Порядок выполнения работы и методические указания

Работа рассчитана на 2 часа.

1. Изучите теоретические положения;

2. Рассчитайте профиль доменной печи по исходным данным, указанным преподавателем;

3. Заполните таблицу 6 - Параметры профиля доменной печи;

4. Изобразите профиль доменной печи на миллиметровой бумаге по полученным данным.

Таблица. 6 - Параметры профиля доменной печи

№	Параметр профиля	Данные рассчета
	Нпол,м
	h2,м
	d2,м
	h3, м
	hр,м
	Dp, м
	hш ,м
	hк, м
	dк, м
	Нп , м
	α
	β
	Нпол :Dp
	dк :Dp
	Dp: d2

Контрольные вопросы

1. Назовите основные элементы доменной печи.

2. Кратко охарактеризуйте назначение основных элементов доменной печи.

3. Кратко объясните принцип работы доменной печи.

практическая работа №5

Основные реакции и процессы сталеплавильного производства

Цель практической работы: систематизировать знания о физико-химических процессах, протекающих при выплавке стали.

Задачи

1. Получить представление о производстве стали;

1. Сформировать знания о процессах и химических реакциях, протекающих при выплавке стали;

2. Систематизировать знания о назначении каждого процесса;

2. На основании изученного материала заполнить таблицу 7 - Физико-химические процессы, протекающие при выплавке стали.

Краткие теоретические сведения

Сталь получают из чугуна и лома методом окислительного рафинирования. Кислород для окисления содержащихся в них примесей (углерода, марганца, кремния, фосфора и др.) поступает либо из атмосферы, либо из железной руды или других окислителей, либо при продувке ванны газообразным углеродом.

Окисление углерода. Особенность окисления углерода заключается в том, что продуктом этой реакции является газообразный СО, который, выделяясь из металлической ванны в виде пузырей, создает впечатление кипящей жидкости. Реакцию окисления углерода, растворенного в металле можно написать в следующем виде:

[С] + [О] = [СО] ,

следует учитывать также реакцию

[С] + 2 [О] = С02

Чем выше содержание углерода в металле, тем ниже содержание кислорода в нем и наоборот.

Окисление и восстановление марганца. Марганец как элемент, обладающий высоким сродством к кислороду, легко окисляется как при кислом, так и при основном процессах. Реакции окисления и восстановления марганца можно представить следующим образом:

[Мп] + [0]=(МпО);

[Мп] + (FeO)=(MnO) + [Fe].

Как показывают расчетные и экспериментальные данные, с повышением температуры и основности шлака концентрация марганца в металле увеличивается. Это указывает на то, что реакция окисления марганца достигает равновесия, и окислительный процесс сменяется восстановительным. Поскольку почти все стали содержат марганец, то его восстановление в процессах плавки - явление желательное.

Окисление и восстановление кремния. Кремний обладает еще большим сродством к кислороду, чем марганец, и практически полностью окисляется уже в период плавления. Окисление кремния происходит по реакциям:

[Si] + 2 [О] = (SiO₂);

[Si] + 2(FeO) = (SiО₂) + 2 [Fe].

Окисление и восстановление фосфора. Фосфор в стали является вредной примесью, отрицательно влияющей на ее механические свойства. Поэтому содержание фосфора в стали в зависимости от ее назначения ограничивается пределом 0,015 - 0,016 %. Окисление фосфора можно представить следующим образом:

2[Р] + 5(FeO) = (Р₂О₅) + 5[Fe];

(Р₂О)₅) + 3(FeO) = (FeO)₃ P₂0₅;

(FeO)₃ P₂0₅ + 4(СаО) = (CaО)₄ P₂0₅ + 3(FeO);

2Р + 5(FeO) + 4(СаО) = (СаО)₄ Р₂0₅ + 5Fe.

Десулъфация стали. Сера, также как и фосфор, является вредной примесью в стали. Удаление серы можно представить в виде реакции:

[FeS] +(CaO) = (CaS) + (FeO).

Основное количество серы удаляется со шлаком.

Порядок выполнения работы и методические указания

Работа рассчитана на 2 часа.

1. Изучите теоретические положения.

2. Используя материалы лекций и рекомендованную литературу, заполните таблицу 7 - Физико-химические процессы, протекающие при выплавке стали.

Таблица 7 - Физико-химические процессы, протекающие при выплавке

стали

Процесс	Химические реакции	Назначение
1	2	3

Контрольные вопросы

1. Какие основные химические реакции происходят при протекании сталеплавильных процессов?

2. Какая реакция является основной реакцией сталеплавильного процесса?

3. Каково назначение этой реакции?

4. Как происходит окисление и восстановление кремния?

5. В чем заключается «вредность» влияния фосфора на свойства стали?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6

РАССЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА КОНВЕРТЕРА

Цель практической работы: закрепить знания об устройстве кислородного конвертера и рассчитать основные размеры рабочего пространства плавильного агрегата.

Задачи

1. Получить знания об устройстве кислородного конвертера;

2. Познакомиться с методикой расчета размеров рабочего пространства кислородного конвертера;

3. На основании расчета заполнить таблицу 8 - Размеры рабочего пространства конвертера.

Краткие теоретические сведения

Конвертер представляет собой футерованную изнутри металлическую емкость грушевидной формы, которая может поворачиваться на цапфах вокруг горизонтальной оси.

Рисунок 2 - Рабочее пространство конвертера

Конвертеры характеризуются вместимостью, т.е. массой стали, сливаемой из конвертера в сталеразливочный ковш после плавки. В отечественных кислородно-конвертерных цехах установлены конвертеры вместимостью 50, 130, 160, 250, 300, 400 и 450 т.

Рассмотрим упрощенный метод расчета размеров рабочего пространства кислородного конвертера.

Для начала расчета примем проектную вместимостью конвертера (G), и рассчитаем объем конвертера по следующей формуле:

V=(0,8÷1,0) G.

Определив объем конвертера, рассчитаем по эмпирическим формулам основные размеры рабочего пространства кислородного конвертера.

Диаметр D_p и высота рабочего пространства Н_р:

D_p=1,674 V^0,236; H_p=2,655 V^0,233.

Глубина ванны жидкого металла h_м:

H_м=0,451 G ^0,251.

Диаметр D и высота конвертера Н:

D=1,437 V^0,322; Н=3,083 V ^0,226.

Диаметр горловины d_г

d_г=(0,4 ÷ 0,6) D_p.

Угол наклона стен а выбираем в пределах 27÷ 30^о. Высота верхнего усеченного конуса h₁.

Высота нижнего усеченного конуса h₃:

h₃=0,625 h_м.

Высота сферического сегмента h₄:

h₄=0, 25 h_м.

Высота цилиндра h₂:

h₂^:=H_p - h₁ - h₃- h₄. Диаметр днища d_dн:

d_dн (0,77+0,83) D_p.