Расчет конвертерной плавки для различных марок стали. Методические указания к курсовой работе студентов, обучающихся по дисциплине «Теория и технологи

Химический состав соответствует стали марки 08Ю.

4. Тепловой баланс

Приход тепла складывается из следующих величин: физическое тепло чугуна, химическое тепло реакций окисления элементов металлической шихты,

химическое тепло реакции шлакообразования, физическое тепло миксерного шлака.

4.1. Физическое тепло чугуна, (Q1)

Q1 = [Cтв∙tпл + Qпл + C*∙(tчуг – tпл)]∙Mчуг,

где СТв - теплоёмкость твердого чугуна (0,745 кДж / кг *гр);

С* - тепло жидкого чугуна (0,870 кДж / кг*гр);

Qпл - скрытая теплота плавления (217,7 кДж/кг);

Tпл - температура плавления (1150....1200 °С); tчуг - температура чугуна (1342 °С, п.1.1); Мчуг - масса чугуна (79,620 кг, п.1.3).

Q1 = 96948,42 кДж = 96,95 МДж.

21

4.2. Химическое тепло реакций окисления, (Q2)

Удельные тепловые эффекты реакций:

Итого: Q2 = 81,485 МДж.

4.3. Тепло реакций шлакообразования, (Q3)

Удельные тепловые эффекты реакций:

tш - температура шлака (tчуг – 15…20 °С);

qш - скрытая теплота плавления (210 кДж/кг);

Мш - масса миксерного шлака (0,4 кг п. 1.7).

Q4 = [(0,733+0,00025∙1600)∙1327+210]∙0,390 = 668,26 кДж = 0,67 МДж.

Суммарный приход тепла: ∑Qпр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 183,34 МДж.

Расход тепла складывается из следующих величин: теплосодержание жидкого металла, шлака и отходящих газов; тепло, уносимое из конвертора

22

выносами, выбросами, корольками и «бурым дымом»; тепло диссоциации влаги СаСО3 и окислов железа, вносимых шихтой.

4.5. Теплосодержание жидкого металла, (Q5)

Q5 = [CТв∙tпл + Qтпл + C*∙(tм – tпл)]∙Mм,

где СТв - теплоёмкость твердой стали (0,699 кДж/кг∙гp);

C* - теплоёмкость жидкого металла (0,837 кДж/кг∙гp);

Qтпл - скрытая теплота плавления (285 кДж/кг); tм - температура металла (1650°С, п.1.2.6);

tпл - температура плавления, равная приблизительно: (1539-80[С] = 1539-80∙0,10 = 1531°С);

Мм - масса жидкого металла с учетом выносов, выбросов, корольков

Mм = 92,044+0,500+0,600+0,247 = 93,391 кг.

Q5 = [0,699∙1531+285-0,837∙(1650-1531)]∙93,391 = 130401,54 кДж = 130,40 МДж.

4.6. Теплосодержание шлака, (Q6)

Q6 = (C∙t + q)∙M,

где Сш - средняя теплоемкость шлака равная С0 =0,733+ 0,00025∙Т (Т = 1650 + 20 + 273 = 1943 °С);

tш - температура шлака (tм + 10…20 °С);

qш- скрытая теплота плавления (210 кДж/кг);

Мш - масса конечного шлака (11,858 кг п. 2.10).

Q6 = [(0,733+0,00025∙1943)∙1660+210,0]∙10,735 = 23972,59 кДж = 23,97 МДж.

4.7. Теплота отходящих газов, (Q7)

Принимаем температуру отходящих газов равной средней температуре металла за плавку: (1342+1650)/2=1496°С.

23

Средняя удельная теплоемкость газов в зависимости от температуры, кДж/м3:

4.8. Теплосодержание частиц Fе2О3 «бурого дыма», (Q8)

Q8 = Cч∙tч∙Mч,

где Сч -теплоемкость частиц Fе2О3( 1,248 кДж/кг-гр); tч - средняя температура ванны (1496 °С);

Мч - масса частиц Fе2О3 (1,000 кг п. 2.10).

Q8 = 1,248∙1496∙1,000 = 1867,00 кДж = 1,86 МДж.

4.9. Теплосодержание частиц извести в газах, (Q9)

Q9 = Cч∙tч∙Mч,

где Сч - теплоемкость частиц извести (1,0 кДж/кг*гр); tч - средняя температура ванны (1496°С);

24

Мч - масса частиц извести (0,623 кг п. 2.10).

Q9 = 1,0∙1496∙0,623 = 932,0 кДж = 0,93 МДж.

4.10. Тепло диссоциации окислов железа, внесенных шихтовыми

материалами, (Q10)

Q10 = 5160∙MFe2O3 + 3750∙MFeO,

где 5160кДж/кг Fе2О3 при Fе2О3 = 2Fе + 1,5О2;

3750 кДж/кг FеО при FеО = Fе + 0,5 О2; MFe2O3, - масса окисла Fе2О3 (0,344 кг табл.5); МFе0 - масса окисла FеО (0,069 кг табл.5).

Q10 = 5160∙0,344+3750∙0,069 = 2033,79 кДж = 2,03 МДж.

4.11. Тепло диссоциации СаСО3 извести, (Q11)

Q11 = 4025∙MCaCO3,

где 4025 кДж/кг СО2 при СаСО3 = СаО + СО2;

MCaCO3 - масса СО2 из извести (0,206 + 0,014 = 0,220 кг, п. 2.9). Q11 = 4025∙0,220 = 891,44 кДж = 0,90 МДж.

Суммарный расход тепла, ∑Qрасх:

∑Qрасх = Q5+ Q6+ Q7+ Q8+ Q9+ Q10+ Q11 = 176,93 МДж.

4.12. Потери тепла на нагрев футеровки

Потери тепла на нагрев футеровки через поверхность стен и днища, на нагрев воды в фурме колеблется в пределах 1...4% общего прихода тепла и уменьшаются с увеличением садки конвертера.

В расчете разница между приходом и расходом тепла, которая компенсирует потери тепла, составляет 183,34 – 176,93 = 6,41 МДж, т.е. 3,49%.

Следовательно, в расчете правильно принято соотношение чугуна и лома:

79,62% чугуна и 20,38% лома.

25

4.13. Тепловой баланс плавки (см. табл. 10)

Таблица 10

Тепловой баланс конвертерной плавки

5.Расчет расходных коэффициентов на 1т годной стали

Врасчете выход жидкой стали после раскисления составил 92,513 (п. 3).

Потери стали при разливке колеблятся от 0,5 до 4,0 %. Принимаем потери

при разливке стали на МНЛЗ 2,0%, т.е. 92,513*0,02 = 1,85 кг.

При этом выход годной стали составит: 92,513 - 1,85 = 90,66 кг.

Расходные коэффициенты шихтовых материалов, т/т годного:

26

6. Описание технологии плавки

Описывается ход плавки в конвертере определенной садки с использованием результатов расчетов материального баланса. Расход шихтовых материалов, присадок указывается в тоннах. Расход технического кислорода, газа для донной продувки – в м3, м3/мин. Длительность периодов плавки (за исключением продувки) принимаются согласно норме для данной садки конвертера. Длительность продувки рассчитывается с учетом данных материального баланса и удельной интенсивности продувки.

Графически изображаются изменения химического состава и температуры конвертерной ванны по ходу продувки. Начальные и конечные параметры ванны – это средний состав металлической шихты и состав жидкого

27

металла по окончанию продувки согласно расчету. Ход кривых принимается теоретически согласно изменению состава и температуры ванны в реальных условиях.

Графически изображается ход плавки с указанием длительности периодов, количества присадок, интенсивности продувки, положения фурмы и пр.

Описание технологии конвертерной плавки для приведенного

расчета. Для производства стали марки 08Ю данного химического состава в конвертер засыпают 89,6 т лома и заливают 351,2 т чугуна. Для ускорения шлакообразования добавляют 2,2 т агломерата и 1,1 т плавикового шпата.

Вместе с чугуном в конвертер добавляют миксерный шлак 1,56 т. В качестве основного шлакообразующего материала используют мягкообожженную известь, количество которой должно обеспечивать основность конечных шлаков в пределах 2,8-3,8.

В своем расчете для выплавки стали 08Ю используют следующие ферросплавы: ферромарганец и алюминий, расходы их соответственно: 1 т и

1,3 т.

В ходе плавки используют комбинированную продувку (процесс типа

LBE), интенсивность продувки 3,20 м3/т мин. Израсходовано кислорода

49,86 м3/т металлошихты и аргона 1,00 м3/т металлошихты.

28