124175 (Расчет кислородно-конвертерной плавки), страница 4

2.8 Предварительный расчет количества газа

Принимаем, что 80% углерода окисляется до СО, а 20% до СО2

где:

[C]=[C]_ших-[C] =2,981-0,18=2,801

тогда имеем:

q_CO=2,801*1,867 = 5,229 кг

q_CO2=2,801*0,733 = 2,054 кг

Количество сернистого газа SO₂ определяем из допущения, что 5% серы из [S]_ших окисляется с образованием газообразного оксида.

Количество влаги

q_Н2О=0,156кг

2.9 Расчет выхода жидкого металла

Выход жидкой стали q_м¹ определяется ее балансом:

Приход:

1. Масса чугуна и лома (завалки) - q_м^зав =100кг

2. Массв железа восстановленного из оксидов –

Расход:

Масса железа перешедшего в шлак в виде оксидов - q_Fe^ок

q_FeO =12 *14,671* 10^-2=1,761кг

q_Fe2O3 =6 *14,671* 10^-2=0,88кг

q_Fe^ок =1,761* 0,78 +0,88* 0,7 =1,99кг

Масса удаленных примесей состоящих из суммы основных, кг:

q[]=[C]+[Si]+[P]+[Mn]+[S]=2,801+0,639+0,09+0,2+0,0214=3,75

Потери металла в виде корольков шлака (принимаем их величиной в 3%) составят :

q_кор =0,03 *14,671=0,44кг

Потери металла с выбросами (принимаем 2%) составят:

q_выб =0,02*100=2кг

2.10 Потери металла с пылью (угар)

Эти потери составляют:

q_Fe^п =10^-5*V_г*Fe_п*q_п

где:

Fe_п =75% -содержание железа в пыли, q_п =100г/м^3 - содержание пыли в газе.

Объем газа находим по формуле:

Масса железа теряемая с пылью:

q_Fe^п =10^-5*5,423* 75*100=0,407кг

Принимаем:

q_мл =0,989кг - масса ржавчины (окалины) и мусора в ломе

q_мшл =0,8кг - масса миксерного шлака и определяем выход жидкой стали

q_м¹=(q_м^зав+q_Fe^восст)-(q_Fe^ок+q_[]+q_кор+q_выб+q_Fe^п+q_мл+q_м.шл)

q_м¹=100+0,798-1,99-3,751-0,44-2-0,407-0,989-0,8=90,421кг

2.11 Остаточное содержание примесей в металле

Остаточное содержание марганца в металле находим как:

где:

Mn =[Mn]_ших + 0,775 * MnO_др

тогда:

Т =t_гот + 273 =1629,08+ 273 =1902,08К

Mn =0,65+0,775*0,064=0,7кг

К_Mn=1.641

Остаточное содержание фосфора в металле:

принимаем:

_р¹ =60

тогда:

P=0,123+0,437*0,011=0,128кг

Остаточное содержание серы в металле:

принимаем:

_s¹ = 6

S_гф =0,075*0,048=0,0036кг

S=0,048+0,012-0,0036=0,0564кг

2.12 Расчет количеств удаляемых примесей из металла

[C] =[C]_ших-0,904*[C]=2,981-0,904*0,126=2,867кг

[Si]=[Si]_ших-0,904*[Si]=0,639-0,904*0=0,639кг

[Mn]=[Mn]_ших-0,904*[Mn]=0,65-0,904*0,175=0,492кг

[P]=[P]_ших-0,904*[P]=0,123-0,904*0,0326=0,094кг

[S]=[S]_ших-0,904*[S]=0,048-0,904*0,0266=0,024кг

всего:q[]=4,116кг

2.13 Расход дутья и продолжительности продувки

Расход кислородного дутья на основе рафинирования определяем как:

где: О₂^д=99,5% - содержание кислорода в дутье

U_O2 =0,9- коэффициент усвоения кислорода дутья ванной

Значения остальных величин определяем предварительным расчетом.

Расход кислорода на окисление углерода находим по формуле:

q_O2^[C] =_c * [C]

где: _c=1,46кг

тогда:

q_O2^[C]=1,46*2,867=4,186кг

q_O2^[]=1,14*[Si]+0,29*[Mn]+1,29*[P]=1,14*0,639+0,29*0,492+1,29*

*0,094=0,992кг

Расход кислорода на образование оксидов железа шлака составит:

q_O2^[FeO] =10^-4 * q_шл * {30 * (Fe₂O₃) + 22,2 * (FeO)}

следовательно:

q_O2^[FeO]=10^-4*14,671*(30*6,71284+22,2*13,4331)=0,733кг

В окислительных процессах участвует также кислород извести в виде СО₂, количество которого определяем по зависимости:

q_О2^изв=36,4 * 10^-4 * q_изв * r * (CO₂)

следовательно:

q_О2^изв=36,4 * 10^-4 *8,357* 0,8 *9=0,219кг

Поступление кислорода в ванну из других источников определим как :

q_О2^др=10^-2 * (30 * q_Fe2O3^др + 22,2 * q_FeO^др)

следовательно:

q_О2^др =10^-2 * ( 30 *0,896+ 22,2 *0,219) =0,317кг

тогда расход дутья составит:

V_д =7 * q_д =7 *6,002=42,014 м³/т

Определим теперь продолжительность продувки:

Принимаем интенсивность продувки iO2 =4м³/т*мин

2.14 Масса металла в конце продувки

q_Fe^ок =q_FeO *0,78 + q_Fe2O3 * 0,7 =1,761* 0,78 +0,88* 0,7 =1,99кг

Тогда масса металла составит:

q_м=(100+q_Fe^восст)-(q_Fe^ок+q_[]+q_кор+q_выб+q_Fe^л+q_лм+q_мшл)

q_м=(100+0,798)-(1,99+3,751+0,44+2+0,407+0,989+0,8)=90,421кг

2.15 Материальный баланс

Для расчета материального баланса находим количества СО, СО2 и N2 в отходящих газах:

q_N2 =10^-2*qд*N2_д

N2_д =0,5%

q_N2 =10^-2 *6,002*0,5=0,03кг

Количество газа выделяемого неметаллической шихтой

q_СО2 =0,752+0,167=0,919кг

Общее количество газа

q_СО2 =0,919+2,09=3,009кг

Баланс сводим в таблицу

невязка:

2.16 Температура металла в конце продувки

Из уравнения теплового баланса находим:

где:

Q_прих- полный приход тепла кДж

Q_расх¹- все статьи расхода тепла, кроме нагрева металла и шлака, кДж

Определяем полный приход тепла:

Q_прих =Q_чуг^физ + Q_[]^хим + Q_(FeO)^обр + Q_шо + Q_м.шл^физ + Q_СО^дож [кДж]

Q_чуг^физ=(q_чуг-q_м.шл)*(6,19+0,88*t_чуг)=74,373*(6,19+0,88*1300)=85543,1

Q_[]^хим =14770*[C]+29970*[Si]+7000*[Mn]+21730*[P]

Q_[]^хим =14770*2,867+29970*0,639+7000*0,492+21730*0,094=66983кДж

Q_(FeO)^обр=10^-2*q_шл*[3707*(FeO)+5278*(Fe2O3)]

Q_(FeO)^обр=10^-2*14,671*[3707*13,4331+5278*6,71284]=12503,6кДж

Q_шо =q_шл * [6,28(CaO) + 14,64(SiO2) + 41,84(P2O5)]

Q_шо=14,671*(6,28*57,2544+14,64*17,4637+41,84*1,599)=10007,5кДж

Q_м.шл^физ =(1,463*t_чуг-585)*q_м.шл =(1,463*1300-585)*0,8=1053,52кДж

Q_СО^дож=10100 * q_CO *U_CO * Z =10100 *6,60552*0,195*0,795=10342,6кДж

Итого полный приход тепла:

Q_прих =85543,1+66983+12503,6+10007,5+1053,52+10342,6=186433кДж

Определяем далее расход тепла

Q_расх =Q_г + Q_(FeO)^разл + Q_(Н2О)^исп + Q_карб^разл + Q_Fe^г + Q_М^выб + Q_пот

где:

Q_г = Q_CO + Q_CO2 + Q_N2

Q_г =(1,32*1500-220)*(5,32+3,009+0,03)=14711,8кДж

Тепло затраченное на полное разложение оксидов железа, составит:

Q_(FeO)^разл=5278*q_Fe2O3+3707*q_FeO=5278*0,896+3707*0,219=5540,92кДж

Q_H2O^исп=(2485+1,88*t_ср^г)*q_H2O=(2485+1,88*1500)*0,156=827,58кДж

Q_карб^разл =40,38 * q_изв^СО2 =40,38 *8,357*9=3037,1кДж

Q_Fe^г=(23+0,69*t_ср^г)*q_Fe^п=(23+0,69*1500)*0,407=430,606кДж

Q_м^выб=(54,8+0,84*t_м)*q_м^выб=(54,8+0,84*1629,08)*2=2846,45кДж

Потери тепла составляют в среднем 2 - 4% от суммарного прихода. Если принять потери тепла равными 2,729%, то получим:

Q_пот =0,02729 * Q_прих =0,02729*186433=5087,77кДж

Таким образом суммарный расход тепла составит:

Q_расх =32482,3кДж

Определяем температуру металла:

заданная температура металла =1629,08С

Составим теперь тепловой баланс плавки.

Недостающие статьи теплового баланса определяются как:

Q_м^физ= Н_м^физ * q_м =(54,8+0,8*1629,09) *90,421=122798кДж

Невязка:

2.17 Раскисление металла

Материал - ферромарганец Mn₃ (C=6,00: Si=1.0: Mn=78.0: P=0.3: S=0.02: Fe=14.68).

Способ раскисления - в ковше