Расчет шихтовки конвертерной плавки. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Производство стали в конвертере»
.pdf
– Окисление железа
|
|
|
|
|
|
|
|
Fe |
М конв |
|
Q |
[q |
|
q |
(1 |
|
)] |
|
общ |
шл |
, |
FeO FeO |
FeO |
|
|
|
||||||
Fe |
|
|
Fe2 O3 |
|
100 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где qFeO и qFe2O3 – соответственно |
|
количество |
тепла, |
выделяющееся |
||||||
окислении железа до FeО и Fe2О3, МДж/кг;
FeО – доля железа, окисляющегося до FeО;
Feобщ – массовая доля железа в конвертерном шлаке, %.
(12)
при
Масса конвертерного шлака рассчитывается с учетом требуемой основности конечного конвертерного шлака и количества оксидов кремния,
образующихся как в результате окисления примесей чугуна и металлолома, так и оксидов кремния из примесей твердой металлошихты:
При выполнении расчетов количество тепла, выделяющееся при окислении железа до FeO ( qFeO ) принимаем равным 4,82 МДж/кг; количество тепла,
выделяющееся при окислении железа до Fe2O3 |
( qFe |
2 |
O |
3 |
) принимаем равным |
|
|
|
|
||
7,37 МДж/кг; долю железа, окисляющегося до FeО ( |
|
FeО ) принимаем равной |
|||
0,75. |
|
|
|
|
|
3.2.Расход тепла
1)Нагрев и расплавление металлолома, и теплосодержание стали.
|
|
Q |
[Ств |
Т пл |
qпл |
С ж |
(Т вып |
Т пл )] |
М |
м.л. |
С ж |
(Т вып |
Т |
ж.ч. |
) М конв , (13) |
|
|
ст |
ст |
ст |
ст |
ст |
ст |
ст |
|
ст |
ст |
|
ст |
||
где Ссттв |
и |
Сстж |
– соответственно теплоемкость твердой и жидкой стали, |
||||||||||||
|
|
|
МДж/(кг·оС); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
qстпл – скрытая теплота плавления стали, МДж/кг; |
|
|
|
|
|
||||||||||
Тстпл |
и |
Тствып |
– соответственно температура плавления и выпуска стали из |
||||||||||||
конвертера, оС.
11
При выполнении расчетов теплоемкость твердой стали ( Ссттв ) принимаем равной 7·10-4 МДж/(кг·оС); теплоемкость жидкой стали ( Сстж ) принимаем равной
8,38·10-4 МДж/(кг·оС); скрытую теплоту плавления стали ( qплст ) принимаем равной
0,242 МДж/кг; температуру плавления стали ( Тплст ) принимаем равной температуре плавления чистого железа – 1535 оС.
2) Теплосодержание конвертерного шлака.
Q |
(С конв |
Т конв |
qпл ) |
М конв , |
(14) |
шл |
шл |
шл |
шл |
шл |
|
где Сконвшл – теплоемкость конвертерного шлака, МДж/(кг·оС);
Тконвшл – температура конвертерного шлака, оС;
qплшл – скрытая теплота плавления шлака, МДж/кг;
Мконвшл – масса конвертерного шлака, кг.
При выполнении расчетов теплоемкость шлака ( Сконвшл ) принимаем равной
1,25·10-3 МДж/(кг·оС); температуру конвертерного шлака ( Тконвшл ) принимаем равной Твыпст +50 оС; скрытую теплоту плавления стали ( qплшл ) принимаем равной
0,2095 МДж/кг;
3) Другие потери тепла.
Тепло, теряемое с отходящими газами, с излучением через горловину конвертера и теплообменные процессы с футеровкой конвертера, принимаем равной 10% от всех потерь тепла.
Массу жидкого передельного чугуна и металлолома определим с учетом равенства приходной и расходной частей теплового баланса, с учетом массы плавки по годному и выхода годного от жидкого и жидкого от металлошихты.
12
4.Контрольные вопросы
1.Конструкция оборудования конвертера.
2.Особенности футеровки конвертора.
3.Оборудование для транспортировки чугуна из доменного в конвертерный цех.
4.Виды шлакообразующих материалов и флюсов, применяемых в кислородном конвертере. Требования к ним.
5.Требования к твердой металлической шихте. Виды металлолома,
используемые при конверторной плавке.
6.Требования к жидкому передельному чугуну.
7.Преимущества и недостатки применения низкокремнистого чугуна в шихтовке конвертерной плавки.
8.Последовательность операций, входящих в цикл конвертерной
плавки.
9.Цели и задачи подготовительного периода конверторной плавки.
10.Периоды продувки плавки и их особенности.
11.Особенности шлакообразования в конвертерной плавке.
12.Особенности комбинированной продувки.
13.Существующие способы продувки, применяемые при работе конвертера. Отличительные особенности различных типов продувки в конвертере.
14.Операции, не входящие в цикл плавки конвертера. Годовой фонд работы конвертера.
15.Окисление кремния в процессе конвертерной плавки.
16.Окисление углерода в процессе конвертерной плавки.
17.Окисление марганца в процессе конвертерной плавки. Особенности переработки низкомарганцовистых чугунов.
18.Особенности удаления серы в процессе конвертерной плавки.
13
19.Возможно ли явление ресульфурации в процессе проведения конверторной плавки.
20.Особенности удаления фосфора в процессе конвертерной плавки.
21.Объясните явление рефосфорации, возникающее при конвертерной
плавке.
22.Способы ухода за футеровкой конвертера.
5. Пример оформления и расчета курсовой работы
Титульный лист курсовой работы оформляется в соответствии с требованиями Приложения 1 данных методических указаний. После титульного листа приводится оглавление с указанием названия разделов (начиная с введения) и количества страниц. Во ведении указываются основные параметры расчета в соответствии с требованиями Приложения 2. Далее, в соответствующих главах, приводятся результаты материального и теплового расчетов производства стали указанного химического состава.
Пример выполнения курсовой работы (вариант №21)
5.1. Расчет параметров внедоменной обработки чугуна
Для определения необходимости проведения внедоменной обработки чугуна предварительно определим требуемую концентрацию серы в жидком передельном чугуне, заливаемом в конвертер, с учетом массы плавки по жидкому и требуемой концентрации серы в стали на повалке конвертера. Для упрощения расчетов примем соотношение между расходом жидкого передельного чугуна и металлолома на выплавку стали как 80% и 20% соответственно, тогда требуемая концентрация серы в чугуне составит:
– для собственного металлолома:
14
|
154,6 |
103 |
0,2 |
0,35 |
154,6 |
103 |
0,8 |
0,50 |
60 |
154,6 |
103 |
0,2 |
0,5 |
28 |
||||
Мшлконв |
|
0,92 |
0,98 |
|
|
0,92 |
0,98 |
|
|
0,92 |
0,98 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
11167 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[%S]чугтреб |
|
|
|
0,005 |
|
|
|
|
154,6 |
105 |
11167 |
7 |
|||
|
154,6 |
10 |
3 |
0,8 |
|
|
|
98 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||
|
|
|
|
0,92 0,98 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
0,2 |
0,025 |
|
0,5 |
0,5 |
0,005% |
|
|||||||
|
|
0,8 |
100 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
– для покупного металлолома:
|
154,6 |
103 |
0,2 |
0,35 |
154,6 |
103 |
0,8 |
0,50 |
60 |
154,6 |
103 |
0,2 |
3,0 |
28 |
||||
Мшлконв |
|
0,92 |
0,98 |
|
|
0,92 |
0,98 |
|
|
0,92 |
0,98 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
16211 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[%S]чугтреб |
|
|
|
|
0,005 |
|
|
154,6 |
105 |
16211 7 |
||||
|
|
154,6 |
10 |
3 |
0,8 |
|
|
|
98 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
0,9 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
; |
|||||||||
|
|
|
|
|
0,92 0,98 |
|
|
|
|
|||||
|
0,2 |
0,080 |
|
0,5 |
0,5 |
0,007% |
||||||||
0,8 |
|
100 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
– для смеси сортов металлолома в соотношении 50×50:
|
154,6 103 |
0,2 |
0,35 |
154,6 103 |
0,8 |
0,50 |
60 |
154,6 103 |
0,2 |
1,75 |
28 |
||||
Мшлконв |
|
0,92 |
0,98 |
|
|
0,92 |
0,98 |
|
|
0,92 |
0,98 |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 17 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
13689 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[%S]чугтреб |
|
|
0,005 |
|
|
|
154,6 |
105 |
13689 7 |
||||||||
|
|
154,6 |
10 |
3 |
0,8 |
|
|
|
|
98 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
0,92 |
0,98 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
0,2 |
|
0,080 |
0,025 |
|
0,5 |
0,5 |
|
0,045% |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,4 |
|
2 |
|
|
|
|
100 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
;
;
;
Расчетные значения требуемой концентрации серы в чугуне без применения дополнительных способов десульфурации стали возможны только при применении в шихтовке конвертерной плави собственного металлолома,
чистого по содержанию серы. При этом требуемая концентрация серы в чугуне
15
перед заливкой в конвертер превышает ее содержание в доменном чугуне для исходных условий расчета – 0,020%, по этой причине требуется проведение десульфурации чугуна.
5.2. Приход тепла
2.1. Химическое тепло окисления примесей и железа
– Окисление углерода
|
|
|
|
|
|
4,6% |
М ж.ч. |
0,1% М м.л. |
0,025% |
154,6 |
|
|
10 5 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
98 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
QС [10,47 0,85 |
34,09 (1 |
0,85)] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0,644598 М ж.ч. |
0,014013 |
М м.л. |
552,656 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
– Окисление кремния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
QSi |
31,1 |
|
0,50% Мж.ч. |
0,35% Мм.л. |
0,1555 |
Мж.ч. 0,10885 Мм.л. . |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
100 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
– Окисление марганца |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
0,10% Мж.ч. |
0,50% Мм.л. |
0,04% |
154,6 105 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
QMn 7,36 |
|
|
98 |
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0,00736 Мж.ч. |
0,0368 Мм.л. |
464,431 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
– Окисление фосфора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
0,06% Мж.ч. |
0,010% Мм.л. |
0,005% |
154,6 105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
QP |
25 |
|
|
|
|
98 |
|
|
. |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0,015 Мж.ч. 0,0025 |
Мм.л. |
|
197,194 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Расчетная масса конвертерного шлака составит: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
М конв |
(М м.л. 0,35% |
М ж.ч. |
0,50%) |
60 |
М м.л. 0,5% 28 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
шл |
|
|
|
|
28 17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
0,073529412 М м.л. 0,06302521 |
М ж.ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
– Окисление железа
16
QFe |
[4,82 0,75 7,37 (1 0,75)] |
20% (0,073529412 М |
м.л. 0,06302521 М ж.ч. ) |
|
100 |
||||
|
|
|||
|
0,080257353 М м.л. 0,068792017 |
М ж.ч. |
||
Итого, общий приход тепла составил:
Qприход 0,644598 
Мж.ч. 0,014013 
Мм.л. 552,656 0,1555 
Мж.ч. 0,10885 
Мм.л. 
0,00736 
Мж.ч. 0,0368 
Мм.л. 464,431 0,015 
Мж.ч. 0,0025 
Мм.л. 197,194 
0,080257353 
Мм.л. 0,068792017 
Мж.ч. 
0,891250017 
Мж.ч. 0,244220353 
Мм.л. 1214,281
5.3.Расход тепла
1)Нагрев и расплавление металлолома, и теплосодержание стали с учетом потерь температуры чугуна при проведении десульфурации
|
|
|
Q |
ст |
[7 10 4 |
1535 |
|
0,242 |
8,38 10 4 |
(1695 |
1535)] |
М |
м.л. |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
8,38 |
10 |
4 |
(1695 |
1345 |
5) |
154,6 |
10 5 |
|
|
|
. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
98 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,45058 |
М м.л. |
46930 ,56531 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2) Теплосодержание конвертерного шлака |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Q |
шл |
(1,25 |
10 3 (1695 |
50) |
|
0,2095) |
(0,073529412 |
М |
м.л. |
0,06302521 М |
ж.ч. |
) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
0,175790441 |
М м.л. |
0,150677521 |
М ж.ч. |
|
|
|
|
|
||||||||||
Общий расход тепла составляет: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Qрасход |
1,45058 Мм.л. |
46930,56531 |
|
0,175790441 |
Мм.л. |
0,150677521 Мж.ч. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,807078268 |
Мм.л. |
0,167419468 |
|
Мж.ч. 52145,07257 |
|
|
|||||||||||||||
С учетом баланса (равенства) прихода и расхода тепла определим расход жидкого передельного чугуна и металлолома на выплавку стали:
0,891250017 
Мж.ч. 0,244220353 
Мм.л. 1214,281 
1,807078268 
Мм.л. 0,167419468 
Мж.ч. 52145,07257 .
или
0,723830549 
Мж.ч. 1,562857915 
Мм.л. 53359,35357 0 .
Расход чугуна и металлолома определим с учетом массы металлошихты:
17
154,6 103 Мм.ш. 0,92 
0,98 171472,937 т.
Тогда с учетом массы металлошихты расход металлолома на выплавку
стали составит:
Мм.л. 171472,937 Мж.ч.
0,723830549 М ж.ч. 1,562857915 |
(171472 ,937 |
М ж.ч. ) 53359,35357 0 ; |
2,286688464 |
Мж.ч. 214628,4832 ; |
|
Мж.ч. |
93859,958 кг; |
|
Мм.л. 171472,937 |
93859,958 |
77,693 кг. |
18
Библиографический список
1. Колпаков, С.В. Технология производства стали в современных конвертерных цехах [Текст] / С.В. Колпаков, Р.В. Старов, В.В. Смоктий [и др.]. –
М.: Машиностроение, 1991. – 464 с.
2. Явойский, В.И. Теория продувки сталеплавильной ванны [Текст] /
В.И. Явойский, Г.А. Дорофеев, И.Л. Повх. – М.: Металлургия, 1974. – 496 с.
19
Приложение 1
Требования к оформлению титульного листа
(обязательные)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра металлургии
Курсовая работа по дисциплине: «Производство стали в конвертере»
Тема: «Расчет шихтовки конвертерной плавки»
Вариант №___
Группа:
Выполнил:
Оценка:
Руководитель:
Липецк 20__
20