Расчёт материального и теплового балансов кислородно-конвертерного процесса с верхней подачей кислорода

Автор: Пользователь скрыл имя, 30 Марта 2011 в 08:55, курсовая работа

Описание работы

выбор основности шлака
Производится, исходя из содержания P в чугуне. [%P]чуг > 0,2%, поэтому принимаем основность CaO/SiO2 =3,2

выбор содержания (FeO) в шлаке
Производится, исходя из содержания [%C] в металле в конце продувки. [%C]<0,08%, поэтому принимаем (FeO)=18%

в качестве разжижителя шлака берем комплексный флюс.

Содержание

Исходные данные для расчета 4

1.Средний состав металлической части шихты 4

1.1. Выбор состава металла после продувки 4

1.2. Выбор технологических свойств шлака 5

2. Материальный баланс 5

2.1 Определение угара элементов, количество кислорода и образующих продуктов окисления 5

2.2 Определение расхода извести, веса и состава шлака 6

2.3 Определение выхода жидкой стали 9

2.4. Определение расхода кислородного дутья 10

2.5. Определение количества и состава газа, выделяющегося из конвертера 10

2.6. Материальный баланс кислородно-конвертерного процесса 11

3. Тепловой баланс конвертерного процесса 12

Приход тепла 12

3.1. Физическое тепло чугуна Qчуг 12

3.2. Тепло экзотермических реакций 12

3.2.1. Тепло от окисления углерода до СО2 12

3.2.2. Тепло от окисления углерода до СО 12

3.2.3. Тепло от окисления кремния 13

3.2.4. Тепло от окисления марганца 13

3.2.5. Тепло от окисления железа 13

3.2.6 Тепло от окисления фосфора 13

3.2.7 Тепло образования (СаО)4Р2О5 13

3.2.8 Тепло образования (СаО)2SiO2 13

3.3 Расход тепла 14

3.3.1. Физическое тепло выпускаемой стали 14

3.3.2 Физическое тепло шлака 14

3.3.3. Физическое тепло отходящих газов 14

3.3.4. Физическое тепло корольков металла в шлаке 14

3.3.5. Физическое тепло выбросов металла 15

3.3.6. Физическое тепло пылевидного оксида Fe2O3 уносимого газами 15

3.3.7. Тепло, расходуемое на нагрев кислорода дутья. 15

4.Определение основных размеров конвертера 16






5. Потери тепла в окружающее пространство 18

5.1 Потери теплопроводностью через наружную поверхность ограждения рабочего пространства конвертера. 18

5.2 Потери тепла излучением через открытую горловину конвертера в период между продувками 20

5.3 Расход тепла на охлаждение водой кислородной фурмы 21

6. Определение количества металлического лома, необходимого для охлаждения ванны 22

7. Проверочный расчет 22

7.1. Пересчет шлака на 100%. 23

7.2. Определение числа молей оксидов в 100г шлака. 23

7.3. Определение числа грамм-ионов катионов 23

7.4. Определение суммы грамм-ионов всех катионов в 100 г шлака 24

7.5. Определение ионных долей компонентов в шлаковом расплаве 24

7.6. Определение десятичных логарифмов коэффициентов активности Fe,Mn и P в шлаке 24

7.7. Определение коэффициентов активности Fe, Mn и P в шлаке 24

7.8. Расчет коэффициентов активности Mn и P в металле 25

7.9. Расчет равновесного содержания марганца 25

7.10. Расчет равновесного содержания фосфора 25

7.11. Расчет равновесного содержания серы 26

8. Расчет сопла Лаваля. 27

8.1. Определение давления в критическом сечении 27

8.2. Определение температуры газа в критическом сечении 27

8.3. Определение скорости газа в критическом сечении 27

8.4. Определение плотности газа в критическом сечении 28

8.5. Определение площади и диаметра критического сечения 28

8.6. Определение параметров скорости истечения газа 28

8.7. Определение скорости на выходе из сопла 29

8.8. Определение температуры на выходе из сопла 29

8.9. Определение плотности газа на выходе из сопла 29

8.10. Определение площади и диаметра выходного сечения сопла 29

8.11. Определение длины сопла 30

9. Расчет количества ферросплавов 30

Библиографический список 32

Скачать полностью (118.74 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

Курсовой Проект по Стали ПЗ.docx

— 122.05 Кб (Скачать)

1.2. Выбор технологических свойств шлака

  • выбор основности шлака

       Производится, исходя из содержания P в чугуне. [%P]чуг > 0,2%, поэтому принимаем основность CaO/SiO2 =3,2

  • выбор содержания (FeO) в шлаке

       Производится, исходя из содержания [%C] в металле в конце продувки. [%C]<0,08%, поэтому принимаем (FeO)=18%

  • в качестве разжижителя шлака берем комплексный флюс.

       Таблица 2

       Составы шихтовых материалов и футеровки

Наимен Массовое  содержание,%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO CaO MgO P2O5 S C H2O
Известь 2 1 0 0 0 93,9 1 0 0,1 2 0
Комплексный флюс 16,92 10,09 8,923 0 0 35,74 28,32 0 0,007 0 0
Футеровка 0,5 0 1 0 0 1 86,6 0 0 10,9 0
 

       Расход  периклаз-углеродистой футеровки принимаем 0,12 кг. Температура чугуна, заливаемого в конвертер, составляет 1350°С. Потери железа в виде пылевидного оксида Fe2O3 составляет 0,5%. Содержание кислорода в дутье 99,5%.

2. Материальный баланс

2.1 Определение угара элементов, количество кислорода и образующих продуктов окисления

       Поступление углерода из футеровки может быть рассчитано с использованием соотношения: 

       где Qфут – расход футеровки на 100 кг металлической шихты.

       ΔCфут=10,9·0,12/100=0,013%.

       На  основе опытных данных принимаем  следующие доли продуктов окисления  углерода: СО – 90%, СО2 – 10%.

       В соответствии с данными табл.1 и  принятыми условиями определим  количество удаленных примесей за период продувки, расход кислорода и количество образующихся оксидов. Результаты представим в табл. 3.

       Таблица 3

       Количество  удаленных примесей, расход кислорода и количество оксидов.

Количество удаленных примесей, кг Обр.

оксиды

 Расход кислорода, кг Образуются  продукты окисления, кг
∆С=((3,45+0,013)-0,07)·0,9=3,053 CO 3,053·16/12=4,071 3,053+4,071 =7,125
∆С=((3,45+0,013)-0,07)·0,1=0,339 CO2 0,339·32/12=0,904 0,339+0,904=1,244
∆Si=0,628-0=0,628 SiO2 0,628·32/28=0,717 0,628+0,717=1,345
∆Mn=0,87-0,174 =0,696 MnO 0696·16/55=0,202 0,696+0,202=0,898
∆P=0,263-0,0263=0,236 P2O5 0,236·60/62=0,305 0236+0,305=0,542
∆Fe=0,5 Fe2O3 0,5·42/112=0,214 0,5+0,214=0,714
∆S=0,044-0,031=0,013     0,013
Всего: 5,466 Всего: 6,416         

2.2 Определение расхода извести, веса и состава шлака

       Образование шлака проходит за счет окисления  железа и других примесей чугуна, разрушения футеровки, растворения футеровки, растворения шамотного боя и  извести.

       С целью определения расхода извести  составим табл.4.

       Расход комплексного флюса принимаем 1%

       Таблица 4

       Масса шлакообразующих материалов

Источники шлакообразующих Масса оксидов, кг
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO CaO MgO P2O5 Cr3O3 S
Чугун (табл. 3) 1,345 0 0 0 0,898 0 0 0,542 0 0,013
Футеровка (табл. 2) 0,0006 0 0,001 0 0 0,001 0,104 0 0 0
Комплексный флюс (табл. 2) 0,169 0,1009 0,089 0 0 0,357 0,283 0 0 0,00007
Игото: 1,515 0,1009 0,09 0 0,898 0,358 0,387 0,542 0 0,01336
 

       Для достижения необходимой степени  обесфосфоривания металла к концу  продувки желательно обеспечить основность шлака СаО/(SiO2+P2O5) не менее 3,2.

       Из  табл.4 находим содержание кислых оксидов:

       SiO2+ P2O5=1,515+0,542=2,057.

       Из  соотношения СаО\2,063 =3,2 находим необходимое количество в шлаке оксида кальция:

       (CaO)=3,2·2,057=6,583 кг.

       Из  той же таблицы следует, что шлакообразующие материалы внесли в шлак 0,358 кг СаО. Следовательно, необходимо ввести в конвертер 6,225 кг СаО. В соответствии с табл. 2 известь содержит 93,9% СаО и 2% SiO2. Флюсующая способность извести при заданной основности шлака составит: 93,9-2·3,2=87,5%. Таким образом, расход извести составит:

       Gu= 6,225/ 0,875 =7,114 кг.

       Во  время продувки части извести  в виде пыли и мелочи уходит из конвертера с газами. В первом приближении примем потери извести с этой частью в количестве 25%. Тогда в конвертер необходимо загрузить:

       7,114/0,75=9,486 кг.

       Далее находим массу и состав шлака  к концу продувки без оксидов  железа. Опытные данные свидетельствуют  о том, что содержание оксидов  железа в шлаке зависит преимущественно  от расстояния между нижним торцом кислородной фурмы и уровнем  ванны в конвертере, от глубины проникновения струи кислорода в металл. С целью ускорения процесса шлакообразования и получения достаточной степени обесфосфоривания металла необходимо максимальное количество оксидов железа в шлаке, однако при этом получается максимальное потеря железа.

       В связи с этим следует находить оптимальное содержание оксидов  железа в шлаке в конце продувки.

       Будем считать, что 18% (по массе) железа в шлаке достаточно для обеспечения выполнения поставленного условия.

       Тогда имеем:

       (Fe)=(Fe2O3)·112/160+(FeO)·56/72=18%.

       Кроме того, принимаем содержание FeO в шлаке равным 18%. Таким образом, можно записать:

       18=(Fe2O3)·112/160+14·56/72.

       Из  этого соотношения находим Fe2O3=5,714%. Следовательно, сумма содержания оксидов железа составит:

       (FeO) + (Fe2O3) = 18+5,714=23,714%.

       Далее определяем массу и состав шлака  к концу продувки с помощью  табл.5.

       Масса шлака без оксидов железа составляет 10,788 кг.

       Масса (FeO) при этом составит:

       (FeO) = [10,788 /(100-23,747)]·18=2,545 кг.

       Масса (Fe2O3) составит:

       (Fe2O3)= [10,788 /(100-23,747)]· 5,714=0,8 кг.

       Включение этих величин в предпоследнюю  строку табл.5 позволяет определить состав шлака.

       Таблица 5

       Масса и состав шлака к концу продувки

Источники шлакообразующих Масса оксидов, кг
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO CaO MgO P2O5 S Сумма:
Табл. 4 1,515 0,101 0 0 0,898 0,358 0,387 0,542 0,0134 3,815
Известь (табл. 2) 0,142 0,071 0 0 0 6,68 0,071 0 0,007 6,972
Масса шлака без оксидов Fe: 1,657 0,172 0 0 0,898 7,039 0,458 0,542 0,0205 10,788
Масса шлака с окс-ми Fe: 1,657 0,172 0,8 2,545 0,898 7,039 0,458 0,542 0,0205 14,142
Состав  шлака,%: 11,72 1,22 5,71 18 6,35 49,78 3,24 3,83 0,15 100

Информация о работе Расчёт материального и теплового балансов кислородно-конвертерного процесса с верхней подачей кислорода