3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПЛАВКИ

Расчет ведется на 100 кг металлошихты.

ПРИХОД ТЕПЛА:

 = , кДж, (3.1)

где  – физическое тепло жидкого чугуна;

 – химическое тепло реакций окисления примесей металлошихты;

 – химическое тепло реакций шлакообразования;

 – химическое тепло реакций образования оксидов железа шлака;

 – химическое тепло испарения железа до оксида железа;

 – физическое тепло миксерного шлака.

Физическое тепло жидкого чугуна, кДж

 =  (3.2)

где  – количество чугуна, кг;

 – теплоемкость твердого чугуна (0,755 кДж/(кг · град);

 – теплоемкость жидкого чугуна (0,92 кДж/(кг · град);

 – температура заливаемого в конвертер чугуна, ;

 – температура плавления (ликвидуса) чугуна (1150 – 1200 );

 – скрытая теплота плавления чугуна (218 кДж/кг).

 = 79,22[0,755∙1150 + 218 + (1340 – 1150) ∙ 0,92] = 99900,4 кДж

Химическое тепло окисления примесей металлошихты, кДж


Табл. 3.1 Химическое тепло окисления примесей

Элемент-оксид Окисляется примесей, кг Тепловой эффект р-ии окисления (на 1 кг эл-та), кДж Выделяется тепла, кДж % от Q2
С → СО

==0,9∙3,157=2,841

11096

=2,841∙11096=31523,7

48,4
С → СО2

==0,1∙∙3,157=0,316

34710

∙34710=0,316∙∙34710=10968,4

16,9
Si → SiO2

 =  =0,72

26922

∙26922=0,72∙26922=19383,8

29,8
Mn → MnO

= = 0,354

7034

∙7034=0,354∙7034=2490

3,8
P → P2O5

 =  = 0,0354

19763

∙19763=0,0354∙19763=699,6

1,1
Итого: Q2=65065,6 100,00

Химическое тепло реакций шлакообразования, кДж

Принимаем, что весь SiO2 и P2O5 в шлаке связываются в соединения с оксидом кальция по реакциям:

SiO2+ 2СаО =  кДж/ кг

P2O5 + 4СаО = кДж/ кг

тогда

 = ; (3.3)

 = 2,119∙2300 + 0,089∙4860 = 5301,4 кДж

Химическое тепло реакций образования оксидов железа шлака, кДж

 = ,

где  – количество тепла железа, окислившегося до ;

 – количество тепла железа, окислившегося до .

 кДж/кг;

кДж/кг.

 = ; (3.4)

 = 0,007∙14,379∙6,92∙7320 + 0,0078∙14,379∙13,86∙4820 = 12591,1 кДж

Химическое тепло реакций окисления железа до оксида железа дыма, кДж


 = , (3.5)

 = 1,2∙7370 = 8844 кДж

Физическое тепло миксерного шлака, кДж

 = , (3.6)

где  – средняя температура миксерного шлака, ;

 =

 = 1340 – 16 = 1324

 – средняя теплоемкость миксерного шлака, кДж/(кг∙град)

 = ;

 = 0,73 + 0,00025(1324 + 273) = 1,13 кДж/(кг∙град)

 = 210 кДж/кг – скрытая теплота плавления миксерного шлака;

 = 0,63(1,13∙1324 + 210) = 1074,9 кДж

 = 99900,4 + 65065,6 + 5301,4 + 12591,1 + 8844 + 1074,9 = 192777,4

Расход тепла, кДж

 = , (3.7)


где  – физическое тепло жидкой стали;

 – физическое тепло конечного шлака;

 – тепло отходящих газов;

 – тепло диссоциации влаги, вносимой шихтой;

 – тепло диссоциации  шихтовых материалов;

 – тепло диссоциации оксидов железа, внесенных шихтой;

 – тепло, уносимое оксидом железа дыма;

 – тепло, уносимое железом выбросов;

 – тепло, уносимое железом корольков;

 – потери тепла на нагрев футеровки, излучением через горловину, на нагрев воды, охлаждающей фурму и другие неучтенные потери.

Физическое тепло жидкой стали, кДж

 = , (3.8)

где  = 0,70 кДж/(кг · град) – теплоемкость твердого металла;

 = 0,84 кДж/(кг · град) – теплоемкость жидкого металла;

 – температура металла в конце продувки;

 – температура плавления (ликвидуса) металла, ;(см. раздел 1)

 = 285 кДж/кг – скрытая теплота плавления металла.

 = 90,31[0,70∙1507 + 285 + (1614 – 1507) ∙ 0,84] = 129123,4кДж

Физическое тепло жидкого шлака, кДж


 = , (3.9)

где

 = 0,73 + 0,00025 – средняя теплоемкость конечного шлака,

 = 0,73 + 0,00025(1614 + 273) = 1,2 кДж/(кг · град)

 = 210 кДж/кг – скрытая теплота плавления шлака;

 = 14,379(1,2∙1614 + 210) = 30868,8 кДж

Тепло, уносимое отходящими газами, кДж

Среднюю температуру отходящих газов принимаем равной средней температуре металла во время продувки:

 =  = = 1477

 = Σ, (3.10)

где  – количество составляющей отходящих газов,  и т.д., нм3 (см. табл. 2.5);

 - средняя теплоёмкость газов, кДж/(м3∙град) (из табл. 3.2 заносим в табл. 3.3)

Табл. 3.2 Теплоёмкость газов

Газ

Средняя теплоёмкость, кДж/(м3∙град) при , 0С

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
CO2 2,26 2,28 2,30 2,32 2,34 2,36 2,38
CO 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49
H2O 1,77 1,79 1,81 1,83 1,85 1,87 1,89
H2 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39
N2 1,40 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46
O2 1,49 1,50 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55

Табл. 3.3 Тепло отходящих газов

Газ Количество газов, нм3 Средняя теплоемкость газов Уносится тепла, кДж
СО2 0,749 2,34 2588,7
СО 5,304 1,47 11516

0,07 1,85 191,3

0,034 1,37 68,8

0,028 1,44 59,6

0,015 1,53 33,9
Итого: Q3′ = 14458,3

Тепло диссоциации влаги, вносимой шихтой, кДж

При диссоциации влаги по реакции:

 =  + 0,5 – 242000 кДж/(кг - моль)

поглощается тепла

 =  · 242000 кДж, (3.11)

 =  = 367,3 кДж

Тепло диссоциации  шихтовых материалов, кДж

При диссоциации  шихтовых материалов по реакции:

 =  + СО2 – 4025 кДж/кг СО2 поглощается тепла:

 =  = ; (3.12)

 = 1,472∙4025 = 5924,8 кДж

Тепло диссоциации оксидов железа, внесенных шихтой, кДж

При диссоциации оксидов железа, внесенных шихтой и футеровкой, поглощается тепла:

 = , (3.13)

где  – количество тепла, теряемого ванной при диссоциации оксидов железа по реакции:

 =  – 5160 кДж/кг ;

 – количество тепла, теряемого ванной при диссоциации закиси железа по реакции:

 =  – 3750 кДж/кг ;

 = ; (3.14)

 = 0,01(0,3∙2,1 + 0,0065∙20,78∙3,0 + 0,012∙20,78∙69,0) = 0,182 кДж/кг

 = ; (3.15)

 = 0,01(0,63∙16,3 + 0,012∙20,78∙31,0) = 0,18 кДж/кг

тогда


 = ; кДж

 = 0,182∙5160 = 939,1 кДж

 = ; кДж

 = 0,18∙3750 = 675 кДж

 = 939,1 + 675 = 1614,1 кДж

Тепло, уносимое оксидом железа дыма, кДж

 = , (3.16)

где  = 0,88 кДж/кг;

 = 1,716∙0,88∙1477 = 2230,4 кДж

Тепло, уносимое железом выбросов, кДж

 = , (3.17)

где  =  = 0,84 кДж/(кг · град);

 = 0,8∙0,84∙1477 = 992,5 кДж

Тепло, уносимое железом корольков, кДж

 = , (3.18)


где  =  = 0.84 кДж/(кг · град); =

 = 1,15∙0,84∙1477 = 1426,8 кДж

Потери тепла на нагрев футеровки конвертера, излучением через горловину, с охлаждающей водой и т.д. составляют обычно 1,5 – 3,0% от прихода тепла, кДж

Принимаем эти потери f = 2,5 %

 =  (3.19)

 = 192777,4∙2,5/100 = 4819,4 кДж

 = 129123,4 + 30868,8 + 14458,3 + 367,3 + 5924,8 + 1614,1 + 2230,4 + 992,5 + 1426,8 + 4819,4 = 191825,8 кДж

Табл. 3.4Тепловой баланс плавки

Приход Расход
Статьи прихода кДж % Статьи расхода кДж %
Физическое тепло чугуна 99900,4 51,8 Физ. тепло жидкого металла 129123,4 67,4
Тепло окисления примесей 65065,6 33,7 Физическое тепло шлака 30868,8 16,1
Тепло шлакообразования 5301,4 2,8 Тепло отходящих газов 14458,3 7,5
Тепло образования оксидов Fe шлака 12591,1 6,5 Тепло диссоциации влаги 367,3 0,2
Тепло окисления Fe дыма 8844 4,6

Тепло диссоциации

5924,8 3,1
Физическое тепло миксерного шлака 1074,9 0,6 Тепло диссоциации оксидов Fe шихты 1614,1 0,8
Тепло, унос. окс. Fe дыма 2230,4 1,2
Тепло выбросов Fe 992,5 0,5
Тепло Fe корольков 1426,8 0,7
Потери тепла конвертером 4819,4 2,5
Итого 192777,4 100 Итого 191825,8 100

Избыток тепла

∆Q = 192777,4 – 191825,8 = 951,6 кДж

Невязка составляет

 = 0,49 %

Определяем расход материалов на плавку

Табл. 3.5 Расход материалов

№ п/п Наименование Расход материалов
На 100 кг, кг На 130т, т
1 Чугун 79,22 102,986
2 Миксерный шлак 0,63 0,819
3 Лом 20,78 27,014
4 Известь 7,94 10,322
5 Плавиковый шпат 0,4 0,520
6 Футеровка 0,3 0,390
7 Дутье, нм3 4,916 6,391

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ

1.         Бигеев А.М. Основы математического описания и расчеты кислородно – конвертерных процессов / А.М. Бигеев, Ю.А. Колесников.- М.: Металлургия, 1970.-232с.

2.         Якушев А.М. Справочник конвертерщика / А.М. Якушев. – Челябинск : Металургия, 1990.- 448с.

3.         Баптизманский В.И. Конвертерные процессы производства стали / В.И.Баптизманский, М.Я. Меджибожский, В.Б.Охотский.- К. – Д. : Высшая школа, 1984 – 343с.


Информация о работе «Кислородно-конвертерная плавка при переделе обыкновенных чугунов»
Раздел: Промышленность, производство
Количество знаков с пробелами: 21470
Количество таблиц: 12
Количество изображений: 0

Похожие работы

Скачать
93855
6
4

... рынки сбыта и обеспечить решение вышеперечисленных задач. Этого можно добиться лишь за счет коренного технического перевооружения и новых технологий. 1.2         Вариант строительства ККЦ № 2 ММК Кислородно-конвертерный цех № 2 ОАО «ММК» предполагается строить на площадке перед имеющимся сортовым станом блюминга № 3. Это позволит значительно сократить время транспортировки горячих блюмов из ...

Скачать
19957
0
0

и специфические свойства чугуна и стали. 3.  Сделать вывод. При написании данной работы использовалась учебная и методическая литература. 1. Характеристика материалов 1.1 Чугун Чугун (тюрк.), сплав железа с углеродом (обычно более 2%) содержащий также постоянные примеси (Si, Mn, Р и S). Широко применяемые марки чугунов обычно содержат 2,5-4% углерода, 1-5% кремния, до 2% марганца, а ...

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),% ...

Скачать
43898
0
0

... застывания в изложницах и строению получающегося слитка. Классификация стали и требования к ее составу и качеству обусловлены соответствующими государственными стандартами и техническими условиями. По способу производства сталь может быть мартеновской, конвертерной, электросталью, электрошлакового переплава и полученной другими способами. По назначению можно выделить следующие основные группы ...

0 комментариев


Наверх