Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Производство стали в конвертерах учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве С. И. Лифшиц. 1960- 17 Мб

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
17.7 Mб
Скачать

Материальный и тепловой баланс процесса

189

Все данные сведены в табл.

55.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 55

Количество

Получаемые

 

 

 

Полу­

удаляющихся

 

 

 

 

Требуется кислорода, кг

чается

элементов

соединения

 

 

 

кг

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С—3,879

со

3,879-

16/12 = 5,170

9,049

С—0,431

со2

0,431 ■

32/12= 1,150

4581

Si—0,77

SiO2

0,77 -32/28 = 0,880

1,650

Мп—0,769

МпО

0,769 •

16/55 = 0,223

о; 992

Р—0,054

РА

0,054 • 80/62 = 0,070

0,124

Fe—0,5

FeA

0,5 -48/112 = 0,215

0,715

Fe—1,0

FeO

1,0 •

16/56 = 0,286

1,286

Fe—1,0

FeA

1,0 • 48/112 = 0,430

1,430

Мп—0,021

MnS

 

 

0,033

Угар 8,424

 

8,424

Состав кислорода у .конвертера: 98,6%

О2 и 1,4%

N2. Необхо­

димо технического кислорода:

 

 

 

 

8,424 '

10°- = 8,54 кг,

или 8,54 :

1,43 = 5,97 м3,

98,6

 

 

 

 

 

где 1,43 —вес 1

м3 кислорода.

 

 

 

 

В 8,54 кг технического кислорода содержится 8,42 кг кислоро­ да и 0,12 кг азота. Часть кислорода вносится железной рудой; 90% Fe2O3 руды восстанавливается до Fe и 10% до FeO. При­ сажено 6 кг руды с содержанием 83,17% Fe2O3; 90% этого коли­ чества, восстанавливаясь до Fe, даст кислорода

6-0,9- 83,17 - 48

, о,

 

------ !------ ---------- =1,34 кг.

 

100 • 160

 

 

10% руды, восстанавливаясь до FeO, даст кислорода

 

6 - 0,1 - 83,17 -16

 

-------------- :--------- = 0,05 кг.

 

100 • 160

 

 

Всего кислорода руды

 

 

1,340,05 = 1,39 кг, или 0,97 м3.

90%,

Усвоение кислорода руды ванной

принимаем равным

т. е. 0,97-0,9 = 0,87 м3.

 

 

Газообразного кислорода нужно

 

 

5,97 — 0,87 = 5,10 м3, или 51,0

м3 на 1 пг чугуна.

 

Расчет количества

извести

 

Для офлюсования SiO2 в 2CaO -SiO2 необходимо на

60 кг

190 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

SiO2 112 кг СаО (60—молекулярный вес SiO2; 112 — молекулярный вес СаО, умноженный на 2). На 1 кг SiO2 нужно 112 СаО.

В нашем случае получено 1,65 кг SiO2 от окисления кремния чу­ гуна; для их ошлакования необходимо СаО

1,65 • 112/60 = 3,08 кг.

В самой извести содержится 0,8 кг SiO2; для его офлюсования необходимо СаО

0,8 • 112/60 = 1,495 кг.

Следовательно, в извести остается свободной СаО

95,340— 1,495 = 93,845 кг.

Количество СаО, необходимой для офлюсования SiO2 желез­ ной руды, рассчитывается таким образом. Расход руды составля­ ет 6 кг; в руде 11,7% SiO2, т. е. 0,01 - 6-11,7 = 0,70 кг SiO2. Для этого количества кремнезема необходимо СаО

0,70 • 112/60= 1,31 кг.

Количество СаО, необходимой для офлюсования SiO2 бокси­ та, рассчитывается так. В боксите содержится SiO2

0,01 • 1 • 23,42 = 0,23 кг.

Необходимо СаО

0,23112/60 = 0,43 кг.

Для ошлакования 0,124 кг Р20з в (СаО)4Р2О5 необхо­ димо СаО

0,124 -224/142 = 0,196 кг,

где 224 — это четыре молекулярных веса СаО; 142 — молекулярный вес P2Os.

Для перевода 0,033 кг MnS в CaS необходимо СаО

0,033 • 56/87 = 0,021 кг,

где 56 — молекулярный вес СаО; 87 — молекулярный вес MnS.

Всего необходимо СаО

3,08+ 1,31 + 0,43 + 0,196 + 0,021 =5,037 кг.

В шлаке нужен некоторый избыток свободной СаО. Поэтому принимаем потребность в СаО 6,0 кг.

Технической извести приведенного выше состава следует присадить

6>° • - = 6,4 кг.

93,845

Материальный и тепловой баланс процесса

191

Расчет состава шлака

1) Известь вносит:

SiO2 — 0,01 • 6,4 • 0,8 = 0,051 кг;

А12О3 — 0,01 ■ 6,4 • 1,0 = 0,064 кг; СаО — 0,01 ■ 6,4 • 95,34 = 6,100 кг.

2) Футеровка вносит:

MgO — 0,01 ■ 2 • 69,6 = 1,38 кг; Сг2О3 — 0,01 • 2 • 10,0 = 0,20 кг.

3) Руда вносит:

90% Ре20з руды восстанавливается до Fe и 10% до FeO, Восстановится железа:

6-0,9-83,17-112 = 6

100 • 160

где 6 кг — расход руды; 0,9 — 90 % восстановления;

83,17% —содержание Fe2O3 в руде; 112/60 — содержание железа в 1 кг Fe2Os.

Перейдет в шлак железа от восстановления Ре20з до FeO:

6-0,1 -83,17- 112 = 0 35

Fe0_0)35.72/5g = 0)45 кг.

100 • 160

SiO2 — 0,70 кг;

А12О3 — 0,01 ■ 1,46 • 6,0 = 0,088 кг; СаО — 0,01 • 0,95 • 6,0 = 0,057 кг.

4) Боксит вносит:

SiO2 — 0,23 кг;

А12О8 — 0,01 • 47,4 • 1,0 = 0,474 кг.

Состав шлака приведен в табл. 56.

Состав отходящих газов

Двуокиси углерода СО2 образовалось 1,581 кг. Молекулярный вес СО2 44 кг. В 1,581 кг СО2 содержится,

1,581 : 44 = 0,036 кг-мол СО2.

Объем 1 кг-мол22,4 м3.

192

Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 56

Состав­

От окис­

Из

Из

Из

Из

Всего

 

ления

%

ляющие

железа и

РУДЫ

извести

боксита

футеровки

кг

примесей

 

 

чугуна

 

 

 

 

 

 

SiO2

1,65

0,70

0,051

0,23

_

2,631

18,2

СаО

0,057

6,0

6,057

42,0

А12О3

—.

0,088

0,064

0,474

0,626

4,2

FeO

1,286

0,45

_

_

1,736

12,0

Fe2O3

0,715

_

_

0,715

4,9

MnO

0,992

—~

_

——

_

0,992

6,9

MgO

1,380

1,380

9,5

Сг2О3

——

0,200

0,200

1.4

P2O5

0,124

0,124

0,9

 

 

 

 

 

 

14,461

100,0

Следовательно, объем газов на 100 кг чугуна:

СО,........................................................ 0,036 • 22,4 = 0,81л*3

10,0%

СО........................................................ 2^.22,4 = 7,24 >

88,8%

28

 

N,........................................................... °’.—- 22,4 = 0,096 »

1,2%

2___________________ 28_____________

Всего...............................8,146 л»3 100,0%

Практически в составе конвертерных газов имеется некото­ рое количество свободного кислорода и водорода от разложения влаги сыпучих материалов и попадающей в конвертер с кисло­

родом или от незначительного протекания фурмы.

Количество жидкой стали

Количество железа, восстановленного из окислов железа,

руды и боксита, рассчитывается так. В руде 83,17% Ре20з (же­

лезом FeO пренебрегаем).

Расход руды — 6 кг, в которых Ре20з 0,01 • 83,17-6 = 4,98 кг.

В боксите 10,35% Ре20з; расход боксита—1 кг, в котором Ре2О3

0,01 • 10,35 • 1 = 0,10 кг.

..Всего Ре20з

4,98 + 0,10 = 5,08 кг.

Материальный и тепловой баланс процесса

193

В этом количестве Ffe-Оз содержится железа

5,08 •

= 3,56 кг.

160

90% восстанавливается до Fe

3,56 ■ 0,9 = 3,2 кг.

В шлаке запутывается некоторое количество железа в виде корольков. Опытным путем установлено, что количество король­ ков в конечном конвертерном шлаке при продувке кислородом сверху колеблется в широких пределах в зависимости от вязкости шлака. Среднее количество корольков из 50 определений состав­ ляет 6,9% по отношению к количеству шлака. Шлака получи­ лось 14,461 кг на 100 кг чугуна. Следовательно, по отношению к 100 кг чугуна потери металла в корольках составляют

0,01 • 6,9 • 14,461 = 1,0 кг.

Угар элементов составил 8,424 кг. Выход жидкой стали равен

100 + 3,20 — 8,424—1,0 = 93,776 кг.

Материальный баланс приведен в табл. 57.

 

 

 

Таблица 57

Дано, кг

 

Получено, кг

Чугун ....................................

100,0

Жидкая сталь ....................

93,776

Кислород ............................

8,54

Шлак ............................

14,461

Руда железная....................

6,00

Газы........................................

10,740

Известь ................................

6,40

Корольки ................................

1,000

Боксит....................................

1,00

Выбросы, потери

железа в

Футеровка ............................

2,00

бурых парах и

другие не­

 

 

учтенные потери (по раз­

 

 

ности) ................................

3,963

Всего . . .

123,94

 

123,94

Тепловой баланс 1

Тепловой баланс также рассчитывается на 100 кг чугуна.

Приход тепла 1) Жидкий чугун, сливаемый в конвертер, вносит следующее ко­ личество тепла:

100[0,1781200 + 52 + 0,25(1250— 1200)1 = 27 850 кал,

1 Тепловые показатели приняты по книге Г. Н. Ойкса и М. М. Трубецкова

«Расчеты мартеновских, печей», Металлургиздат, 1949.

13 Зак. 2003

194

Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

где

1200 — температура

плавления

чугуна, °C;

 

0,178 — теплоемкость

чугуна

до

температуры плавления,

 

кал!кг ■ °C;

 

 

 

кал/кг\

 

52 — теплота плавления чугуна,

 

0,25 — теплоемкость жидкого чугуна, кал]кг ■ °C;

 

1250 — температура

жидкого

чугуна при сливе в конвер­

2)

тер, °C.

 

 

 

 

Тепло от кислородного дутья.

с

темп'ературой 30°. Теплоем­

 

Кислород входит в конвертер

кость кислорода при 30° равна — 0,23 кал/кг ■ °C. Кислород вно­

сит тепла

8,54 • 30 • 0,23 = 59 кал.

3)Тепло от окисления углерода.

1 кг углерода, окисляясь до СО, выделяет 2452 кал. а сгорая

в СО2 — 8137 кал.

 

 

3,879-2452-1-0,431 -8137 = 13 000 кал.

 

4)

Тепло

от окисления кремния и ошлакования SiO2

в 2СаО ■

• SiO2.

 

 

 

 

 

 

Каждый килограмм кремния при окислении и ошлаковании

выделяет 7428 кал.

 

 

 

 

 

 

0,77 • 7428 = 5720

кал.

 

5)

Тепло

от

окисления

фосфора и ошлакования

Р2О5 в

(СаО) 4Р2О5.

 

 

 

 

 

На 1 кг фосфора выделяется 8550 кал.

 

 

 

 

0,054 • 8550 = 462

кал.

 

6)

Тепло от

окисления марганца.

 

 

 

 

 

0,769 •

1758 — 1350

кал.

 

7)

Теплю от окисления железа, переходящего в шлак.

 

 

При окислении 1 кг железа до FeO выделяется 1191 кал.

При окислении 1 кг железа до Ре2Оз выделяется 1769

кал.

1,0 • 1191 +0,5 • 1769 X 2076 Kai.

8) Тепло от окисления железа, переходящего в дым в виде Ре2О3. Потери железа с пылью составляют около 1%. При окисле­

нии этого железа до Ре20з, являющейся основной составляющей

пыли, выделяется тепла:

i

1,0 • 1769 — 1769

кал.

 

Материальный и тепловой баланс процесса

195

 

Расход тепла

 

 

1)

Тепло жидкой стали

 

 

 

 

 

93,776[0,167 • 1500 + 65 + 0,2(1610— 1500)] = 31 700 Кал,

где

0,167 — теплоемкость

стали

до температуры плавления.

 

кал1кг ■ °C;

 

 

кал/кг-,

 

 

65 — скрытая теплота плавления,

 

 

0,2 — теплоемкость

жидкой стали,

кал)кг • °C;

 

 

1500 — температура плавления стали, °C;

°C.

2)

1610—-температура

стали перед сливом из конвертера,

Тепло шлака

 

0,294) = 7560 кал,

 

 

14,461 (50 + 1610 •

 

где

0,294 — теплоемкость шлака,

кал)кг ■

°C;

 

 

50 — скрытая теплота плавления шлака, кал!кг.

 

3)Тепло, уносимое конвертерными газами.

Температура отходящих газов у выхода из конвертера со­

ставляет 1400°. Теплоемкость СО и азота при этой температуре

равна 0,329

кал/м? ■ °C.

Теплоемкость СО2

составляет

0,534 кал/лР • °C.

 

 

 

1400(7,24 • 0,329 + 0,81 •

0,534 + 0,12 • 0,329) = 3970 Кал.

4) Тепло, затрачиваемое на восстановление железа руды.

и до

До Fe восстанавливается 90% Fe2O3 руды и боксита :

FeO—10%.

При восстановлении 1 кг железа из

Fe2O3

до Fe

поглощается 1769 кал. При восстановлении 3,2 кг железа затра­ тится тепла

3,2 • 1769 = 5650 кал.

При восстановлении 1 кг железа из Fe2O3 до FeO затрачива­

ется 607 кал. В нашем случае восстановилось до FeO 0,35 кг железа из Fe2O3. При этом поглотилось тепла

0,35 • 607 = 212 кал.

Всего на восстановление железа затрачено тепла.

5650 + 212 = 5862 кал.

Данные теплового баланса сведены в табл. 58.

Характерной особенностью теплового баланса при продувке мартеновского чугуна технически чистым кислородом сверху по сравнению с томасовским процессом является значительное уменьшение потерь тепла с конвертерными газами, составляю­ щими при продувке воздухом 23—29%. Уменьшаются также по­ тери со шлаком в связи с его меньшим количеством при про­ дувке кислородом. Избыток тепла позволяет расходовать в отно­ сительно больших количествах руду или скрап. Присадки руды

13*

196 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

увеличивают выход годной стали (рис. 59). 1 кг руды эквивален­ тен по охлаждающему действию приблизительно 4 кг скрапа.

Рис. 59. Зависимость выхода годной стали от количества присаживаемой руды:

1 — плавки без спуска шлака ;

2— плавки со спуском шлака;

Таблица 58

 

Приход тепла

 

 

Расход тепла

 

 

Статьи прихода

кал

%

Статьи расхода

кал

%

Тепло жидкого чугуна .

27 850

53,1

Тепло жидкой стали .

31 700

60,6

Тепло кислорода ....

59

0,1

Тепло шлака................

7 560

14,4

Тепло от окисления уг­

13000

25,0

Тепло конвертерных га­

3970

7,6

лерода

....................и

ошлакова­

зов ........................

Окисление

5 720

10,9

Тепло восстановления

 

 

Окисление

ние кремния

5 862

и,з

и

ошлакова­

462

0,9

железа ....................

 

ние фосфора............

Лучеиспускание и дру­

 

 

Окисление марганца . .

1 350

2,6

 

 

Окисление железа в шлак

2 076

4,0

гие потери тепла (по

3 194

 

Окисление железа в дым

1 769

3,4

разности)

6,1

............

 

Всего . . .

52286 100,0

Всего . . .

52 286 100,0

17. Планировка и оборудование цехов с конвертерами для продувки чугуна кислородом сверху

Общие принципы планировки не отличаются от томасовских

цехов. Особенности технологии продувки чугуна кислородом

сверху, заключающиеся в систематическом опускании и подъеме кислородной фурмы, присадке относительно больших количеств скрапа, извести и руды как до начала продувки, так и по ее

Планировка и оборудование цехов

197

ходу и необходимости очистки дыма, приводят к некоторому

усложнению установки конвертера, расположения оборудования

и механизмов по сравнению с обычным томасовским цехом. Ниже приводятся планировка и расположение некоторых

цехов, применяющих продувку чугуна кислородом сверху.

На рис. 60 представлены план (а) и разрез (б) конвертерно­ го цеха с двумя 30-т конвертерами. Имеется место для третьего конвертера. Цех примыкает к мартеновскому цеху. В цехе уста­ новлен 1000-т миксер, который обслуживает и две качающиеся мартеновские печи. Жидкий чугун после взвешивания сливается в конвертер 100-т мостовым краном с двумя вспомогательными

лебедками 30 и 5 т. Скрап подается со скрапного двора в 4-т коробках и загружается в конвертер мостовым краном до слива

чугуна. Известь и

другие добавочные материалы загружаются

в конвертер через

наклонный желоб с площадки с отметкой

15 480 мм. На шихтовом дворе все операции по доставке лома и извести и шлакоуборке осуществляются двумя 20-т магнит­ ными кранами, расположенными в два яруса. Подъем и опуска­ ние фурмы осуществляются электролебедкой, установленной на

верхней площадке и управляемой дистанционно из пульта управ­ ления конвертерами. Поворот конвертера осуществляется гид­

равлическим приводом. Ковш со сталью передается в разливоч­

ный пролет сталевозом, передвигающимся перпендикулярно линии расположения конвертеров. Применяется сифонная раз­ ливка. Смолодоломитовый кирпич изготовляется в цехе в доло­

митном отделении. Шаг колонн здания цеха равен 16 м, а об­ щая длина цеха составляет 64 м. Обеспыливающая установка этого цеха показана на рис. 45.

На рис. 61 представлен разрез цеха по конвертерному и раз­ ливочному пролетам. В цехе три пролета: загрузочный, конвер­ терный и разливочный. Длина цеха 81 м, ширина 55 м. Цех обо­ рудован 500-т миксером и двумя 33-т конвертерами. Особен­ ностью этого цеха является загрузка лома завалочной машиной и слив чугуна с одной стороны, а выдача жидкой стали на другую сторону, что очень удобно для грузопотоков.

На рис. 62 приведена схема конвертерного цеха с двумя 40-т

конвертерами объемом 32,5 м3 каждый. Длина главного пролета цеха 198 м, ширина 25 м. В цехе имеется скрапной двор длиной 45,5 м, в котором может храниться 500—1000 т скрапа в зависи­ мости от его объемного веса. Здесь же расположены весы для взвешивания скрапа, стеллажи для специальных мульд — коро­ бок, посредством которых скрап заваливается в конвертер, и чугуновозные ковши миксерного типа.

Скрапной пролет обслуживается одним, мостовым краном, который разгружает вагоны, взвешивает скрап, загружает муль­ ды, подает их к конвертерам и заливает чугун.

a

1ХГ— Ft

Рис. 60 План (а) и разрез (б) конвертерного

цеха с двумя 30-т

конвер­

терами:

 

 

1 — доломитное отделение; 2 — скрапной двор; 3

дымоходы (камины);

4 — кон­

вертерный пролет; 5 — разливочный пролет; 6 — площадь для дальнейшего разви­

тия разливочного пролета

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ