Примерный расчет двухванной сталеплавильной печи

2. Примерный расчет двухванной сталеплавильной печи

2.1Топливный расчет

Рассчитать двухванную печь, емкостью ванн по G= 250т каждая, принимая общую продолжительность плавки рав­ной -1440 с (0,4 ч), из которых: выпуск и заправка–1440с (0,4 ч); завалка и прогрев –4680 с (1,3 ч); заливка чугуна и плавление –4680 (1,3 ч); доводка – 3600 с (1,0 ч).

Продувка ванн проводится техническим кислородом. Недостаток тепла от дожигания СО в «холодной» ванне компенсируется подачей природного газа. Расчет сталеплавильной печи включает: 1) расчет ма­териального баланса; 2) расчет теплового баланса; 3) рас­чет расхода топлива (природного газа) по периодам плавки.

2.2 Материальный баланс

 

Расчет шихты проводят на 100 кг металлической садки, причем плавку условно делят на два периода: I период от завалки до полного расплавления, II период- от рас­плавления до раскисления стали.

I период

Найдем средний состав шихты, учитывая, что в 100 кг металлической шихты содержится .65 кг чугуна и 35 кг скрапа (см, выше).

Угар примесей определим как разность между содер­жанием примеси в шихте, и стали после расплавления. Примем, что при продувке ванны техническим кислородом 10% S окисляется до SO₂, а угар железа в дым принят равным 1 % (по 0,5 % в каждом периоде).

С 2,505-1,30 = 1,205 кг

Si. 0,650 кг

Мn 0,760-0,04 =0,720 кг

Р 0,144 – 0,015-0,129 кг

S 0, 0465 – 0, 03 – 0, 00465=0,012 кг

Fе (в дым) 0,500 кг

Всего 3,216 кг

Теперь можно определить расход кислорода и количе­ство образовавшихся оксидов (вторая колонка цифр молекулярная масса кислорода в продукте; третья – мо­лекулярная масса примеси):

Масса образовавшихся оксидов, кг 1,205+1,607=2,812 0,65+0,743=1,393 0,76+0,221=0,981 0,144+0,186=0,330 0,5+0,214=0,714 0,0465+0,0465=0,093

Расход кислорода, кг

С-СО 1,205-16:12=] ,607

Si->SiO₂ 0,65-32:28=0,743

Мn-MnO 0,76-16:55^0,221

Р-Р₂О₆ 0,144-80:62-0,186

Fe в дым-Fе₂О₃ 0, 5-48:112=0,214

S-SO₂ 0, 0465-32:32-0, 0465 3,0175

Для расчета состава и количества шлака следует сде­лать следующие допущения.

При завалке со скрапом вносится 2 % загрязнений типа глины, имеющей состав: 52 % SiO₂; 25 % А1_гО₃; 23 % Н₂О. Таким образом, загрязнениями вносится, кг:

SiO 35.0, 02.0, 52-0,364

Al 35-0, 02.0, 25-0, 1575

H35-0, 02.0, 23-0,161

0,6826 кг.

Обычно скрап окислен {~1 %), т. е. со скрапом попа­дает 0,35 кг окалины в виде FeОз. Вместе с чугуном из миксера попадает некоторое количество шлака, которое для данного расчета примем равным 0,5 кг следующего со­става: 46 % СаО; 8 % А1₂О₃; 6 % MgO; 2 % S.

В шлак поступает некоторое количество материала фу­теровки, износ которой принимаем равным, кг:

I период 1,3 0,1

II период 0,4 0,1

За плавку 1.7 0,2

Доломит обожженный Мэгнезитохромит .

Согласно технологии производства стали, после заливки чугуна скачивают 5–6 % шлака. Принимаем, что в рас­сматриваемом случае скачивают 6 % шлака (6 кг) соста­ва, %: 21 SiO₂; 3,5 А1₂О₃; 4 MnO; S MgO; 25 СаО; 4 P₂O-₃; 0,3 S; 0,1 Cr₂O₃; 27,6 FeO; 6,5 Fe₂O₃.

Со скачиваемым шлаком уходит, кг:

SiO₂ ... 6, 0-0,210 = 1,260

А1₂О₃... 6,0-0,035-0,210

МnО ... 6,0-0,040 -0,240

MgO…60-0,080 = 0,480

CaO …6, 0-0,250-1,500

Р₂О₅…6,0-0,040 = 0,240

S ... 6, 0-0,003 = 0,018...

Сг₂О_3…6,0-0,001 =0,006

FeO ... 6, 0.0,276 = 1,656

Fe₂O₃ ... 6, 0-0,065 =0,39

6,00 кг

Co скачиваемым шлаком теряется 1,5:0,53=2, 83 кг известняка (0,53 содержание СаО в 1 кг известняка).

Обозначая расход известняка за х., будем считать об­щий расход известняка равным (2,83+х) кг с учетом по­терь со скачиваемым шлаком. Теперь находим:

Поступление , кг, из:

металлической шихты 1,393

доломита 1,3-0,02=0,026

магнезитохромита 0,1-0,06=0,006

загрязнений скрапа 0,364

миксерного шлака 0,5-0,38=0,19

известняка 2,83+х)0,02=0,0566+0,02х

2,036+0,02х

Поступление А1_ЭО₃, кг; из;

Доломита 1,3-0,02=0,026

Магнезитохромита 0,01-0,04=0,004

загрязнений скрапа 0,1575

миксерного шлака 0,5-0,08=0,040

известняка (2,83+х)0,003=0,0085+0,003х

---------------------------------------------------

0,236+0,003х

Поступление СаО, кг, из:

Доломита 1,3-0,55=0,715

магнезитохромита 0,1-0,02=0,002

миксерного шлака 0,5-0,46=0,23

известняка (2,83+х)0,53= 1,5+0,53х

2,447+0,53х

Поступление РзО₅, кг; из:

металлической шихты . . . 0,330

известняка........ (2,83+х)0,007=0,002+0,0007х

0,332+0,0007х

Принимая по практическим данным, что в шлаке содер­жится 16 % FeO и 6 % Fe₂O3, составим с учетом скачива­ния шлака, формулу количества его в конце 1 периода, кг: SiO₂ ... 2,036+ 0,02х-1,260 = 0,776+ 0,02х

А1₂О₃ ... 0,236 + 0,003 – 0,210 = 0,026 + 0,003х

МnО ...0,981–0,240 = 0,741

MgO ... 0,6206 + 0,02х – 0,48 =0,1406 + 0,02х

СаО ... 2,447 + 0,53х– 1,50 = 0,947 + 0,53х

Р₂О₆ ... 0,332 + 0,0007х –0,24 = 0,092 + 0,0007х

S ... 0,111+0,001х –0,018 = 0,093 + 0,001х

Сг₂О₃ … 0,012 – 0,006 = 0,006

FeO ,..0,16шл

Fe₂O₃ …0,16шл

Lшл = 0,22Lшл + 2,8216 + 0,5747х или

L_ШП = 3,617 + 0,737х.

Полагая, что основность шлака в конце I периода дол­жна быть равна 2,6, получим уравнение для определения расхода известняка

В =

откуда

0,947 + 0,53х = 2,0176 + 0,052х или х = 2,24 кг.

Теперь можно найти количество шлака L_ШЛ - 3,617 + 0,737-2,24 = 5,987 кг. Окончательный состав и количество шлака:

Составляющие	Масса, кг	Содержание, %
SiO2	0,9328	15,58
А12О3	0,0371	0,62
МnО	0,8421	14,06
MgO	0,2107	3,52
СаО	2,4254	40,52
РА	0,1063	1,78
S	0,1081	1,82
Сг2О3	0,0068	0,10
FeO	0,9579	16,00
Fe2O3	0,3592
	Lшл,=5,9870

Суммарный расход известняка равен 2,83+2,24 = 5,07 кг. Общее количество шлака 6+5,987 = 11,987 кг.

Составим баланс железа на 1 период плавки (табл, 42).

Количество окислившегося железа равно 0,232+1,949 = = 2,181 кг.

Расход кислорода на окисление железа до Fe₂O₃ 0,232X Х48: 112 = 0,099 кг; до FeO 1,949-16:56 = 0,557 кг.

Принимая, что из атмосферы печи в ванну поступает 30% от общего количества кислорода, найдем величину последнего 3,0175+0,099+0,557+0,1 (3,0175+0,099+ +0,557) =4,04 кг.

Учитывая, что в первом периоде ванна недостаточно и неравномерно прогрета и процессы массобмена замедле­ны, принимаем коэффициент усвоения подаваемого в ванну кислорода, равным 0,9. Тогда расход технического кислоро­да составит

Здесь 0,95-доля O

Расход чистого кислорода 4,04-22,4/32 – 2,828 м³.

Расход чистого кислорода с учетом коэффициента ус­воения 2,828/0,9 = 3,142 м³.

Количество неусвоенного кислорода 3,142–-2,828 = = 0,314 м³ или 0,486 кг.

Количество азота, подаваемого с техническим кислоро­дом 3,3–3,142 = 0,158 м³ или 0,197 кг.

Количество технического кислорода, поступающего в ванну 4,04+0,486+0,197 = 4,723 кг.

Выход годного с учетом металла, уносимого скачива­емым шлаком (10 % от количества шлака)

100–3,216–2,181–0,6825–0,35–0,5–0,6=92,47 кг, где 3,216 – угар примесей; 2,181–количество окисливше­гося железа; 0,6825 – загрязнения скрапа; 0,35 – окалина скрапа; 0,5–миксерный шлак; 0,6 – потери металла со скачиваемым шлаком.

II период

Расчет материального баланса для второго периода плавки от расплавления до раскисления стали, проводится аналогично расчету для I периода.