ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра металлургии
Курсовая работа
По дисциплине «Теория и технология доменной плавки»
На тему: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ»
Выполнил: студент
гр. ЧМ-05-1 Кононенко В.А.
Проверила: Дудина В. А.
Липецк 2009
Исходные условия доменной плавки
Химический состав шихтовых материалов
В железорудную часть шихты вводим 50 % агломерата и 50 % окатышей. Флюсовая смесь – конверторный шлак. Состав кокса рассчитываем на основе данных технического анализа кокса ММК (табл. 3) и химического анализа золы (табл. 4).
В таблице 1 приведен химический состав железорудной части шихты взятой из справочника.
Прежде чем приступить к дальнейшим расчетам, необходимо уточнить правильность химического анализа:
(1)
где RJ – весовое содержание химического соединения, % (масс.);
П.п.п – потери при прокаливании, % (масс.);
Ч
тобы
проверить это условие необходимо
химические элементы Fe,
Mn,
P,
S
перевести в соединения, в виде которых
они присутствуют в агломерате, окатышах
и флюсе:
(2)
(3)
(4)
(5)
Для проверочного расчета составим новую таблицу, в которой для каждого материала отведем по 2 колонки. Fe, Mn, P, S переводим в химические соединения:
(6)
(7)
(8)
(9)
Проверим выполнение условия (1). Как видно из таблицы 2, во всех случаях это условие не соблюдается. Чтобы привести химические анализы к условию (1), следует произвести пересчет, основанный на принципе распределения погрешности на все слагаемые условия (1) пропорционально их массовой доле:
(10)
где (RJ)табл – содержание химического соединения до пересчета, % (масс.);
(RJ)п – содержание химического соединения после пересчета, % (масс.).
Поправки, внесенные в содержание Fe2O3, MnO2, P2O5 и FeS2, необходимо учесть при обозначении содержания Fe, Mn, P, S, согласно уравнениям (2 – 5).
Таким образом, за химический состав железорудной части шихты и флюса принимаем те величины, которые приведены в колонках 2 табл. 2.
Химический состав кокса проверяем аналогично железорудной части шихты и флюса. Принимаем те величины, которые приведены в колонке 2 табл. 5.
Таблица 1
Химический состав железорудной части шихты и флюса, % (масс.)
Элемент |
Агломерат |
Окатыши |
Флюс |
Fe |
50,1 |
63,0 |
17,17 |
Mn |
- |
- |
5,8 |
P |
- |
0,01 |
0,87 |
S |
0,058 |
0,05 |
0,20 |
FeO |
11,8 |
1,2 |
15,0 |
Fe2O3 |
73,63 |
- |
7,82 |
SiO2 |
10,5 |
3,9 |
13,8 |
CaO |
13,9 |
3,7 |
51,7 |
MgO |
2,3 |
1,0 |
2,0 |
Al2O3 |
1,8 |
1,1 |
0,5 |
MnO |
- |
- |
7,48 |
C |
- |
- |
1,55 |
П.п.п |
- |
- |
0,5 |
Таблица 2
Проверочная таблица химического состава железорудной части шихты и
флюса, % (масс.)
Элемент, соединение |
Агломерат |
Окатыши |
Флюс |
||||
Fe |
50,1 |
50,65 |
63,0 |
63,18 |
17,17 |
17,03 |
|
Mn |
- |
- |
- |
- |
5,8 |
5,75 |
|
P |
- |
- |
0,01 |
0,0103 |
0,87 |
0,86 |
|
S |
0,058 |
0,0588 |
0,05 |
0,05016 |
0,20 |
0,19 |
|
FeO |
11,8 |
11,93 |
1,2 |
1,203 |
15,0 |
14,88 |
|
Fe2O3 |
58,46 |
59,10 |
88,667 |
88,921 |
7,82 |
7,75 |
|
SiO2 |
10,5 |
10,62 |
3,9 |
3,911 |
13,8 |
13,69 |
|
CaO |
13,9 |
14,053 |
3,7 |
3,710 |
51,7 |
51,29 |
|
MgO |
2,3 |
2,33 |
1,0 |
1,003 |
2,0 |
1,98 |
|
Al2O3 |
1,8 |
1,82 |
1,1 |
1,103 |
0,5 |
0,49 |
|
MnO |
- |
- |
- |
- |
7,48 |
7,42 |
|
P2O5 |
- |
- |
0,023 |
0,0236 |
1,55 |
1,97 |
|
SO3 |
0,145 |
0,147 |
0,125 |
0,1254 |
0,5 |
0,49 |
|
C |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
П.п.п |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Σ |
98,905 |
100,00 |
99,715 |
100,00 |
100,79 |
100,00 |
|
Таблица 3
Технический анализ кокса, %(масс.)
Аа |
Sd |
Vdaf |
Cdaf |
W |
12,0 |
0,53 |
0,6 |
86,87 |
3,4 |
Таблица 4
Химический состав золы кокса, % (масс.)
Fe2О3 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P2O5 |
8,98 |
49,24 |
29,1 |
5,89 |
1,12 |
0,91 |
Таблица 5
Химический состав кокса, %
Fe |
S |
P |
Fe2O3 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P2O5 |
SO3 |
C |
П.п.п |
Σ |
0,792 |
0,53 |
0,05 |
1,131 |
6,204 |
3,666 |
0,742 |
0,141 |
0,115 |
1,325 |
86,87 |
0,6 |
100 |
Таблица 6
Химический состав шихтовых материалов, % (масс.)
Хим. Элемент |
Железорудная смесь (агломерат) |
Флюс |
Кокс |
Fe |
56,91 |
17,03 |
0,792 |
Mn |
- |
5,75 |
- |
P |
0,005 |
0,86 |
0,05 |
S |
0,0544 |
0,19 |
0,53 |
FeO |
6,567 |
14,88 |
- |
Fe2O3 |
74,01 |
7,75 |
1,131 |
SiO2 |
7,266 |
13,69 |
6,204 |
CaO |
8,882 |
51,29 |
0,742 |
MgO |
1,667 |
1,98 |
0,141 |
Al2O3 |
1,462 |
0,49 |
3,666 |
MnO |
- |
7,42 |
- |
P2O5 |
0,012 |
1,97 |
0,115 |
SO3 |
0,136 |
0,49 |
1,325 |
C |
- |
- |
86,87 |
П.п.п |
- |
- |
0,6 |
Σ |
100,00 |
100,00 |
100,00 |
Коэффициенты распределения элементов
При выплавке передельного высококачественного чугуна принимаем следующие коэффициенты распределения элементов между чугуном, шлаком и газом
Таблица 7
Распределение элементов (в долях единицы)
Элемент |
Чугун η |
Шлак μ |
Газ λ |
Σ |
Fe |
0,998 |
0,002 |
0 |
1,0 |
Mn |
0,6 |
0,40 |
0 |
1,0 |
P |
1,0 |
0 |
0 |
1,0 |
S |
0,040 |
0,920 |
0,040 |
1,0 |
Состав чугуна
Содержание в чугуне кремния и серы принимаем: Si=0,9%, S=0,010 %.
Содержание в чугуне фосфора и марганца рассчитываем по балансовым уравнениям:
, (11)
,
(12)
где РЧ, MnЧ, FeЧ – содержание фосфора, марганца и железа в чугуне, %, принимаем FeЧ=94 %;
Ркфд – количество фосфора вносимого коксом, флюсом и др. добавками, принимаем Ркфд=0,02 %;
Feр.с., Mnр.с. – содержание железа и марганца в железорудной смеси, %;
ηMn – коэффициент перехода марганца в чугун.
Содержание углерода принимаем СЧ=5,0%
Таблица 8
Состав чугуна, %
Si |
Mn |
P |
S |
C |
Fe |
0,9 |
0,5 |
0,03 |
0,010 |
5,0 |
93,56 |
Основность доменного шлака
По
соотношению
принимаем В=1,1 по содержанию серы в коксе
(0,53 %).
Температура горячего дутья
Принимаем равной 1050 ºС (tД=1050 ºС).
Содержание кислорода в дутье
Принимаем 27 % (ω=0,27).
Расход природного газа
Принимаем равным 90 м3/т чугуна (П=0,10 м3/кг чугуна). Принимаем, что природный газ состоит из
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
СО2 |
∑ |
93,50 |
4,00 |
1,00 |
0,50 |
0,80 |
0,20 |
100,00 |
Количество газов выделяющихся из кокса
Таблица 9
Состав летучих веществ кокса и содержание газа в коксе
Состав газа |
СО2 |
СО |
СН4 |
Н2 |
N2 |
Σ |
% (масс.) |
13,2 |
24,1 |
0,9 |
39,5 |
22,3 |
100,0 |
кг/100 кг кокса |
0,079 |
0,145 |
0,005 |
0,237 |
0,134 |
0,6 |
Влажность дутья
Принимаем равной 1,0 % (f =0,01).
Степень прямого восстановления
При работе печи на обычном атмосферном дутье принимаем rd,o=0,2.
Температура колошникового газа
Температуру
колошникового газа находим по эмпирической
формуле
(12)
где tk0 – температура колошника при применении обычного атмосферного дутья (ω=0,21; П'=0), принимаем tk0=200 ºС;
Е – характеристика вдуваемого топлива, для природного газа Е=2,0.
Теплосодержание чугуна и шлака
Принимаем равным:
а) для чугуна QЧ=1260 кДж/кг;
б) для шлака QШ=1880 кДж/кг.
Тепловые потери
Z=840 кДж/кг чугуна.
СОСТАВЛЕНИЕ БАЛАНСОВОГО УРАВНЕНИЯ ПО ВЫХОДУ ЧУГУНА
Выход чугуна из компонентов шихты определяется по формуле:
А∙еА+Ф∙еФ+К∙еК=100 (13)
где А, Ф, К – расход железорудных материалов, флюса, кокса, кг/кг материала;
е – выход чугуна, характеризует количество чугуна (кг), образующегося при проплавке 1 кг данного материала:
(14)
где Fe, Mn, P – содержание железа, марганца, фосфора в данном материале, %;
ηFe, ηMn, ηP – коэффициенты перехода железа, марганца, фосфора в чугун, доли единицы;
[Si], [S], [C] – содержание кремния, серы, углерода в чугуне, %.
Подставив данные таблицы 10 в уравнение (13) получаем:
0,604∙А+0,226∙Ф+0,009∙К=100 (15)
Таблица 10
Выход чугуна, кг/кг материала
Показатели |
Агломерат |
Флюс |
Кокс |
Fe∙ηFe |
56,796 |
16,996 |
0,790 |
Mn∙ηMn |
- |
3,45 |
- |
P∙ηP |
0,005 |
0,86 |
0,05 |
Σ |
56,801 |
21,306 |
0,840 |
В=[Si]+[S]+[C] |
5,91 |
5,91 |
5,91 |
|
0,604 |
0,226 |
0,009 |
