%;

Mnг.с. = = 0,53%;

Siг.с = 0,21 % , Sг.с. = 0,046 %, Pг.с.= 0,013%.

 

4. ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС  КИСНЕВО - КОНВЕРТОРНОЇ ПЛАВКИ

4.1 Надходження  тепла

Надходження тепла у конвертор визначається за формулою:

Q∑1 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , кДж;

де Q1 - фізична теплота рідкого чавуну, кДж ;

Q2 - хімічна теплота реакції окислення домішок метало шихти, кДж ;

Q3 - хімічна теплота шлакоутворення, кДж ;

Q4 - хімічна теплота реакції утворення оксидів заліза шлаку і диму, кДж ;

Q5 - фізична теплота міксерного шлаку, кДж .

Розрахунок ведеться на 100 кг метало шихти:

а) розрахунок фізичної теплоти рідкого чавуну визначається з урахуванням маси чавуну, його температури, середньої теплоємкості в твердому  та рідкому станах, а також теплоти плавлення за формулою :

Q1 = G ч ⋅ (0,92⋅tч + 14,025⋅Cч - 36.1) = 75,458 ⋅ ( 0,92 ⋅ 1320 + 14,025 ⋅ 4,2 - 36,1)= 93390 кДж ;

б) хімічна теплота реакції окислення домішок метало шихти визначається за формулою :

Q2 = 11088 ⋅Cвид (1 - Kc) + 34685 ⋅Cвид ⋅Kc + 7029 ⋅Mnвид + 26903 ⋅Siвид + 19748 ⋅P вид = 11088 ⋅ 3,099 (1 - 0,11) + 34685 ⋅ 3,099 ⋅ 011 + 7029 ⋅ 0,851 + 26903 ⋅ 0,605 + 19748 ⋅0,149 = 67606 кДж,

де 11088, 34658,7029,26903 і 19748 - теплові ефекти окислення домішок, кДж/кг;

в) хімічна теплота реакції шлакоутворення

Q3 = 2300 ⋅SiO2шл⋅Mшл⋅ 0,01 + 4860  ⋅P2O5⋅Mшл⋅ 0,01 = 23 ⋅ 15,66 ⋅ 17,111 + 48,6 ⋅ 1,93 ⋅ 17,682 = 8027 кДж,

де 2300 і 4860 - теплові ефекти реакцій взаємодії SiO2  і P2O5 з CaO перераховані на 1 кг SiO2 і P2O5, кДж/кг.

г)хімічна теплота реакції утворення оксидів заліза шлаку та диму

Q4 = 7370 ⋅Fe2O3шл⋅Mшл⋅ 0,01 ⋅112/ 160 + 7370 ⋅Mшл + 4820 ⋅FeOшл⋅Mшл⋅0,01 ⋅ 56/72= 7370 ⋅ 5,64 ⋅ 17,111⋅ 0,01 ⋅ 112 / 160 + 7370 ⋅ 1,4 +4820 ⋅12,4 ⋅ 17,682 ⋅ 0,01 ⋅ 56 /72 = 23683 кДж,

де 7370 і 4820 - теплові ефекти реакції окислення 1 кг Fe відповідно до Fe2O3 і FeO, кДж/кг;

д) фізична теплота міксерного шлаку

Розрахунок фізичної теплоти міксерного шлаку виконується з урахуванням маси шлаку, його температури, середньої теплоємкості в твердому і рідкому станах, а також теплоти плавлення за формулою

Q5 = Gм.ш. ⋅(0,79 + 2,5 ⋅tч ⋅ 0,0001) ⋅  (tч - 20 ) + 210 = 1,714 ⋅ (0,79 + 0,0001 ⋅ 2,5 ⋅ 1320) ⋅ (1320 - 20 + 210 = 2856 кДж.

Загальне надходження теплоти складає :

Q∑1 = 93390 + 67606 + 8027 + 23683 + 2856 = 195562 кДж.

 

4.2 Витрати теплоти

 

Q∑2 = = Q”1 + Q”2 + Q”3 + Q”4 + Q”5 + Q”6 + Q”7 , кДж;

де Q”1 - фізична теплота рідкого сталі, кДж ;

Q”2 - фізична теплота кінцевого шлаку, кДж ;

Q”3 - теплота, що виноситься газами, які відходять, кДж ;

Q”4 - теплота дисоціації вапна і оксидів заліза, кДж ;

Q”5 - теплота, що виноситься димом, кДж ;

Q”6 - теплота, що виноситься викидами та корольками, кДж ;

Q”7 - витрати теплоти в навколишнє середовище, кДж .

а) розрахунок фізичної теплоти рідкого сталі визначається з урахуванням маси сталі, її температури, середньої теплоємкості в твердому  та рідкому станах, а також теплоти плавлення за формулою :

Q”1 = G м ⋅ (11,9 ⋅Cост + 0,84 ⋅tч + 69,4) = 88,01 ⋅ ( 11,9 ⋅ 0,14 + 0,84 ⋅ 1600 + 69,4)= 124540 кДж ;

б) розрахунок фізичної теплоти кінцевого шлаку виконується з урахуванням маси шлаку, його температури, середньої теплоємкості в твердому та рідкому станах, а також теплота плавлення за формулою

Q”2 = Gшл⋅ (0,8 + 0,00025 ⋅tм ) ⋅tм + 210 = 17,682 ⋅ (0,8 + 0,00025 ⋅ 1600 ) ⋅ 1600 + 210 = 37663 кДж ;

в) теплота, що виноситься газами, які відходять

Q”3 = 0,01 ⋅tг ⋅V г ⋅ (Ci⋅ % Гi), кДж,

де tг - середня температура газів, які відходять, дорівнює 0,5( tч+tм),0C;

Ci - середня теплоємкість окремих компонентів газів, які відходять, кДж/(кг⋅град); 1,466, 2,332, 1,562, 1436, 3,550 відповідно для CO, CO2, O2, N2,H2O, ураховуючи теплотувипаровування вологи ;

% Гi-об’ємна концентрація компонентів газів, які відходять, %.

Q”3 = 0,5 ⋅ (1320 + 1600) ⋅ 0,01 ⋅ 6,307 ⋅ (1,466 ⋅ 81,51 + 2,332 ⋅ 14,13 + 1,526 ⋅ 2,38 + 1,436 ⋅ 1,05+ 3,550 ⋅ 0,93) = 14815 кДж,

г) тепло дисоціації вапна і оксидів заліза

Q”4 = 4025 ⋅ М iCO2 + 5150 ⋅Fe2O3 + 3750 ⋅FeOн = 4025 ⋅ (5,1⋅ 9,354 + 6 ⋅ 0,36) ⋅ 0,01 + 5160 ⋅ 0,353 + 3750 ⋅ 0,160 = 4428 кДж,

де 4025, 5160 і 3750 - теплові ефекти дисоціації, віднесенні відповідно до 1 кг CO2 , Fe2O3 , FeO ,кДж/кг;

М iCO2 маса CO2, що вноситься окремимикомпонентами неметалевої шихти, кг;

д) теплота, що виноситься димом.

Розрахунок теплоти, що виноситься димом, виконується з урахуванням середньої температури диму і середньої теплоємкості Fe2O3  за формулою

Q”5 = 0,44⋅ (tм + tч) ⋅Fe2O3 = 0,44 ⋅ (1600 + 1320 ) ⋅ 2 = 2570 кДж;

 е) теплота що виноситься  викидами і корольками.

Розрахунок теплоти, що виноситься викидами і корольками, виконується з урахуванням середньої теплоємкості заліза викидів і корольків, маси викидів і корольків, а також їх середньої температури за формулою

Q”6 = 0,84 ( 0,45 ⋅Gв ( tм + tч ) + Gк ⋅tм) = 0,84 ⋅ (0,45 ⋅ 0,396 ⋅ (1600 +1320) + 1600 ⋅ 0,725 =1411 кДж; 

ж) витратитеплоти в навколишнєсередовище

Q”7 = Q∑1 ⋅qп⋅ 0,01 = 195562 ⋅ 2,9 ⋅ 0,01 = 5671 кДж.

Загальні витрати теплоти складають:

Q2 = 124540 + 37663 + 14815 + 4428 + 2570 + 1411 + 5671 = 191098 кДж.

4.3 Тепловий баланс киснево - конверторної плавки

ΔQ = Q∑1 - Q2

При позитивному ΔQ метал буде перегрітий, при негативному - не догрітий відносно температури, що вимагається.

Таблиця - Тепловий баланс плавки

 

Приход	кДж	%	Витрати	кДж	%
Фізична теплота чавуну	93390	47,76	Фізична теплота сталі	124540	65,15
Фізична теплота міксерного шлаку	2856	1,46	Фізична теплота шлаку	37663	19,7
Хімічна теплота реакції шлакоутворення	8027	4,1	Теплота,що виноситься відход. газами	14815	7,75
Хімічна теплота реакції окислення домішок шихти	67606	34,57	Теплота, що виноситься димом	2570	1,35
Хім. теплота реакцій утворення оксидів заліза	23687	12,11	Теплота викид. і корольків	1460	0,76
			Витрати теплоти в навколишнє середовище	5671	2,97
Разом	195562	100	Разом	191147	100

 

ΔQ = Q∑1 - Q2= 195562 - 191037 = 4464

 

 

5. РОЗРАХУНОК МАСИ  ДОБАВОК ДЛЯ ВИПЛАВЛЕННЯ ПЛАВКИ

5.1 Корегування  температури металу за допомогою  змінення маси сталевого брухту

Розрахунок маси сталевого брухту для корегування температури металу визначається з урахування температури брухту, його середньої теплоємкості в твердому і рідкому станах, теплоти плавлення, а також з урахуванням балансу теплоти (маса сталевого брухту збільшується на величину, що визначається в цьому пункті при надлишку теплоти, і зменшується - при не достатку теплоти) за формулою:

ΔMб = = = 3,152 кг.

6.2 Фактичний склад металевої  шихти конвертерної плавки

ΔMбФ= = = 25,135 кг.

МчФ= 100 - ΔMбФ= 100 - 25,135 = 74,865 кг.

Для спрощення розрахунку змінення статей матеріального балансу плавки( окрім витрат чавуну та сталевого брухту ) і хімічного складу сталі при зміненні частки брухту в метало шихті після корегування температури металу нехтуємо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

литература