Национальный Исследовательский Технологический Университет «Московский Институт Стали и сплавов»

Кафедра экстракции и рециклинга черных металлов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по курсу «Экстракция черных металлов из природного и техногенного сырья» на тему:

«Расчет показателей доменной плавки»

Автор работы:

студент Сухарева А. А.

группа МЧ-07-1

Руководитель работы:

_____________ /Тихомиров В.Б./

Работа защищена «__» _________ 2011 г. с оценкой ____________

Комиссия: ___________________

___________________

___________________

Москва, 2011 г.

Содержание

1. Определение расхода шихтовых материалов. 2

1.1.1. Состав чугуна. 2

1.1.2. Сырые материалы. 2

1.1.3. Условия доменной плавки. 3

Таблица 4. 5

1.2. Определение расхода шихтовых материалов кроме кокса. 6

1.2.1. Выход чугуна из компонентов шихты. 6

1.2.2. Баланс марганца в компонентах шихты и чугуна. 7

Каждый компонент шихты может внести в чугун количество марганца, равное . Для поддержания в чугуне заданного количества марганца его требуется Избыток или недостаток марганца по каждому компоненту равен разности его фактического и требуемого взноса. 7

1.2.3. Баланс основностей компонентов шихты и доменного шлака. 7

1.3. Определение удельного расхода кокса. 9

1.3.1.1. Тепловой эквивалент сгорающего у фурм углерода. 11

1.3.1.2. Тепловой эквивалент углерода прямого восстановления 13

1.3.1.3. Тепловой эквивалент оксида кальция. 13

1.3.1.4. Тепловой эквивалент окиси кремния. 14

1.3.1.5. Тепловой эквивалент окиси алюминия. 14

1.3.1.6. Тепловой эквивалент окиси магния. 14

1.3.1.7. Тепловой эквивалент серы. 15

1.3.1.8. Тепловой эквивалент фосфора. 15

1.3.1.9. Тепловой эквивалент марганца. 16

1.3.1.10. Тепловой эквивалент железа. 17

1.3.1.12. Тепловой эквивалент гидратной воды. 19

1.3.1.13. Тепловой эквивалент углекислоты, выделяющейся из карбонатов. 20

1.3.2. Определение тепловых эквивалентов компонентов доменной шихты и дополнительного топлива. 21

1.3.2.1. Тепловой эквивалент железорудной смеси. 21

1.3.2.2. Тепловой эквивалент марганцевой руды. 21

1.3.2.3. Тепловой эквивалент известняка (флюса). 21

1.3.2.4. Тепловой эквивалент кокса. 21

Содержание 24

1.3.3. Определение удельного расхода компонентов шихты и состава шлака, проверка состава чугуна и основности шлака. 26

2. Определение состава колошникового газа доменной плавки. 29

2.1. Определение количества двуокиси углерода. 29

2.1.1. Определение количества кислорода шихты, переходящего в газ. 29

2.1.2. Определение количества кислорода шихты, отнятого водородом при восстановлении. 31

2.2. Определение количества окиси углерода. 33

2.3. Определение количества азота. 35

2.4. Определение количества водорода. 35

2.5. Определение количества метана. 35

2.6. Показатели восстановительной работы газа. 35

2.7. Проверка степени непрямого восстановления. 36

3. Составление материального и теплового балансов доменной 37

плавки. 37

3.1. Материальный баланс. 37

3.2. Тепловой баланс. 37

3.2.1. Приход тепла. 37

Тепловой баланс 42

3.2.3. Показатели тепловой работы доменной печи. 42

1. Определение расхода шихтовых материалов.

Расчет расхода шихтовых материалов производят при проектировании доменных цехов и печей, при изменении условий плавки и в других необходимых случаях.

Современную научную базу для расчетов расходных коэффициентов сырья заложили работы А.Н. Рамма, который впервые объединил в общих уравнениях материальные и тепловые показатели. А.Н. Похвиснев упростил методику расчета А.Н. Рамма, сделав ее пригодной для единичных вычислений.

Для выполнения расчета необходимо иметь данные о химическом составе сырых материалов, составе чугуна, сведения о температуре и составе дутья и некоторые другие данные.

1. Исходные данные для расчета.

   1. Состав чугуна.

В доменных печах выплавляют преимущественно передельный, реже литейный чугун и ферросплавы. В зависимости от содержания основных компонентов (кремний, марганец, фосфор, сера и т. д.) доменные чугуны подразделяются на марки, группы, классы, категории и степени. В данной работе производится расчет шихты для выплавки коксового передельного чугуна марки Л1 гр. 2 кл. А кат. 3 (ГОСТ 805-80)

Состав чугуна. Таблица 1.

Компонент	C	Si	Mn	P	S
%(масс.)	3,726	3,42	0,41	0,071	0,033

Содержание углерода в чугуне можно определить расчетом по содержанию в нем других элементов. Для этого используют статистическую формулу А.Д. Готлиба:

0,27∙3,42-0,32∙0,071-0,03∙0,41=3,726% ,

либо формулу немецкого Союза литейщиков им. Тобиаса и Бринкмана:

[C] = 4,23 – 0,312 · [Si] - 0,33 · [P] + 0,066 · [Mn], % (масс.)

[C] = 4,23 – 0,312 · 3,42 - 0,33 · 0,071 + 0,066 · 0,41 = 3,167%

2. Сырые материалы.

а) Железорудная часть шихты состоит из смеси 80% агломерата Мечел и 20% окатышей Лебединского ГОКа.

б) Марганцевая руда – Никопольское месторождение.

в) Флюс – Барсуковский известняк. Основными видами доменного флюса являются известняк и доломитизированный известняк

г) Кокс Мечел.

Таблица 2.

Технический анализ кокса.

Компонент	Снел.	Ас	Sc	Vc	Wp
%(масс.)	84,60	13,84	1,02	0,54	2,6

Здесь Cнел, Ac, Sc, Vc - содержание в коксе нелетучего углерода, золы, серы и летучих, определенное на сухую массу, причем С_нел=100-(A_C+S_C+V_C)

W_p- содержание влаги (сверх 100%)

С_нел=100-(13,84+1,02+0,54)=84,60%

д) Дополнительные виды топлива. В данном расчете использован природный газ, удельный расход которого 70 м³/т чугуна (7 м³/100 кг чугуна)

Таблица 3.

Состав природного газа.

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2
%(объем.)	97,14	0,66	0,52	0,250	0	1,43	0