125159 (690319), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

S 0, 0465 - 0, 03 - 0, 00465=0,012 кг

Fе (у дим) 0,500 кг

Усього 3,216 кг

Тепер можна визначити витрату кисню й кількість оксидів, що утворилися:

Витрата кисню, кг

З-З 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 у дим-Fе2О3 0, 5-48:112=0,214

S-SO2 0, 0465-32:32-0, 0465 3,0175

Для розрахунку состава й кількості шлаків варто зробити наступні допущення.

При завалці зі скрапом вноситься 2 % забруднень типу глини, що має состав: 52 % SiO2; 25 % А1гО3; 23 % Н2О. Таким чином, забрудненнями вноситься, кг:

SiO 35.0, 02.0, 52-0,364

Al 35-0, 02.0, 25-0, 1575

H 35-0, 02.0, 23-0,161

0,6826 кг.

Звичайно скрап окислений {~1 %), тобто зі скрапом попадає 0,35 кг окалини у вигляді Fe Оз. Разом із чавуном з міксера попадає деяка кількість шлаків, що для даного розрахунку приймемо рівним 0,5 кг наступного состава: 46 % СаО; 8 % А12О3; 6 % MgO; 2 % S.

У шлаки надходить деяка кількість матеріалу футеровки, зношування якої приймаємо рівним, кг:

Доломить обпалений

Відповідно до технології виробництва стали, після заливання чавуну 5–6 % шлаків. Приймаємо, що в розглянутому випадку 6 % шлаків (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.

Зі шлаками йде, 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…6,0-0,040=0,240

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

Сг2О3...6…6,0-0,001=0,006

FeO..,0.0,276=1,656

Fe2O3...6,0-0,065 =0,39

6,00 кг

Зі шлаками губиться 1,5:0,53=2, 83 кг вапняки (0,53 зміст Сао в 1 кг вапняку).

Позначаючи витрату вапняку за х., будемо вважати загальну витрату вапняку рівним (2,83+х) кг із урахуванням втрат зі шлаками. Тепер знаходимо:

Надходження , кг, з:

металевої шихти 1,393

доломіту 1,3-0,02=0,026

забруднень скрапу 0,364

міксерних шлаків 0,5-0,38=0,19

вапняку 2,83+х)0,02=0,0566+0,02х

2,036+0,02х

Надходження А1ЕО3, кг; з;

Доломіту 1,3-0,02=0,026

забруднень скрапу 0,1575

міксерних шлаків 0,5-0,08=0,040

вапняку (2,83+х)0,003=0,0085+0,003х

0,236+0,003х

Надходження Сао, кг, з:

Доломіту 1,3-0,55=0,715

міксерних шлаків 0,5-0,46=0,23

вапняку (2,83+х)0,53= 1,5+0,53х

2,447+0,53х

Надходження РзО5, кг; з:

металевої шихти . . . 0,330

вапняку (2,83+х)0,007=0,002+0,0007х

0,332+0,0007х

Приймаючи за практичним даними, що в шлаку втримується 16 % FeO і 6 % Fe2O3, складемо з обліком шлаків, формулу кількості його наприкінці 1 періоду, 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 + 0,53 х-х– 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…0,012–0,006=0,006

FeO,.,16шл

Fe2O3...0…0,16шл

Lшл = 0,22Lшл + 2,8216 + 0,5747х або

LШП = 3,617 + 0,737х.

Думаючи, що кількість шлаків наприкінці I періоду повинна бути дорівнює 2,6, одержимо рівняння для визначення витрати вапняку

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

Тепер можна знайти кількість шлаків LШЛ - 3,617 + 0,737-2,24 = 5,987 кг.

Остаточний состав і кількість шлаків:

Сумарна витрата вапняку дорівнює 2,83+2,24 = 5,07 кг. Загальна кількість шлаків 6+5,987 = 11,987 кг.

Складемо баланс заліза на 1 період плавки.

Кількість заліза, що окислилося, дорівнює 0,232+1,949 = = 2,181 кг.

Витрата кисню на окислювання заліза до Fe2O3 0,232X Х48: 112 = 0,099 кг; до FeO 1,949-16:56 = 0,557 кг.

Приймаючи, що з атмосфери печі у ванну надходить 30% від загальної кількості кисню, знайдемо величину останнього 3,0175+0,099+0,557+0,1 (3,0175+0,099+ +0,557) =4,04 кг.

З огляду на те, що в першому періоді ванна недостатньо й нерівномірно прогріта й процеси обміну вповільнені, приймаємо коефіцієнт засвоєння подаваного у ванну кисню, рівним 0,9. Тоді витрата технічного кисню складе

Тут 0, 95-частка O

Витрата чистого кисню 4,04-22,4/32 – 2,828 м3.

Витрата чистого кисню з урахуванням коефіцієнта засвоєння 2,828/0,9 = 3,142 м3.

Кількість незасвоєного кисню 3,142–-2,828 = = 0,314 м3 або 0,486 кг.

Кількість азоту, що подається з технічним киснем 3,3–3,142 = 0,158 м3 або 0,197 кг.

Кількість технічного кисню, що надходить у ванну 4,04+0,486+0,197 = 4,723 кг.

Вихід придатного з урахуванням металу, шлаками (10 % від кількості шлаків)

100-3,216-2,181-0,6825-0,35-0,5-0,6=92,47 кг, де 3,216 - вигар домішок; 2,181 - кількість заліза, що окислилося; 0,6825 - забруднення скрапу; 0,35 - окалина скрапу; 0,5 - міксерні шлаки; 0,6 - втрати металу зі шлаками.

II період

Розрахунок матеріального балансу для другого періоду плавки від розплавлювання до розкислення стали, проводиться аналогічно розрахунку для I періоду.

2.3 Тепловий баланс

Метою розрахунку теплового балансу, робочого простору камери печі, є визначення середнього теплового навантаження й теплового навантаження холостого ходу. Розрахунок робимо для однієї камери печі.

Прихід тепла

Тепло, внесене скрапом

820,75-103 кДж = 0,82 ГДж.

Тут сск=0,469 кДж/( кг-до) – питома теплоємність скрапу при £CK=20°C; DCK=0,35 – частка скрапу в шихті; G –250 т ємність однієї ванни печі.

2, Тепло, внесене чавуном

Q4 = GD4 == 250- 10s-0,65 [0,745 ■ 1200 + 217,72 + + 0,837 (1300 – 1200)3 = 194255,75:10^ кДж -= 194,26 ГДж, де Л, –0,65 – частка чавуну в шихті; с™ =0,745 кДж/

/( кг-до) - середня питома теплоємність твердого чавуну в інтервалі температур 0–1200°С:'

cf =0,837 кДж/( кг-до) - теж рідкого чавуну в інтервалі температур 1200–1300 °С;

1-4 = 217,72 кДж/кг – схована теплота плавлення чавуну; £ч=1300°С – температура чавуну, що заливається; ш.год –1200°С – температура плавлення чавуну.

3. Тепло екзотермічних реакцій

З-З2 ... 0,02405 250 103 34,09 = 204966,1

Si-SiO2...0,00650 250 103 31,10 = 50537,5

Мn-мnо ... 0,00680 250 103 7,37= 12529,0

Fe-Fе2О3(у дим) ... 0,010000-250.103-7,37 = 18425,0

Р-Р2О5...0,00129 250 103 25,00 = 8062,5

S-SO2...0,00012 250 10 9,28 = 278,4

Fe-FeO ... (0,01940 + 0,00053)250-103 4,82 = 24015,6

FeFe2O3 ... (0,00232 –0,00018) 250-103 7,37 = 3943,0

=322757,1 МДж = = 322,76 ГДж

тут перший стовпчик чисел-частка вигорілої домішки;

другий - ємність ванни, кг;

третій - теплові ефекти реакцій, віднесені до 1 кг елемента, Мдж/кг (див. додаток XII).

4. Тепло шлакоутворення

SiO2-(CaO)2SiO2...0,01393-250-103;28.60-2,32 =8075,75

Р206-(Са0)8РАСа0...0,033 250 103 62 142 4,71 =738,63

QШ.про =8,81 ГДж=8814,38 МДж

5. Тепло від горіння природного газу

QН р.г = 35069,6 У кДж - 0,035 У ГДж,

де Q =35069,6 кДж/м3 – нижча теплота згоряння природного газу (див. приклад 35); В – витрату природного газу на плавку, м3..

6. Тепло, внесене у робочий простір повітрям, що йде на спалювання природного газу й З

(9,28У + 0,06279-250-103:28-22(4-2,38) 1,3226-20 =

= 245,47 У + 790598,34ТкДж = 0,000245 У 4- 0,79 ГДж.

Тут і теоретичні витрати повітря для спалювання 1 м3 природного газу й 1 м3 З, відповідно

рівні 9,28 і 2,38 м3/м3;

Mco =28 кг- молекулярна маса З;

Cв= 1,3226 кДж/м3 К) - теплоємність повітря при t =20°С

3. Витрата тепла

3.1 Фізичне тепло сталі

0,91119-250.103[0,7-1500+ 272,16+ 0,837(1600 –1500)1 - 320251,39-103 кДж - 320,25 ГДж.

Тут Dст–0,91119 вихід стали;

с =0,7 кДж/(кг К) - питома теплоємність твердої сталі, середня в інтервалі температур 0–1500 °С;

=0,837 кДж/( кг-до) - те ж, рідкої сталі середня в інтервалі температур 1500–1600 °С;-

= 1500 C – температура плавлення стали;

= 272,16 кДж/кг – схована теплота плавлення стали.

2. Фізичне тепло стали, що втрачається зі шлаками

= 0,00734-250- 10 0.7-1500 + 272,16 + 0,837(1600 –1500)] = 2579,753-103 кДж = 2,58 ГДж.

3. Фізичне тепло шлаків

Qшл = (1,25-1550+ 209,5) 0,06 250 103 +(1,25 1600+209,35) 0,0628 250 103 = 66889,545 103 кДж=66,89 ГДж.

Тут 1,25 кДж/( кг-до) - теплоємність шлаків, середня в інтервалі температур 0–1600°С;

209,35 кДж/кг - схована теплота плавлення шлаків;

0,06 і 0,0628 - частка шлаків

4. Тепло знищено продуктами згоряння при середній температурі 1yx= 1600 °С

=BiyxVyx В 2592,64 10,34=26807,9 У кДж =0,0268 У ГДж. Тут:

ico2...0,0955 3815,86 = 364,41

i о...0,1875 2979,13 = 558,59

,...0,7170.2328,65 = 1669,64

= 2592,64 кДж/м3.

Частки З2, Н2О, N2 і Vyx, їх ентальпії –при t ух== 1600 °С.

5. Тепло, що витрачається на розкладання вапняку

1779,5 0,0507 250 103=22555 103кДж=22,56 ГДж.

Тут 1775,5 кДж/кг - теплота розкладання 1 кг вапняку; .

0,0507 - частка вапняку (див. матеріальний баланс).

6. Тепло, затрачуване на випар вологи й нагрівання пар води до tyx=1600°C.

= 0,000786 250 10 4,187 100+ 2256,8+1,88(1600– 100)]22,4 18 = 1297594,2 кДж - 1,3 ГДж.

Тут 4,187 кДж/( кг-до) - теплоємність води, середня в інтервалі температур 0–100 °С;

1,88 кДж/(кг-1<) - те ж, пари в інтервалі температур 100–1600°С;

2256,8 кДж/кг - схована теплота випару 1 кг води;

0,000786 - частка Н2О в продуктах плавки (див. матеріальний баланс).

7. Тепло, витрачене на нагрівання газів, що виділяються з ванни, до°t =1600 C.

З2...3815,86-0,02146-250.103-22,4:44 = 10422, 15-Ю3

З,..2526,85-0,0б279.250.108.22,4:28 = 31732Д8-1б3

SO2,..3815,86-0,00101.250-103-22,4;64-337,23.103

N2...2328,65-0,00320.250-103-22,4;28 1490,33-103

О2...24…24б3, 97-ПРО, 250-Ю3-22,4:32 = 2863,13-103

= 46845,02-103 кДж = 46,85 ГДж

9. Втрати тепла з охолодною водою.

У робочому просторі двохванної печі водою прохолоджуються заслінки вікон (витрата води по 1,67- 10 м3/с)„ змійовики стовпчиків (по 0,56-10 3 м3/с), амбразура жужільної льотки (1,12-10 3 м3/с) і кисневі фурми (по 0,28 10 3 м3/с). Приймаючи, що підвищення температури води у елементі не повинне перевищувати 20С, знаходимо втрати тепла з охолодною водою;

Заслінки 3-1,67-10-3-4,187- 103-14400-20=6041,34 103

Змійовик 6-0,56- 10.4 ,187-103-14400.20=4051,68- 103

Амбразура 1-1,12-10 .4,187- 103-14400-20=1350,56- 103

Фурми 3-0,28-10 -4,187-103=6840-20-481,14-103

=11924,72- 10 Дж= 11,92ГДж

Тут перший стовпець чисел – кількість елементів; другий – витрата води, м3/з; третій – теплоємність води, кДж/(м3К); четвертого – час теплового впливу на елемент, різниця температур вихідної й вхідної води, К.

Рами завалочних вікон і балки зводу мають випарне охолодження. Приймаючи витрату хімічно очищеної води на кожний елемент 0,11- 10 м3/зі знайдемо загальну витрату води:

Рами завалочних вікон 3-0, 11 10 =0,33- 10

балки передньої стінки 3-0,11 103=0,33-I0

балки задньої стінки 3.0,11-10 =0,33-.10

Усього =0,99-10 3 м/с

Уважаючи, що вихід пари становить 90 % (0,89- 10 3м3/с), знайдемо втрати тепла з випарним охолодженням.

4,187-103 0,99.10 (100 – 30) 14400 + [2256,8 +1,88(150 -100) 103-0,89-10 14400 18:22,4 =27952,17-103 кДж = 27,95 ГДж.

Сумарні втрати тепла з охолодною водою рівні

Qохл = 11,92 + 27,95=39,87 ГДж.

10. Втрати тепла

Втрати тепла через звід

14042,073-103 кДж = 14,04 ГДж

Коефіцієнт теплопровідності при середній температурі зводу 0,5 (1580+300)=940°С дорівнює =4,1- 0,0016-940=2,6 Вт/(м К). Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією дорівнює

=10+0,06 300=28 Вт/(м2 К). Товщина футеровки 0,5(0,46+0,10)=0,28 м узята середньої за кампанію печі.

Втрати тепла через стіни печі

Задня стінка має шар магнезиту середньою товщиною 0,75 м і шар легковагого шамоту товщиною =0,065 м. Приймаючи температуру зовнішньої поверхні футеровки рівної 200°С, а на границі роздягнула шарів 1100°С, відповідно до додатка XI одержимо

м - 6,28 0,0027 0,5 (1580 + 1100) = 2,66 Вт/(м К) і

= 0,314 + 0,00035 0,5(1100 + 200) = 0,54 Вт/(м К) і

а = 10 + 0,06-200 = 22 Вт/(м ДО).

Тоді

= 1159,32 10 кДж=1,16 ГДж

Втрата тепла через передню стінку

12,54 14400=1398,8 10 кДж=1,4 ГДж

Тут = 6,28–0,0027(1580 + 200)/2 = 3,88 Вт/(м К).

Втрати тепла через під рівні

= 5100 102,4 14400 = 6475,78-103 кДж = 6,48 ГДж.

Тут: 5100 Вт/м2 - втрати тепла через під; 102,4 м2 – площа поду. Усього губиться через футеровку

=14,04 + 1,16 + 1,4 + 6,48= 23,08 Гдж.

11. Втрати тепла випромінюванням через вікна печі [формула (156)]

5,7 0,65 ( ) 1,6 1,7 5400 =

= 6697,34 103 кДж = 6,7 ГДж.

12. Втрати тепла на дисоціацію С2 і Н2О приймемо рівними 2 % від тепла, одержуваного при спалюванні природного газу, тобто

Q дисс = 0,02 0,035 У = 0,0007 У ГДж.

13. Втрати тепла з газами, що вибиваються, і приймемо рівними 2,5 % від тепла, одержуваного при спалюванні природного газу

= 0,025-0,035 3 = 0,00088 У ГДж.

Витрата природного газу знайдемо з рівняння теплового балансу

0,82 + 194,26 + 322,76 + 8,81 + 0,035 У + 0,000245 У + 0,79 = 320,25 + 2,58 + 66,89 + 0,0268 У 22,56 +1,3 + 46,85 + 16,78 + 39,87 + 23,08 + 6,7 + 0,0007 У + +0,000885 або

0,006865 У = 20,21,

звідки

В=2943,9 м3.

Тепловий баланс робочого простору камери двохванної печі представлений у табл. 43.

Середнє теплове навантаження дорівнює

Qcp = 35, 0 2943, 9:14400 = 7,155 Мвт. Теплове навантаження холостого ходу дорівнює (39,87+ 23,08+ 6,7): 14400 =4,84 Мвт.

Таблиця 2. Тепловий баланс камери двохванної печі

Витрата палива по періодах плавки

Період випуску й заправлення (тривалість 1440 с). Приймемо, що теплове навантаження в період випуску й заправлення дорівнює 75 % середнього теплового навантаження. Тоді

= 0,75-7,155=5,366 МВт, а витрата природного газу

5,366-1440/35,0 = 220,64 м3/період.

Період завалки й прогріву (тривалість 4680 с). У цьому періоді підтримують максимальне теплове навантаження, тридцятилітній 125 % від середньої. Тоді

Q2 = 1,25-7,155 = 8,94 МВт

і В2 - 8,94-4680/35,0 = 1195,69м /період.

Період заливання чавуну й плавлення (тривалість 4680 с). Звичайно період заливання й плавлення проходить при середнім тепловому навантаженні. Тоді

Q3 = 7,155 МВт і В = 7,155 4680/35,0=956,87 м /період.

Період доведення (тривалість 3600 с) Q4 ==(7,155 14400- 5,366 1440- 8,94 4680- 7,155 4680)/3600=5,55 Мвт. Тоді В4 = 5,55 3600/35,0=570,7 м3/період.

Правильність розрахунку перевіряємо, підсумовуючи витрати природного газу по періодах

220,64 + 1195,69 + 956,87 +570,70 - 2943,9 м3, що відповідає значенню, знайденому з теплового балансу.

Висновок

Таким чином, двохванна піч має багато експлуатаційних і сантехнічних недоліків. У зв'язку із цим і незважаючи на те, що двохванні печі мають значну продуктивність, їх варто розглядати як тимчасову, проміжну конструкцію, що відповідає складному (у технічних і економічних відносинах) періоду повного переходу нашої металургії з мартенівського на конвертерний спосіб виробництва стали.

Література

1 Металургійна теплотехніка в 2-х томах 1. Теоретичні основи: Підручник для вузів В. А. Кривандин, В. А. Арутюнов, Б. С.Мастрюков і ін. М.: Металургія, 1986. 424. с.

2 Металургійні печі: Атлас навчальний посібник для вузів В. И. Миткалинний, В. А. Кривандин, В. А. Морозов і ін. М.: Металургія 1987.

3. Василенко І.М. Печі у металургії. – К., 2005

4. Аналовенко С. В. Розрахунки у металургії. – К., 2003

Характеристики

Список файлов курсовой работы