Расчёт материального и теплового балансов конвертерной плавки

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГОБУ ВПО

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

КАФЕДРА МЕТАЛЛУРГИИ

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

По дисциплине «Производство стали в конверторе»

Расчёт материального и теплового балансов конвертерной плавки

 

 

 

 

Вариант №5

 

 

 

 

 

Выполнила

студентка                Климова Е.В. 

подпись, дата   фамилия, инициалы

 

Группа  ЧМ-09-1

 

Принял

   к.т.н. доцент  Роготовский А.Н. 

учёнаястепень, звание  подпись, дата  фамилия, инициалы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Липецк 2013

 

Содержание

Исходные данные для расчета……………………………….....................4 стр.

Состав готовой стали………………………………………………….....4 стр.

Состав металла по окончанию продувки………………………...…….4 стр.

 1.2.1 Содержание углерода………………………………….…...4 стр.                   

1.2.2 Содержание марганца……………………………………...4 стр.

1.2.3 Содержание кремния……………………………………….5 стр.

1.2.4 Содержание серы…………………………………………...5 стр.

1.2.5 Содержание фосфора………………………………………5 стр.

1.2.6 Состав металлической шихты, металла после продувки и 

готовой стали…………………………………………………………….......5 стр.

           1.3 Предварительный расчет количества чугуна и лома………...6 стр.

           1.4 Известь…………………………………………………………....6 стр.

           1.5 Плавиковый шпат и агломерат………………………………....6 стр.

           1.6 Футеровка…………………………………………………...……6 стр.

           1.7 Миксерный шлак…………………………………..…………......6 стр.

           1.8 Загрязненность лома………………………………………….....6 стр.

           1.9 Итого на 100 кг металлошихты…….……………..…………...6 стр.

2. Материальный баланс……………………………………………...…....7 стр.

2.1 Расчет среднего состава металлошихты…………………..…..7 стр.

2.2 Расчет количества примесей, удаленных из ванны…………...7 стр.

2.3 Расчет количества кислорода  на окисление примесей металлошихты…..................................................................................................8 стр.

2.4 Расчет количества СаСО и SiO2 из материалов…………..…....8 стр.

2.5 Расчет количества извести…………………………………….....8 стр.

2.6 Расчет количества и состав шлака……………………………....9 стр.

2.7 Расчет выхода жидкого металла………………………………...11 стр.

2.8 Расчет количества дутья………………………………………....12 стр.

2.9 Расчет количества и состав отходящих газов………………....12 стр.

2.10 Материальный баланс………………………………………..…13 стр.

    3. Раскисление металла……………………………………………..…....13 стр.

    4. Тепловой баланс………………………………………………………..16 стр.

           4.1 Физическое тепло чугуна…………………………………...…..16 стр.

           4.2 Химическое тепло реакций окисления………………………...17 стр.

           4.3 Тепло реакций шлакообразования…………………………......17 стр.

           4.4 Теплосодержание миксерного шлака……………………….....17 стр.

           4.5 Теплосодержание жидкого металла…………………………...18 стр.

           4.6 Теплосодержание шлака……………………………………......18 стр.

           4.7 Теплота отходящих газов……………………………………....19 стр.

           4.8 Теплосодержание частиц Fe2O3 «бурого дыма»……………...19 стр.

           4.9 Теплосодержание частиц извести в газах…………………......20 стр.

           4.10 Тепло диссоциации окислов железа……………………….....20 стр.

           4.11 Тепло диссоциации СаСО3 извести…………………………...20 стр.

           4.12 Потери тепла на нагрев футеровки…………………………...20 стр.

           4.13 Тепловой баланс плавки………………………………………..21 стр.

   5. Расчет расходных коэффициентов  на 1 т годной стали……………..21 стр.

   6. Описание технологии плавки………………………………………......22 стр.

Используемая литература……………………………………......................27 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные для расчета

1.1 Состав готовой  стали

Согласно заданию необходимо выплавить сталь марки ст. 17Г2СФ.

Химический состав стали (ГОСТ 19281-88), %

С	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Cu	Al	Nb
			не более						не более
н.б. 0,12	1,35-1,55	0,5-0,8	0,025	0,025	0,30	0,30	0,30	0,015- 0,05	0,008

 

Сталь выплавляется из чугуна состава, %

C	Mn	Si	S	P	T, oC
4,66	0,66	0,66	0,031	0,11	1330

 

1.2. Состав металла по окончанию продувки

1.2.1 Содержание  углерода

Возможны два варианта: остановка продувки на содержании углерода 0,03...0,05% (т.н. работа с «передувом») с дальнейшим науглероживанием металла на выпуске и остановка на марочном содержании с учетом углерода, который будет внесен ферросплавами. В расчете принимаем первый вариант: содержание углерода 0,05%.

 

1.2.2 Содержание марганца

 Содержание марганца после  продувки обычно составляет 15...35% от содержания марганца в шихтовых  материалах и зависит от окисленности  и температуры ванны (табл. 1)

                                                                                                                                         Таблица 1 Содержание марганца в металле после продувки, %

Содержание Mn в чугуне, %	Содержание углерода после продувки, %
	0,05	0,10	0,15	0,20	>0,20
0,6	0,08	0,13	0,17	0,20	0,24
0,7…0,9	0,11	0,20	0,24	0,29	0,32
1,0…1,2	0,14	0,26	0,30	0,36	0,40

 

В расчете при содержании марганца в чугуне 0,69% и углерода после продувки 0,05% принимаем концентрацию марганца в металле 0,08%.

 

1.2.3 Содержание кремния

Кремний окисляется в первые минуты продувки. В расчете принимаем содержание кремния в металле после продувки равным 0%.

1.2.4 Содержание серы

В конверторной ванне степень десульфурации составляет 30...50%, коэффициент распределения серы 5... 15. В расчете принимаем степень десульфурации равную 40% тогда

ds = (Sисх - [S]n)/Sисх х100 = 40%

[S]n = 0,031х(100 - 40)/100 = 0,019%

1.2.5 Содержание фосфора

При переделе чугуна с содержанием фосфора порядка 0,10...0,20% концентрация фосфора в металле после продувки зависит от окисленности ванны и составляет, %

Содержание углерода после продувки, %	0,040	0,080	0,120	0,160
Содержание фосфора, %	0,008	0,010	0,013	0,019

 

В расчете при содержании фосфора в чугуне 0,11% и углерода после продувки 0,05% принимаем содержание фосфора равное 0,008%.

 

1.2.6 Состав металлической шихты, металла после продувки и готовой  стали   (табл.2)

 

Таблица 2. Химический состав, %

Металл	C	Mn	Si	S	P	T, оС
Чугун	4,66	0,66	0,66	0,031	0,11	1330
Лом*	0,15	0,25	0,20	0,030	0,020
После продувки	0,05	0,08	0,00	0,019	0,008	1650
Готовая сталь	0,12	1,4	0,60	0,019	0,008

 

*Принимаем средний состав

 

 

 

1.3 Предварительный расчет количества чугуна (Мч) и лома (Мл)

кг (или % т.к. расчет проводится на 100 кг металлошихты),   

где Сч, Siч,Mnч, Pч, Tч - содержание элементов в чугуне.

       Tm, Cm - температура (°С), содержание углерода (%) в металле после продувки.

   Мл=22,06кг(%)

   Mч  = 100 – 22,06 = 77,94 кг(%)

Правильность количества чугуна и лома будут проверены тепловым балансом.

 

1.4 В качестве основного шлакообразующего материала принимаем мягкообоженную известь, количество которого должно обеспечить основность конечных шлаков в пределах 2,8...3,8. В расчете принимаем основность равную З,4.

1.5 Для ускорения шлакообразования применяем плавиковый шпат в количестве 0,2... 1,0% и железосодержащий материал в количестве 0,5... 1,5% от массы металошихты. В расчете принимаем расход плавикового шпата 0,30% и агломерата 0,60%.

1.6 При стойкости футеровки порядка 1000 плавок переход огнеупора в шлак составляет 0,15...0,30% от массы металлозавалки. В расчете принимаем расход смолодоломитовой футеровки 0,20%.

1.7 Вместе с чугуном в конвертор попадает миксерный шлак в количестве

0,2... 1,2% от массы чугуна. В расчете  принимаем количество миксерного шлака 0,6%, что составит  0,6*0,7794 = 0,468 кг (%, на 100 кг металлошихты).

1.8 Загрязненность металлического лома должна быть не более 1,5% от массы лома. В расчете принимаем загрязненность лома 1%, что составит

1х0,2206 = 0,221 кг (%, на 100 кг металлошихты).

1.9 Итого на  100 кг металлошихты принимаем, кг

Чугун………………………………………………….77,940

Лом……………………………………………………22,060

Агломерат…………………………………………….0,600

Пл. шпат………………………………………………0,300

Миксерный шлак ……………………………………..0,468

Загрязнение лома……………………………………..0,221

Футеровка……………………………………………..0,200

Химический состав материалов приведен в табл. 3.

 

Таблица 3. Состав шихтовых материалов

Материал	Состав, %
	CaO	SiO2	Al2O3	MgO	MnO	CaF2	FeO	Fe2O3	CO2	H2O	S	∑
Известь	92,50	2,00	1,50	-	-	-	-	-	3,50	0,50	-	100
Агломерат	3,90	12,10	2,50	-	-	-	13,80	67,70	-	-	-	100
Руда железная	1,00	8,70	1,60	0,20	0,90	-	7,20	78,50	0,80	1,10	-	100
Окалина	-	-	-	-	-	-	31,00	69,00	-	-	-	100
Плав. шпат	-	10,00	-	-	-	90,00	-	-	-	-	-	100
Микс. шлак	41,00	38,80	100	8,05	0,90	-	0,30	-	-	-	0,95	100
Загрязн. лома	3,00	68,00	25,00	2,00	-	-	-	2,00	-	-	-	100
Обож.доломит	54,78	3,12	1,25	39,60	-	-	-	1,25	-	-	-	100