125774 (Влияние водорода на свойства стали), страница 5

[Fe₂O₃] = 0,531 – 0,357 = 0,174 кг.

Расход кислорода на окисление железа до [FeO]

1,034 · 16/72 = 0,230 кг.

При этом окислится железа

1,034 – 0,230 = 0,804 кг.

Расход кислорода на окисление железа до [Fe₂O₃]

0,174 · 48/160 = 0,052 кг.

При этом окислится железа

0,174 – 0,052 = 0,122 кг.

Количество корольков в шлаке примем 5%

14,577 · 0,05 = 0,729 кг.

Количество кислорода, поступившего из атмосферы

5 · 54 · 100/250000 = 0,108 кг.

Количество кислорода, которое пошло на окисление элементов:

О_Σ = О_С + О_Mn + O_P + O_{Fe шл} + О_{Fe пыль} (9)

О_Σ = 2,306 + 0,230 + 0,052 + 0,027 = 2,615 кг.

Количество кислорода, которое надо подать через фурмы:

2,615 – 0,108 = 2,507 кг.

Необходимое количество технического кислорода

2,507 · 22,4/0,95 · 32 · 0,9 = 2,053 м³/100 кг.

Количество неусвоенного кислорода

2,053 · 0,1 = 0,2053 м³

Количество азота

2,053 · 0,05 = 0,103 м³

Материальный баланс второго периода плавки представлен в таблице 10.

Таблица 10 – Материальный баланс второго периода плавки

Материальный баланс всей плавки представлен в таблице 11

Таблица 11 – Материальный баланс всей плавки, кг.

1. Тепловой баланс рабочего пространства

Тепловой баланс рабочего пространства двухванной печи рассчитывается для одной камеры (расчет ведем на всю плавку)

Приход тепла

Физическое тепло чугуна

Физическое тепло чугуна считается по формуле:

Q_чуг = М_чуг · [С_ТВ · t_пл + q + C_жид · (t_жид - t_пл] (10)

где Q_чуг – физическое тепло чугуна, кДж;

С_ТВ – средняя удельная теплоемкость твердого чугуна, кДж/ (кг · ºС);

t_пл – температура плавления чугуна, ºС;

q – скрытая теплота плавления, кДж/кг;

C_жид – средняя удельная теплоемкость жидкого чугуна, кДж/(кг · ºС);

t_жид – температура жидкого чугуна, ºС.

Q_чуг = 250000 · 0,65 · [0,178* 1200 + 52 + 0,2 (1350 – 1200) ] = 201,267 кЛж

Тепло шлакообразования

SiO₂ → (CaO)₂ · SiO₂ ………………. 0,69 · 60 · 554 · 2500/28 = 2,05 · 10ºккал

Р₂О₅ → (СаО)₃ · (Р₂О₅) …………….. 0,045 · 142 · 1132 · 2500/62 = 0,292· 10ºккал

Σ Q_шл = 2,342 · 10ºккал

Физическое тепло скрапа

Q_скр = 0,112 · 20 · 35 · 2500 = 0,169 · 10⁶ ккал

Тепло экзотермических реакций

Тепло экзотермических реакций определяется по формуле:

Q_экз = ∆Н₁ · ∆С₁ · 2500 (11)

где Q_экз – тепло, выделяемое экзотермическими реакциями, 10⁶ ккал

∆Н₁ – тепловой эффект химической реакции, 10⁶ ккал

∆С₁ – изменение концентрации i-го компонента, кг.

Таблица 12 – Тепло экзотермических реакций, 10⁶ ккал

Итого: ΣQ_экз = 3,53 + 1,89 + 6,57 + 0,67 + 2,48 + 12,8 + 55,54 = 82,89 · 10⁶ ккал

Химическое тепло природного газа

Расход природного газа принимаем за х и определяем химическое тепло природного газа по формуле:

Q_пр.газ = ∆Н_пр.газ · 2500 · х (12)

где Q_пр.газ – химическое тепло природного газа, МДж;

∆Н_пр.газ – тепловой эффект реакции горения природного газа, 10⁶ ккал/м³;

х – расход природного газа, м³.

Q_пр.газ = 8291 · х

Расход тепла

Физическое тепло стали

Физическое тепло стали определяется по формуле:

Q_ст = М_ст · [С_ТВ · t_пл + q + C_жид · (t_жид - t_пл], (13)

где Q_ст – физическое тепло стали, кДж;

М_ст – масса стали, кг;

С_ТВ – средняя удельная теплоемкость твердой стали, кДж/ (кг · ºС);

t_пл – температура плавления стали, ºС;

q – скрытая теплота плавления стали, кДж/кг;

C_жид – средняя удельная теплоемкость жидкой стали, кДж/(кг · ºС);

t_жид – температура жидкой стали, ºС.

Температура плавления стали определяется по формуле:

t_пл = Т_лик – 80 · [% С], (14)

где Т_лик – температура ликвидуса, ºС;

[% С] – содержание углерода в металле, массовая доля, %

t_пл = 1539 – 80 · (0,04) = 1536ºС

Q_ст = [0,167 · 1536 + 65 + 0,2 · (1600 – 1536)] · 88,68 · 2500 = 74,12 10⁶ ккал

Физическое тепло шлака и корольков

Физическое тепло шлака определяется по формуле:

Q_шл = (0,298 · 1550 + 50) · 12,6 · 2500 + (0,298 · 1630 + 50) · 1,98 · 2500 +

+ (2,298 · (1630 – 1550) + 50) · 12,6 · 2500 = 21,10 · 10⁶ ккал

Тепло, уносимое продуктами горения.

Принимаем температуру отходящих газов равной 1650ºС

СО 1650х · 0,569 · 0,974 = 914,4х

Н₂О 1650х · 0,444 · 1,925 = 1410х

N₂ 1650х · 0,347 · 0,332 = 190х

Q_пр.г. = 2514,4 · х

Тепло на разложение известняка

Q_изв = 6,908 · 2500 · 425 = 7,34 · 10⁶ ккал

Тепло на испарение влаги и нагрев паров

Q_исп = (1 · 100 + 539 + 0,444 · 1650 · 22,4/18 – 0,36 · 100 · 22,4/18) · 2500 ·

· 0,201 = 0,76 · 10⁶ ккал

Тепло для нагрева СО выделяющегося из ванны

Q_СО = 0,569 · 1650 · 6,37 · 2500 · 22,4/28 = 11,96 · 10⁶ ккал

Тепло для нагрева СО₂ и SO₂ выделяющихся из ванны

Q_{СО2, SO2} = 0,569 · 3,08 · 2500 · 22,4/44 + 0,569 · 1650 · 0,0036 · 2500 · 22,4/64 =

= 3,68 · 10⁶ ккал

Тепло для нагрева неусвоенного N и О

Q_неусв. = 0,347·1650· 2500 · 0,337 · 22,4/28 + 0,368 · 1650 ·2500 · 0,707 · 22,4/32= = 1,13 · 10⁶ ккал

Тепло, уносимое бурым дымом

Q_б.л. = (0,294 · 1650 + 50) · 1,192 · 2500 = 1,59 · 10⁶ ккал

Потери тепла на охлаждение печи

Расходы воды на одну крышку 6 м³/ч тогда на три крышки 6 · 3 = 18 м³/ч.

Расход воды на столбики 2 · 6 = 12 м³/ч, на амбразуру шлаковой летки 4 м³/ч.

Итого воды на охлаждение печи 34 м³/ч.

Q_охл.п. = 34000 · 20 · 4,3 = 2,9 · 10⁶ ккал

Тепло на охлаждение кислородных фурм

Q_{охл.к.ф.} = 3 · 2,43 · 0,2 · 4,2 · 300000 · 3,14 = 5,76 · 10⁶ ккал

Тепло на охлаждение рам завалочных окон и пятовых балок

Расход воды равен 3,6 м³/ч. Выход пара составляет 90%, то есть 3,6 · 0,9 =

= 3,24 м³/ч.

Нагрев воды на 90ºС потребует тепла

Q_{з.о., п.б.} = (3,6 – 3,24) · (90 – 20) · 1000 · 4,3 = 0,1 · 10⁶ ккал

Потери тепла на получение пара

Q_{пол. пара} = [(100 – 20) + 535 + 0,36 (150 – 100) · 22,4/18] · 3,24 · 1000 · 4,3 =

= 8,9 · 10⁶ ккал