Формовочное отделение

где d_мл- диаметр цилиндрической части металлической лётки, мм;

      ρ- плотность чугуна, т/м³;

     ω- скорость истечения чугуна (0,5….1), м/c.

Диаметр шлаковой летки принимаем 90 мм.

            

             5. Суммарное сечение фурм основного  ряда, м²: 

, где 

,

F – сечение вагранки в свету, м².

                6. Для того, чтобы из газов выпадала  пыль, необходимо уменьшить скорость  их движения до 1 м/с, при этом сечение искрогасителя  в горизонтальной плоскости, м², будет: 

 

где - коэффициент, учитывающий увеличение объема газов за счет подсоса через загрузочное окно (2…3);

       -удельный расход воздуха, подаваемого в вагранку,

(60…100 );

      F- сечение вагранки, м²;

       -коэффициент объемного расширения;

       t – температура газов в искрогасителе, .

     

               7. Диаметр воздухопроводов, м: 

при скорости воздуха   

 

2.2 Материальный баланс. 

1. Расчет  ведем на 100кг металлической шихты.
2. Принимаем расход кокса равным 12% от веса металлозавалки, или 12кг.
3. Принимаем расход известняка в 35% от расхода кокса, или 12*0,35=4,2кг.
4. Находим по справочникам состав кокса (табл. 1).

 

Таблица 1.

 

   5. Примем  соотношение газов    в продуктах горения равным . Это означает, что 60%  углерода, или 9,64*0,6=5,78кг, сгорает в и 40% углерода, или 9,64*0,4=3,86кг, сгорает в .

При сгорании 1кг углерода согласно реакциям горения: 

     образуется                     или . 

Тогда при сгорании кокса в колошниковые газы перейдет и: 
 

.

    

 

6. При  сгорании 1кг водорода по реакции: 

                 образуется 

При горении  всего водорода топлива в продукты горения переходит:

   

      7. Примем что из общего количества  серы топлива (0,16кг)  70% её, или  0,11кг, сгорает в    и переходит в газы, а 30%, или 0,05кг, переходит в металл.

          При сгорании 1кг серы топлива согласно реакции:

               образуется          

Тогда из топлива в колошниковые газы перейдет

         

       8. Примем условно, что в известняке содержится 44% , или   и 56%, или

         Тогда из известняка в продукты  горения перейдет 

Здесь 0,51-объем (м³), занимаемый 1кг СО₂ .

      

       9. Примем следующий состав шихты и металла (табл.2).

Таблица 2.

 

При расчете  состава металла принято:

Угар Si 10%, т.е. 0.2 кг, что дает 0,43 кг SiO₂

Угар Mn 15%, т.е. 0.105 кг, что дает 0,14 кг MnO

Угар Fe 1%, т.е. 0.934 кг, что дает 2,52 кг FeO

Отсюда общее количество угара составляет 1,239 кг, что дает 3,09 кг шлака.

Количество  серы в металле увеличивается  на 0,04 кг, содержание углерода и фосфора остается без изменений. Выход жидкого металла получим 98,8 кг на 100 кг шихты. 

       10.Для определения расхода воздуха определим сначала расход кислорода на окисление примесей и горение топлива по анализу соответствующих реакций.

На окисление Si, Mn, Fe требуется кислорода:

0,43

+ 0,14 + 2,52 = 0,23+0,03+0,56=0,82 кг,

или 0,82*0,7=0,57 м³ , где о.7-обьем 1 кг кислорода.

Для сгорания углерода, серы и водорода топлива  требуется кислорода:

О₂ = СО₂ +

СО + SO₂=10.81+3.61+0.08=14.5 м³

Всего на горение кокса и окисление примесей требуется кислорода:

0,57+14,5=15,07 м³.

С этим кислородом вносится азота :

15,07 *

= 56,69 м³.

Всего требуется воздуха на 100 кг шихты :

15,07 + 56,69 = 71,76 м³ или 71,76* 1,293 = 92,79 кг,

                                                           где 1,293 –вес 1 м³ воздуха. 

       11.Расчитаем количество и состав  ваграночных газов.

Количество  азота, поступающего с воздухом и  выделяющегося из кокса, равно:

26,69 + 0,14*1,6 = 56,91 м³,

где 1,6 –  объем 1 кг азота в 1м³.

Количество влаги, перешедшей из топлива, воздуха и  продуктов горения составляет:

0,595 *1,25 + 70,81*0,005*1,25 + 0,73=1,92 м³ или 1,54 кг Н₂О,

где 1,25 – объем 1 кг Н₂О, а 0,005 – количество Н₂О в 1 м³ воздуха.

Полагая, что 50% влаги, или 0,96 м³ (0,77 кг), разложиться, получим:

Н₂О – 0,96 м³;

Н₂ – 0,96 м³;

О₂ – 0,48 м³.

Состав ваграночных  газов приведен в таблице 3.

Таблица 3

 Состав  ваграночных газов.

В составе ваграночных  газов отношение  немного выше заданного за счет СО₂ , выделившегося из известняка. Всего продуктов горения получилось 77,61 м³ или 77,61*1,341=104,08

где 1,341 – масса 1 м³ продуктов горения.

      12. Расчет количества шлака:

- от окисления  элементов металла получаем шлака                      3,09 кг

- футеровки расходуется  0,15 кг на 100 кг шихты                         0,15 кг

- известняк вносит  в шлак на 100 кг шихты СаО в кол-ве            1,96 кг

- золы кокса  переходит в шлак на 100 кг шихты                           1,16 кг

-с шихтой  вносится пригара 1%, т.е.                                               1,00 кг

                                     ИТОГО:                                                        7,32 кг

      13.Сводный материальный баланс  на 100 кг шихты (табл.4).

Таблица 4.

 

Невязка баланса 210,20 – 210,14 =0,06 составляет всего 0,0048%, что находиться в пределах точности расчета.

 

2.3 Тепловой баланс. 

Тепловой баланс вагранки составляется на 100 кг шихты. Для проведения расчетов используются данные, полученные при составлении материального баланса.

ПРИХОДНАЯ ЧАСТЬ БАЛАНСА.

1.Теплота сгорания  углерода при сгорании в  СО₂ ;

,

где q_C – количество углерода кокса на 100 кг шихты, кг;

      Q^/_C – теплота сгорания 1 кг углерода кокса в СО₂ ,

               равная 34100 кДж / кг.

2.Теплота сгорания  водорода кокса, кДж:

;

где - количество водорода кокса на 100кг шихты, кг;

       -теплота сгорания 1 кг водорода, равная 121000

3. Теплота  сгорания серы кокса, кДж: