Материальный баланс плавки

Раскисление стали

Определение расхода раскислителей

Расчёт необходимых количеств раскислителей производится на среднезаданное содержание соответствующих элементов (Mn и Si) в готовой стали с учётом их угара по формуле:

где – среднезаданное содержание элемента в готовой стали, %;

– содержание элемента в раскислителе, %.

где и – соответственно максимальное и минимальное содержание элемента.

Расчёт массы готовой стали

Принимаем, что все элементы (кроме Mn и Si), входящие в состав раскислителей, полностью переходят в готовую сталь, то есть их угар равен нулю.

Масса примесей, переходящих из раскислителей в готовую сталь может быть определена по формуле:

Масса готовой стали составит:

Химический состав готовой стали

Тепловой баланс

Приход тепла

Приход тепла в конвертер определяется по уравнению:

где – физическое тепло жидкого чугуна, кДж;

– химическое тепло реакций окисления примесей металлошихты, кДж;

– химическое тепло реакций шлакообразования, кДж;

– химическое тепло реакций образования оксидов железа шлака и дыма, кДж;

– физическое тепло миксерного шлака, кДж.

а) расчёт физического тепла жидкого чугуна производится с учётом массы чугуна, его температуры, средней теплоёмкости в твёрдом и жидком состояниях, а также скрытой теплоты плавления по уравнению:

б) химическое тепло реакций окисления примесей металлошихты определяется по уравнению:

где 11088, 34685, 7029, 26903 и 19748 – тепловые эффекты окисления примесей, кДж/кг;

в) химическое тепло реакций шлакообразования:

где 2300 и 4860 – тепловые эффекты реакций взаимодействия SiO₂и P₂O₅cСаО, пересчитанные на 1 кг SiO₂и P₂O₅, кДж/кг;

г) химическое тепло реакций образования оксидов железа шлака и дыма:

где 7370 и 4820 – тепловые эффекты реакций окисления 1 кг Feсоответственно до Fe₂O₃и FeO, кДж/кг;

д) физическое тепло миксерного шлака производится с учётом массы шлака, его температуры, средней теплоёмкости в твёрдом и жидком состояниях, а также скрытой теплоты плавления по уравнению:

Расход тепла

, кДж

– физическое тепло жидкой стали, кДж;

– физическое тепло конечного шлака, кДж;

– тепло, уносимое отходящими газами, кДж;

– тепло диссоциации извести и оксидов железа, кДж;

– тепло, уносимое дымом, кДж;

– тепло, уносимое выбросами и корольками, кДж;

– потери тепла в окружающую среду, кДж.

а) расчёт физического тепла жидкой стали производится с учётом массы стали, её температуры, средней теплоёмкости в твёрдом и жидком состояниях, а также скрытой теплоты плавления по уравнению:

б) расчёт физического тепла конечного шлака производится с учётом массы шлака, его температуры, средней теплоёмкости в твёрдом и жидком состояниях, а также скрытой теплоты плавления по уравнению:

в) тепло, уносимое отходящими газами:

где t_г – средняя температура отходящих газов, равная ⁰С;

С_i – средняя теплоёмкость отдельных компонентов отходящих газов, ; 1,466; 2,332; 1,526; 1,436; 3,550 соответственно для CO, CO₂, O₂, N₂ и H₂O, включая теплоту испарения влаги;

%Г_i – объёмная концентрация компонентов отходящих газов, %.

г) тепло диссоциации извести и окислов железа:

где 4025, 5160 и 3750 – тепловые эффекты диссоциации, отнесённые соответственно к 1 кг CO₂, Fe₂O₃ и FeO, кДж/кг;

- масса CO₂, вносимая отдельными компонентами неметаллической шихты, кг.

д) тепло, уносимое дымом:

Расчёт тепла, уносимого дымом, производится с учётом средней температуры дыма и средней теплоёмкости Fe₂O₃ по формуле:

е) тепло, уносимое выбросами и корольками:

Расчёт тепла, уносимого выбросами и корольками, производится с учётом средней теплоёмкости железа, выбросов и корольков, массы выбросов и корольков, а также средней температуры их по формуле:

ж) потери тепла в окружающую среду:

Общий расход тепла составит

Тепловой баланс кислородно-конвертерной плавки

Расчет продувочных устройств, геометрических параметров агрегата

Расчет сопла кислородной фурмы

Основным фактором дутьевого режима кислородно-конвертерной плавки является продолжительность продувки. На дутьевой режим влияют следующие параметры:

А) геометрические размеры конвертера;

Б) интенсивность продувки;

В) число сопел;

Г) угол встречи струй с ванной;

Д) положение среза сопел относительно уровня спокойной ванны.

Основным устройством, служащим для организации дутьевого режима в конвертере, является кислородная фурма. Главными ее элементами являются собственно фурма и наконечник (головка с соплами), изготовляемый из красной меди. В качестве наконечника используют сопла Лаваля, позволяющие преобразовать энергию давления кислорода в кинетическую.

Расчет сопла Лаваля сводится в основном к определению минимального (критического) сечения Sкр, выходного сечения Sвых и длины диффузора при заданном массовом расходе газа Qм.

Для этого необходимо рассчитывать диаметр выходного сечения сопла, длину диффузора. Давление и температура кислорода перед соплом Р = 1,2Мпа и Т = 293К. состав кислорода: (О2)= 98,7%, (N2) = 1.3%. давление кислорода на выходе сопла Р=0,11 Мпа. Удельная интенсивность продувки i=3,7 м3/т*мин. Удельный объем конвертера Vуд=0,87м3/т. Вместимость конвертера G=300 т. Угол раскрытия диффузора α =10^о. коэффициент суммарных потерь .

Количество сопел для фурмы:

Плотность технического кислорода:

Массовый расход кислорода через сопло:

Плотность кислорода в критическом сечении:

где 0,834 и 0,528 – давление и температура в критическом сечении;

- универсальная газовая постоянная для кислорода 260 Дж/(кг∙К).

Скорость кислорода в критическом сечении:

Площадь критического сечения сопла:

Диаметр критического сечения сопла:

Температура кислорода на выходе из сопла:

Плотность кислорода на выходе из сопла:

Плотность кислорода при давлении 1,2 МПа и температуре 300 К (РЕШАТЬ)

Скорость кислорода на выходе из сопла:

где - коэффициент суммарных потерь.

Площадь выходного сечения сопла:

Диаметр выходного сечения сопла:

Длина диффузора:

Таблица 4.1 – Расчетные параметры проектируемого конвертера

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: