2. Тепловой баланс плавки

В кислородно-конвертерном процессе нагрев металла до заданной температуры осуществляется за счет внутренних источников тепла: физического и химического тепла чугуна и теплоты шлакообразования.

Согласно заданию даны расход чугуна, их химический состав, ранее произведены расчеты, необходимые для составления теплового баланса, который содержит приходную и расходную части.

1. Приход тепла

Физическое тепло чугуна

Q₁=[0,178·1200+52+0,2(1400-1200)]·72·0,00419=92,19 МДж,

где 0,178 – средняя теплоемкость чугуна до температуры плавления ккал/кг·град;

1200 – температура плавления чугуна, ̊С;

52 – скрытая теплота плавления чугуна, ккал/кг;

1400 – температура заливаемого в конвертер чугуна, ̊С;

0,2 – теплоемкость жидкого чугуна, ккал/кг·град;

0,00419 – коэффициент перевода ккал в МДж;

72 – доля чугуна в металлошихте,%.

Тепло экзотермических реакций, МДж:

С→ СO2 С→СO Si→SiO2 Mn→MnO P→P2O5 S→SO2 Fe→Fe2O3 Fe→FeO Fe→Fe2O3(в дым)	34,1·0,29=9,889; 10,47·2,609=27,32; 31,1·0,66=20,526; 7,37·0,3035=2,237; 25·0,2019=5,0475; 9,28·0,00075=0,007; 7,37·0,273=2,012; 4,82·1,059=5,104; 7,37·1,5=11,05.
	Ʃ=83,187 МДж.

Тепло шлакообразования, МДж:

SiO2 P2O5	2,32·0,66·60/28=3,28; 4,74·0,2019·142/62=2,19;
	Ʃ=5,47 МДж.

Приход тепла:

Q_прих.=92,19+83,187+5,47=180,847 МДж.

2. Расход тепла

Физическое тепло стали

Q₁=[0,167·1500+65+0,2(1620-1500)]·(91,596+0,5+1,0)·0,00419=132,43 МДж,

где 0,167 – средняя теплоемкость стали до температуры плавления ккал/кг·град;

1500 – температура плавления стали, ̊С;

65 – скрытая теплота плавления стали, ккал/кг;

1400 – температура выпуска стали, ̊С;

0,2 – теплоемкость жидкого чугуна, ккал/кг·град;

91,596 – выход стали до раскисления, кг;

0,5 и 1,0 – потери металла с корольками и выбросами соответственно, кг;

0,00419 – коэффициент перевода ккал в МДж.

Q₂=(0,298·1620+50)·10,48·0,00419=23,39 МДж,

где 0,298 – средняя теплоемкость шлака, ккал/кг·град;

1620 – температура шлака, ̊С;

10,48 – выход шлака до раскисления, кг.

Потери тепла через футеровку и горловину принимаем равными 5 % от прихода:

Q₃=180,847·0,05=9,042 МДж.

Частицы Fe₂O₃ выносят тепла:

Q₄=(0,294·1450+50)·2,143·0,00419=4,274 МДж,

где 0,294 – теплоемкость пыли, ккал/кг·град;

1450 – температура частиц пыли, ̊С;

2,143 – количество частиц пыли, Fe₂O_{3(в дым)}, кг.

Газы уносят тепла при средней t=1450 ̊С, МДж:

СO2 СO H2O O2 N2 SO2	3,411·0,75=2,56; 2,12·4,87=10,32; 2,648·0,163=0,431; 2,212·0,165=0,350; 2,091·0,019=0,040; 3,411·0,00023=0,0018;
	Q5=13,71 МДж.

Расход тепла составит:

Q_р.=132,43+23,39+9,042+4,574+13,71=182,85 МДж.

Недостаток тепла: 180,85-182,85=-2 МДж.

По полученным данным составляем тепловой баланс плавки (таблица19).

Таблица 19

Тепловой баланс плавки

Приход тепла
	МДж	%
Физическое тепло чугуна	92,19	50,98
Тепло экзотермических реакций	83,19	46,00
Тепло шлакообразования	5,47	3,02
ИТОГО	180,85	100
Расход тепла
Физическое тепло: стали	132,43	73,23
шлака	23,39	12,93
Потери тепла через футеровку и горловину	9,042	5,00
Потери тепла с частицами Fe2O3	4,274	2,36
Потери тепла с газами	13,71	7,58
Недостаток тепла	-2	-1,11
ИТОГО	180,85	100