Составление теплового баланса плавки и определение температуры металла

8. Составление теплового баланса плавки и определение температуры металла

Приход тепла

а) Физическое тепло жидкого чугуна:

Q_ч =G_ч/(61,9 + 0,88·t_ч),

где Q_ч – физическое тепло жидкого чугуна, кДж;

t_ч – температура жидкого чугуна, °С.

Известно: G_ч = 79,0 кг; t_ч = 1400 °С.

Тогда Q_ч=79,0·(61,9 + 0,88·1400) = 102218,1 кДж.

б) Тепловой эффект реакций окисления примесей шихты:

Q_x=14770·[С]_ok + 26970·[Si]_ok+ 7000·[Mn]_ok + 21730·[Р]_ok

где Q_x – тепло от окисления примесей металлошихты, кДж;

[С]_ок – количество окислившегося углерода, кг;

[Si]_ок-то же, кремния, кг;

[Мп]_ок-то же, марганца, кг;

[Р]_ок-то же, фосфора, кг;

Известно: [С]_ок = 3,15 кг; [Si]_ок= 0,51 кг; [Мn]_ок = 0,55 кг; [Р]_ок= 0,119 кг (таблица 6).

Тогда Q_х = 14770·3,15 + 26970·0,51 + 7000·0,55 + 21730·0,119 = 66716,07 кДж.

в) Химическое тепло образования оксидов железа шлака:

Q_Fe=3707·G_FeO+5278·G_Fe2O3,

где Q_Fe – тепловой эффект от окисления железа, кДж;

G_FeO – количество FeO в шлаке, кг;

G_Fe2O3 – количество FeO в шлаке, кг.

Известно: G_FeO = 2,004 кг; G_Fe2O3=0,700 кг (по таблице 9).

Тогда

Q_Fe = 3707·2,004 + 5278·0,700 = 11123,4 кДж.

г) Тепловой эффект реакций шлакообразования:

,

где Q_шo – тепло образования соединений в шлаке, кДж;

G_CаO – количество СаО в шлаке, кг;

G_SiO2 - то же, SiO₂, кг.

Известно: G_СaО = 3,992 кг; G_SiO2: = 1,363 кг (по таблице 9).

Тогда

Q_шо = 628·3,992 + 1464·1,363 = 4502,4 кДж.

д) Тепло дожигания СО:

Q_СО =10100·G_co·Z,

где Q_co – химическое тепло окисления СО, кДж;

G_co – количество СО, дожигаемого в полости конвертера, кг;

Z – доля тепла, передаваемого конвертерной ванне (обычно Z = 0,1…0,3).

Известно: G_СО= 0,663 кг (по таблице 11).

Принимаем Z = 0,2. Тогда Q_co = 10100·0,663·0,2 = 1339,3 кДж.

Общий приход тепла составляет:

102218,1 + 66716,07 + 11123,4 +4502,4 + 1339,3 =185899,27 кДж.

Расход тепла

а) Физическое тепло жидкого металла:

Q_м = (54,8 + 0,84·t_м)·G_м,

где Q_м – теплосодержание жидкого металла, кДж; G_м – выход жидкого металла, кг;

t_м – расчетная температура металла, °С.

Известно: G_м = 91,38 кг. Тогда

q_m = (54,8 + 0,84·t_M)·91,38 = 5007,6 + 76,76t_м.

б) Физическое тепло шлака:

Q_ш = (2,09·t_M-1379)·G_ш,

где Q_ш – теплосодержание жидкого шлака, кДж;

G_ш – количество образующегося шлака, кг.

Известно: G_ш = 10,019 кг (см. табл. 9). Тогда

Q_ш = (2,09·t_м – 1379) 10,019 = 20,94·t_М – 13816,2.

в) Физическое тепло отходящих газов:

Q_г = (1,32·t_г – 220)·(G_CO + Gco₂),

где Q_г – теплосодержание образующихся газов, кДж;

t_г – средняя температура отходящих газов, ^ºС;

G_СО – количество образующегося СО, кг;

Gсo₂ - то же, СО₂, кг.

Известно: Gco=5,967 кг; G_CO2=2,398 кг (по таблице 11).

Принимаем t_r = 2000 °С. Тогда:

Qг = (1,32·2000 – 220)·(5,967+ 2,398) = 20243,3 кДж.

г) Затраты тепла на разложение оксидов железа неметаллических материалов.

Эта статья теплового баланса рассчитывается по формуле, аналогичной для расчета Q_Fe в приходной части этого баланса. Для расчета учитывают только оксиды железа, поступающие в конвертер с неметаллическими материалами (по таблице 9):

Q_Fe = 3707·0,03 + 5278·0,458 = 2529 кДж.

д) Потери тепла с выносами и выбросами:

Qв = (54,8 + 0,84·t_мс) G_в,

где Q_в – потери тепла с выносами и выбросами, кДж;

G_в – общее количество выносов и выбросов, кг;

t_мс – средняя температура металла, °С (обычно наибольшие выносы и выбросы наблюдаются в период максимальной скорости окисления углерода, когда температура металла находится в интервале 1500…1600 °С).

Известно; G_B = 1,0 кг. Принимаем t_мс = 1550 °С. Тогда:

Q_в = (54,8 + 0,84·1550)·1,0 = 1357 кДж.

е) Затраты тепла на пылеобразование (Q_п):

Q_п = (54,8 + 0,84·t_г)·G_п.

Известно: t_г = 2000 °C; G_п = 0,839 кг.

Тогда Q_п = (54,8 + 0,84·2000)·0,839 = 1455,49 кДж.

ж) Тепло на разложение карбонатов:

Q_к = 4038·G_к.

где Q_к – тепло, затрачиваемое на разложение карбонатов (на обжиг недоразложившегося известняка в извести – недопала), кДж;

G_к – количество СО₂ в извести, кг.

Известно: G_к = 0,216 кг (по таблице 11).

Тогда Q_к = 4038·0,216 = 872,21 кДж.

з) Тепловые потери.

В эту статью (Q_тп) включают все виды тепловых потерь и неучтенные статьи расхода тепла. Обычно они составляют 2…4% от общего прихода тепла. Приняв величину тепловых потерь, равной 3% от прихода тепла, получим:

Q_тп= 185899,27 ·3/100 = 5576,98 кДж.

Общий расход тепла составит 5007,6 + 76,76t_м + 20,94·t_М – 13816,2+ 20243,3 + 2529 + 1357 + 1455,49 + 872,21 + 5576,98 = 23225,38 + 97,7t_м. Приравняв приходную и расходную части теплового баланса, определим температуру жидкого металла в конце продувки:

.

Определим величину перегрева металла над температурой начала затвердевания:

t_пер= 1660,0 – 1530 = 130 °С.

Подставив найденное значение температуры металла в конце продувки в статьи «а» и «б» расхода тепла, составим тепловой баланс плавки в конвертере (таблица 13).

Таблица 13 – Тепловой баланс плавки в конвертере

Похожие работы

Технико-экономическая характеристика отдельных способов производства стали

Скачать

79484

2

13

... шихты на 1 тонну годных слитков и стоимости передела. Она включает также расход энергии, электродов, огнеупоров, изложниц, зарплату персоналу. Основные технико-экономические показатели способов производства стали. Показатель Способ производства стали конвертер-ный мартеновский электропла-вильный Вместимость плавильного агрегата, т. 250-400 400-600 200-300 Выход годного (стали),% ...

Технология автоматизация литейных процессов

Скачать

167029

15

0

... Югов П.И. Использование термодинамической модели для прогнозирования усвоения элемента раскисления //Сталь – 1977. - №10. – с. 12-21. 15.       Мочалов С.П. Методы оптимизации металлургических процессов. – Новокузнецк, 1989. 16.       Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. – М.: Издательство стандартов, 1991. – 36 с. 17.       ГОСТ ...

Технология производства черной меди на ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод"

Скачать

36050

2

3

... 10-30 %, максимальное количество меди в концентрате до 50%. В России основными предприятиями по производству меди являются: Норильский никель, Северный никель, Пышма, Среднеуральский медеплавильный завод. 6  История развития ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод" Правительственное постановление о строительстве на Урале крупного медеплавильного предприятия на базе Дегтярского месторождения ...

Свойства конструкционных материалов

Скачать

39511

0

7

... большая часть графитизируется в виде пластинчатого графита, а содержание углерода в виде цементита составляет не более 0,8 %. У серых чугунов хорошие технологические и прочностные свойства, что определяет широкое применение их как конструкционного материала. Половинчатые чугуны — занимают промежуточное положение между белыми и серыми чугунами, и в них основное количество углерода (более 0,8 %) ...