Надійшло ,кг Отримано , кг

 

Чавуну 60,00 Сталі 88,577

Металобрухту 40,00 Шлаку 11,447

Вапна 5,812 Корольків 5,000

Бокситу 0,3 Газів 9,699

Доломіту 1,500 Fe₂O₃ (в дим) 1,571

Магнезитохроміту 0,1 _____________________________

Кисню 8,581 Σ 116,294

___________________________

Σ 116,293

 

 

Нев΄язка 116,293 – 116,294

----------------------------- · 100 = - 0,0009 %

116,294

 

Розрахунок розкислення сталі марки 3ТРнс.

 

Таблиця 2.1.6 Хімічний склад розкислювачів:

 

	С	Sі	Мп	Р	Fe
Феросіліцій 45 %	0,20	46,5	0,65	0,05	52,6
феромарганець	6,5	1,1	74,80	0,30	17,3

 

1. Розрахунок не обхідної кількості розкислювачів:

- середньозаданий вміст елементів в готовій сталі:

-

[ % Sі ] сер = 0,15 %

 

 

[ % Мп ] сер = (0,50 + 0,90)

--------------------- = 0,70 %

 

- недостає елементів до середньозаданого в готовій сталі:

 

кремнію: [ % Sі ] = [% Sі ] сер – [ % Sі ] к = 0,15 %

марганцю: [% Мп ] = [ % Мп ] сер – [ % Мп ] = 0,70 – 0,10 = 0,60 %

- необхідно ввести розкислювачів:

 

Необхідну кількість розкислювачів визначаємо за формулою:

 

М розк = ([ % m ] * М к. мет.) 100

------------------------------- * -----------------;

В (100 – а)

 

Де М розк. – кількість присаджуємого розкислювача,кг;

[ % m ] – недостає елементу до середньозаданого складу в готовій сталі;

а – угар елемента – розкислювача в ковші,%;

В – склад елементу в розкислювачі,%;

 

Приймаємо наступний угар елементів розкислювачів: вуглецю – 20 %, кремнію – 28 %, марганцю – 23 %.

 

Витрати феросіліцію і феромарганцю:

 

 

(0,70 * 88,577) 100

М_FеМп = -------------------------------- * -------------------- = 1,081 кг.

74,8 (100 – 23)

 

0,15 * 88,577 100

М_FеSі = ----------------------------- * ----------------- = 0,398 кг.

46,5 100 – 28

 

2. Вихід рідкої сталі після розкислення:

Таблиця 2.1.7 Вноситься в метал розкислювачами,кг.

 

елемент	Вноситьвя феросіліцієм	Вноситься феромагранцем	Мел. розк
С	6,5 100 – 20 0,398 · ------ · ----------- = 100 100 = 0,021	0,20 100 – 20 1,081 · --------- · ---------------- = 100 100 = 0,002	0,023
Sі	1,1 100 – 28 0,398 · ------- · ------------- 100 100 = 0,003	46,5 100 – 28 1,081 · --------- · ----------------- = 100 100 = 0,392	0,365
Мп	74,8 100 – 23 0,398 · ------- · ------------- 100 100 = 0,229	0,65 100 – 23 1,081 · --------- · --------------- = 100 100 = 0,005	0,234
Р	0,3 0,398 · -------- = 0,001	0,05 1,081 · -------- = 0,0005	0,0015
Fе	17,3 0,398 · --------- = 0,069	52,6 1,081 · ----------- = 0,569	0,638
Σ	0,323	0,9385	1,2615

 

Приймаємо, що фосфор розкислювачів повністю переходить в метал.

Вихід рідкої сталі в ковші дорівнює,кг:

Мст = 88,577 + 1,2615 = 89,8385

 

 

3. Перевірка хімічного складу готової сталі.

Вміст елементів в готовій сталі визначаємо за формулою:

 

М_ел^к + М_ел^розк

[ % E ] = -------------------- * 100;

М_ст

 

0,15 + 0,023

[ % C ] = ---------------------- * 100 = 0,19 %

89,8385

 

0,15

[ % Sі ] = -------------------- * 100 = 0,15 %

89,8385

 

0,10 + 0,599

[ % Мп ] = ------------------ * 100 = 0,79 %

89,8385

 

0,020 + 0,0015

[ % P ] = ----------------------- * 100 = 0,024 %

89,8385

 

0,015

[ % S ] = -------------------- * 100 = 0,017 %

89,8385

 

 

Розрахунок теплового балансу плавки.

 

Недостача тепла для процесу компенсується постачанням природного газу. Склад газу: СН₄ – 93,9 %,С₂Н₆ – 1,3%,С₃Н₈ – 0,2 %,СО₂ – 0,3 %, N₂ – 4,3 %. Температура чавуну, заливаємого в піч 1300⁰С. Температура сталі перед випуском 1590⁰С. Тепловий баланс робочого простору двованної печі розраховуємо для однієї камери.

 

Прихід тепла.

1. Фізичне тепло рідкого чавуну, тобто чавун, який постачається в піч при температурі 1300⁰С, вносить:

 

Q₁ = 60 * [ 0,755 * 1180 + 218 + 0,92 (1300 – 1180) ] = 73158 кДж,

 

Де 60 – кількість (маса) чавуну в металошихті, кг;

0,755 – середня теплоємність твердого чавуну від 0⁰ С до температури плавлення, кДж / кг * град;

1180⁰ С – температура плавлення чавуну (в залежності від хімічного складу коливається в межах 1150 – 1200⁰С);

218 прихована теплота плавлення твердого чавуну, кДж / кг;

0,92 – середня теплоємність рідкого чавуну, кДж / кг * град.

 

2. Тепло екзотермічних реакцій

 

С – СО₂ 34090 * 2,513 = 85668

Sі – SіО₂ 31000 * 0,596 = 18476

Мп – МпО 7370 * 0,334 = 2461

Р – Р₂О₅ 25000 * 0,039 = 975

S – SO₂ 9280 * 0,003 = 27

Fe – Fe₂O₃ (в шлак) 7370 * 1,416 = 6825

Fe – FeO 4820 * 1,100 = 8107

Fe – Fe₂O₃ (в дим) 7370 * 1,100 = 8107

_____________________________________________

Q₂ = 122539 кДж.

Де множиме - теплові ефекти, які відносяться до 1 кг елементу, що окислюється, кДж / кг;

Множитель – кількість домішок чавуну, що окислюються, кг.

 

3.Тепло шлакоутворення.

 

При формуванні шлаку в ньому утворюється сполуки СаО * SіО₂ та (СаО)₄ * Р₂О₅ і виділяється тепло:

 

SіО₂ * 2СаО = (СаО)₂ * SіО₂ 2320 * 1,277 = 2962

Р₂О₅ + 4СаО = (СаО) ₄ * Р₂О₅

4740 * 0,089 = 421

________________________________

Q₃ = 3383 кДж

 

4. Хімічне тепло палива позначимо через х.

Загальний прихід тепла дорівнює, кДж;

 

Qприх. = 73158 + 122539 + 3383 + х = 199080 + х.

 

Витрати тепла.

 

1. Фізичне тепло сталі, тобто сталь, нагріта до 1590 ⁰С, виносить тепла:

Q₁ = 93,577 * [ 0,70 * 1530 + 272 + 0,84 (1590 – 1530) ] = 130390 кДж,

 

Де 93,577 – маса рідкої сталі в печі і корольків,кг;

0,70 – середня теплоємність твердої сталі, кДж / кг * град;

1530 ⁰С – температура плавлення металу (визначається: 1540 – 85 – 0,12 = 1530)

1540⁰С – температура плавлення чистого заліза,

85 – зниження температури плавлення металу на 1% вуглецю,;

272 – прихована теплота плавлення твердої сталі, кДж / кг;

0,84 – середня теплоємність рідкої сталі,кДж / кг * град.

 

2. Фізичне тепло шлаку, тобто шлак виносить тепло:

 

Q₂ = 11,447 * (1,200 * 1590 + 210) = 24244 кДж,

Де 11,447 – маса шлаку, кг;

1,200 – теплоємність шлаку, кДж / кг * град;

210 – прихована теплота плавлення шлаку, кДж / кг.

 

3. Тепло, що виноситься продуктами згорання.

 

Виконаємо розрахунок горіння палива:

Таблиця 2.1.8 Розрахунок горіння природного газу.

 

Складові М3	Рівняння реакції горіння	Витрата О2 м3	СО2	Н2О	N2
СН4 93,9%	СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О	187,80	93,9	187,80	-----
С2Н4 1,3%	С2Н6 + 3,5 О2= 2СО2 + 3Н2О	4,55	2,6	3,90	----
С3Н8 0,2%	С3Н8+5О2= 3СО2+ 4Н2О	1,00	0,6	0,80	----
СО2 0,3 %		---	0,3	----	----
N2 4,3 %		----	----	-----	4,3
	Всього	193,35	97,4	192,5	731,66

Визначаємо теплоту згорання природного газу

 

Q^Р_н = 35988 + 93,9 + 63721 * 1,3 + 90554 * 0,2 = 3480221кДж /100м³,

Де 359884; 63721; 90554 – теплові ефекти згорання СН₄,С₂Н₆,С₃Н₈ газів, кДж / м³.

Розрахунки виконані на 100 м³ газу.

Кількість природного газу,м³.

 

Х: 34800 = 0,0000287х

Кількість продуктів згорання,м³:

 

СО₂ 0,0000287х * 0,974 = 0,0000280х

Н₂О 0,0000287х * 1,925 = 0,0000552х

N₂ 0,0000287х * 7,317 = 0,0002100х

Тепло, яке виноситься продуктами згорання, кДж:

СО₂ 2,38 * 0,0000280х * 1580 = 0,105х

Н₂О 1,86 * 0,0000552х * 1580 = 0,162х

N₂ 1,45 * 0,0002100х * 1580 = 0,481х

____________________________________

Q₃ = 0,748х

 

Де перший стовбчик чисел – теплоємності відповідних газів,кДж / м³ *град.

1580⁰С – середня температура продуктів згорання при виході з робочого простору печі,

4. Гази,які виділяються з ванни виносять тепла при середній температурі, рівній 1600⁰С:

СО₂ 3818 * 9,614 * 22,4: 44 = 18686

Н₂О 2981 * 0,079 * 22,4: 18 = 293

SO₂ 3818 * 0,006 * 22,4: 64 = 8

_________________________________

Q₄ = 18987 кДж

Де перший стовбчик чисел – теплозмін 1м³ газів при температурі 1600⁰С кДж /м³.

 

5. Тепло, яке виноситься частками Fe₂O₃ в дим

 

Q₅ = 1,571 * (1,20 *1600 + 210) = 3346 кДж.

 

6. Тепло, яке витрачається на відновлення Fe₂O₃ боксита і футеровки

 

Fe₂O₃ до Fe (0,118 * 0,9) * 824000: 160 = 547

Fe₂O₃ до FeO (0,118 * 0,1) * 290000: 160 = 21

___________________________________

Q₆ = 568 кДж,

 

Де добуток в дужках – кількість встановленого Fe₂O₃ кг;

Другий стовбчик чисел – тепловий ефект реакцій відновлення, віднесений до 1 молю Fe₂O₃, кДж / кмоль.

7. Витрати тепла (на випромінювання через відкриті вікна і глазок, кладку, охолодження та ін.) складають 36 – 38 % тепла екзотермічних реакцій. Приймаємо 37 %, тоді

 

Q₇ = 122539 * 0,37 = 45339 кДж.

 

Загальні витрати тепла дорівнюють, кДж:

 

Q _заг = 130390 + 24244 + 0,748х + 3346 + 568 + 45339 + 18987 = 215907 + 0,748х

 

Прирівнявши прихід тепла з витратами, визначимо величину х:

 

222874 + х = 215907 + 0,748х,

 

х = 27646 кДж.

Таблиця 2.1. 9 Тепловий баланс робочого простору камери двованної печі.

 

Статті балансу	кДж	%
Прихід тепла
Фізичне тепло чавуну		32,27
Тепло реакцій: екзотермічних		54,05
шлакоутворення		1,49
Хімічне тепло природного газу		12,19
Всього
Втрати тепла
Фізичне тепло: сталі		54,45
шлаку		10,69
Виноситься з продуктами згорання		4,77
Гази виносять тепла		8,37
Тепло, що виноситься частками Fe2O3		1,48
Тепло на відновлення Fe2O3		0,25
Втрати тепла		19,99

 

Завдання для практичної роботи № 9

Номер варіанту	Відсоток чавуну %	Відсоток металевого брухту %
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.

 

Висновок.