Киснево-конвертерної плавки при переділі звичайних чавунів

Міністерство освіти і науки України

Приазовський державний технічний університет

Кафедра металургії сталі ім. І.Г. Казанцева

Курсова робота

По предмету: «Теорія і технологія виробництва сталі в конвертерах і мартенівських печах»

На тему: «Киснево-конвертерна плавка при переділі звичайних чавунів»

Виконав ст.гр. І-07-МС1

Луценко Р.В.

Перевірив проф. Бакст В.Я.

Маріуполь 2009

ЗМІСТ

Вихідні дані ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3

1. Визначення температури металу в кінці продувки ... ... ... ... .... ... ...... ... .4

2. Розрахунок матеріального балансу плавки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ..... 5

3. Розрахунок теплового балансу плавки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22

Перелік джерел ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... .. 34

ВИХІДНІ ДАНІ

Місткість конвертора 130т;

Хімічний склад чавуну і брухту - таблиця 1.1;

Температура рідкого чавуну 13400С;

Марка виплавленої сталі 10ХСНД;

Інтенсивність продувки ванни 3,3 м3 / (т • хв);

Хімічний склад чавуну, брухту і готової стали зводимо в таблицю.

Табл. 1.1 Склад чавуну, брухту і стали

1. ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ МЕТАЛУ В КІНЦІ Продування

Необхідну температуру металу в кінці продувочной операції знаходимо послідовним розрахунком.

Температура плавлення (ліквідусу) стали:

tлікв = 1539 - 88% С - 8% Si - 5% Mn - 4% Ni - 5% Cu - 2% V - 1,5% Cr - 25% Ti - 30% P.

tлікв = 1539 - 88 • 0.09 - 8 • 0.8 - 5 • 0.5 - 4 • 0.5 - 5 • 0.4 - 1,5 • 0.6 - 30 • 0.35 = 15070С

Температура сталі в кристалізаторі:

tкр = tлікв + (10 ÷ 150C);

tкр = 1507 + 13 = 1520 0C

Визначаємо температуру металу в промковше:

tпр.к = tкр + (15 ÷ 200C);

tпр.к = 1520 + 17 = 1537 0C

Температура металу в стальковша:

tcт.к = tпр.к + (10 ÷ 200C);

tcт.к = 1537 + 20 = 1557 0C

Необхідна температура металу перед позапічної обробкою:

tвнеп = tcт.к + (10 ÷ 200C);

tвнеп = 1557 + 17 = 1574 0C

Визначаємо температуру металу в конверторі після закінчення продування:

tкм = tвнеп + (30 ÷ 400C);

tкм = 1574 + 40 = 1614 0C

2. РОЗРАХУНОК МАТЕРІАЛЬНОГО БАЛАНСУ ПЛАВКИ

Розрахунок ведеться на 100 кг металошихти (чавун + лом).

Попереднє визначення витрати брухту.

= [(3000 + 6430 + 1680 + 4720 + 21 + 4200) -

- (25,2 + + 2730 )] / (30 + 64,3 + 16,8 + 47,2 + 0,21 ), Кг (2.1)

де , , , - Зміст відповідних елементів в чавуні,%;

, - Відповідно температура заливається в конвертер чавуну і температура металу в кінці продувки, ;

- Вміст вуглецю в металі в кінці продувки,%. (Приймаємо рівним нижньої межі у готовій сталі).

= [(3000 • 4 + 6430 • 0.8 + 1680 • 0.5 + 4720 • 0.04 + 21 • 1340 + 4200) -

- (25,2 • 1614 + 2730 • 0.09)] / (30 • 4 + 64,3 • 0.8 + 16,8 • 0.5 + 47,2 • 0.004 + 0,21 • 1340) = (50513 - 40919) / 463 = 20,72 кг

Витрата чавуну, кг

= 100 - = 100 -20,72 = 79,28 кг (2.2)

Витрата міксерного шлаку складає 0,6 - 0,9% від маси чавуну, кг

Приймаються

= (0,006 ÷ 0,009) Мч (2.3)

= 0,008 • 79,28 = 0,63 кг

Для виконання подальших розрахунків приймаємо:

Кількість забруднень, що вносяться ломом, кг

= 0,0065 ∙ = 0,0065 • 20,72 = 0,13 кг (2.4)

Витрата плавикового шпату в залежності від параметрів технології перебуває в межах 0,2 - 0,5 кг.

Приймаються

= 0,4 кг (2.5)

Витрата футеровки становить 0,2 - 0,3 кг.

Приймаються

= 0,3 кг (2.6)

Кількість окалини, внесеної ломом, кг

= 0,012 ∙ = 0,012 • 20,72 = 0,25 кг (2.7)

Кількість домішок, внесених металошихти, кг

= 0,01 ( ∙ + ∙ ) (2.8)

= 0,01 ( ∙ + ∙ ) (2.9)

= 0,01 ( ∙ + ∙ ) (2.10)

= 0,01 ( ∙ + ∙ ) (2.11)

= 0,01 ( ∙ + ∙ ) (2.12)

де , - Відповідно маса чавуну і брухту, кг;

, , , , , , , , , - Вміст вуглецю, кремнію, марганцю, фосфору, сірки відповідно в чавуні і брухті,%.

= 0,01 (79,28 ∙ 4 + 20,72 ∙ 0,35) = 3,24 кг

= 0,01 (79,28 ∙ 0,8 + 20,72 ∙ 0,4) = 0,72 кг

= 0,01 (79,28 ∙ 0,5 + 20,72 ∙ 0,25) = 0,45 кг

= 0,01 (79,28 ∙ 0,04 + 20,72 ∙ 0,04) = 0,04 кг

= 0,01 (79,28 ∙ 0,04 + 20,72 ∙ 0,05) = 0,42 кг

Витрата вапна на плавку ( ), Кг

Основність кінцевого шлаку в залежності від складу чавуну і марки виплавленої сталі (необхідних показників дефосфорации і десульфурації) знаходиться в межах 3,0 - 3,6

Приймаються для розрахунку основність кінцевого шлаку = 3,4

=

, Кг (2.13)

- Вміст кремнію в металошихти;

, і т.д. - Зміст кремнезему у використовуваних матеріалах;

, - Вміст оксиду кальцію у використовуваних матеріалах (табл.2.1)

, і т.д. - Витрата матеріалів.

Таблиця 2.1 Хімічний склад неметалевої частини шихти та інших матеріалів, крім оксидів заліза і летких

= {3,4 [2,14 • 0,72 + 0,01 (0,4 • 4,5 + 0,3 • 3,4 + 0,63 • 54,5 + 0,13 • 68,0) ] - 0,01 (0,4 • 7,6 +0,3 • 40,3 + 0,63 • 7,5 + 0,13 • 3,0)} / 0,01 (90,0 - 1, 5 • 3,4) =

= {3,4 [1,54 + 0,01 • 50,2] - 0,01 • 20,25} / 0,849 = {6,94 - 0,2025} / 0,849 = 7,94 кг

Вміст оксидів заліза в кінцевому шлаку:

= . (2.14)

де - Температура металу в кінці продувки, .

= 1,25 + 4 ∙ 3,4 + 0,3 / 0,09 + ∙ 1614 = 20.78%

= ; = ,

= 0.667 ∙ 20.78 = 13.86%

= 20.78 - 13.86 = 6.92%

(Припускаємо, що на 2 / 3 складається з (% FeO) до та на 1 / 3 - з

Орієнтовний вихід рідкого металу в кінці продувки ( )

Приймаємо, що за час продувки окислюється весь кремній, 80% марганцю, 90% фосфору. Втрати заліза з газами, що відходять, викидами, зі шлаком (у вигляді корольків) перевищують кількість заліза, відновленого з оксидів, окалини, забруднень скрапу та інших матеріалів на 3,5 - 4,5%.

У розрахунку приймаємо ці втрати = 3,5%. Тоді

= , Кг (2.15)

де , і т.д. - Кількість домішок, що вносяться металошихти, кг;

= 100 - [(3,24 - 0,09) + 0,72 + 0,8 ∙ 0,45 + 0,9 ∙ 0,04 + 3,5] = 92,23 кг

Орієнтовна кількість шлаку:

= = ,

де , і т.д. - Витрата матеріалів;

, і т.д. - Вміст оксидів в матеріалах.

= 100 ∙ [(2,14 ∙ 0,72 + 1,032 ∙ 0,45 + 2,061 ∙ 0,04) + 0,01 ∙ (0,4 ∙ 94 + 0,63 ∙ 83,7 + +7,94 ∙ 95,5 + 0,13 ∙ 97,0)] / [100 - 20,78] =

= 100 ∙ [2,09 + 0,01 ∙ 861,2] / 79,22 = 13,51 кг

Уточнення кількості домішок в металі в кінці продування:

Зміст вуглецю в металі має відповідати нижньої межі його у готовій сталі.

Вміст марганцю визначаємо з балансового рівняння розподілу марганцю між шлаком і металом:

= )] /

/ ,% (2.17)

- Константа рівноваги реакції окислення марганцю, що визначається з рівняння:

lg = Lg = ,

де

Т = + 273 = 1614 + 273 = 1887 К,

lg = - 3,06 = 0,2415, звідси = 1,74

= [(79,28 ∙ 0,5 + 20,72 ∙ 0,25) + 0,775 (0,63 ∙ 9,4)] / [92,23 + + 20,78 ∙ 1,74 ∙ 13,51 ∙ 0,775] = [44,82 + 4,59] / 470,8 = 0,104%

Зміст фосфору:

= , (2.18)

де

=

коефіцієнт розподілу фосфору між металом і шлаком, обумовлений з табл.2.2

Табл. 2.2 Значення коефіцієнта розподілу фосфору

Основність шлаку	Lp при утриманні (% FeO) до
	6	8	10	12	14	16 і більше
3,0	57	64	73	82	91	100
3,2	64	71	80	89	98	107
3,4	71	78	87	96	105	114
3,6	77	85	94	103	112	120

При (% FeO) к = 13,86%, і основності 3,4:

Lp = 105

= = = 0,005%

Вміст сірки:

= ,% (2.19)

де - Коефіцієнт розподілу сірки металом і шлаком, приймається за табл. 2.3.

Табл. 2.3 Значення коефіцієнта розподілу сірки

Основність Вк	3,0	3,2	3,4	3,6
Коефіцієнт η s	7,2	7,8	8,3	8,7

При основності 3,4 = 8,3

= = = 0.025%

Зміст кремнію в металі в кінці продувки приймаємо рівним нулю.

= 0.

Уточнений хімічний склад металу в кінці продувки,%:

= = 0,09%;

= = 0,104%;

= 0%;

= = 0,005%;

= = 0,025%;

Залишається домішок в металі, кг:

Вуглецю - = ∙ / 100 (2.20)

= 0,09 ∙ 92,23 / 100 = 0,083 кг

Кремнію = 0;

Марганцю - = ∙ / 100 (2.21)

= 0,104 ∙ 92,23 / 100 = 0,096 кг

Фосфору - = ∙ / 100 (2.22)

= 0,005 ∙ 92,23 / 100 = 0,0046 кг

Сірки - = ∙ / 100 (2.23)

= 0,025 ∙ 92,23 / 100 = 0,023 кг

Видаляється домішок, кг:

= . (2.24)

= . (2.25)

= (2.26)

= (2.27)

= (2.28)

= 3,24 - 0,083 = 3,157 кг

= 0,72 - 0 = 0,72 кг

= 0,45 - 0,096 = 0,354 кг

= 0,04 - 0,0046 = 0,0354 кг

= 0,42 - 0,023 = 0,397 кг

Всього окислюється домішок, кг:

= + + + + ; (2.29)

= 3,157 + 0,354 + 0,72 + 0,0354 + 0,397 = 4,66 кг

Утворюється оксидів, кг:

Приймаємо, що 90% вуглецю окислюється до СО і 10% до .

= 2,1 ∙ (2.30)

= 0,37 ∙ (2.31)

= 2,14 ∙ (2.32)

= 1,29 ∙ (2.33)

= 2,29 ∙ (2.34)

= 2,1 ∙ 3,157 = 6,63 кг

= 0,37 ∙ 3,157 = 1,17 кг

= 2,14 ∙ 0,72 = 1,54 кг

= 1,29 ∙ 0,354 = 0,46 кг

= 2,29 ∙ 0,0354 = 0,08 кг

Кількість шлакообразующих оксидів (крім оксидів заліза і з'єднань, внесених металошихти та іншими матеріалами), кг:

= +

. (2.35)

=

. (2.36)

= + (2.37)

=

. (2.38)

=

. (2.39)

= + . (2.40)

= . (2.41)

= + . (2.42)

= 1,54 + 0,01 (7,94 ∙ 1,5 + 0,4 ∙ 4,5 + 0,63 ∙ 54,5 + 0,3 ∙ 3,4 + 0,13 ∙ 68,0) = 2,119 кг

= 0,01 (7,94 ∙ 0,8 + 0,4 ∙ 0,9 + 0.63 ∙ 8,6 + 0,3 ∙ 1,4 + 0,13 ∙ 24,0) = 0,157 кг

= 0,46 + 0,01 (0,63 ∙ 9,4) = 0,519 кг

= 0,01 (7,94 ∙ 90,0 + 0,4 ∙ 7,6 + 0,63 ∙ 7,5 + 0,3 ∙ 40,3 + 0,13 ∙ 3,0) = 7,348 кг

= 0,01 (7,94 ∙ 3,0 + 0,63 ∙ 3,3 + 0,3 ∙ 52,8 + 0,13 ∙ 2,0) = 0,429 кг

= 0,08 + 0,01 (0,63 ∙ 0,2 + 7,94 ∙ 0,1) = 0,089 кг

= 0,01 (0,4 ∙ 81,0) = 0,324 кг

= 0,397 + 0,01 (7,94 ∙ 0,1 + 0,63 ∙ 0,2) = 0,406 кг

Загальна кількість шлакообразующих, оксидів і з'єднань (крім оксидів заліза), кг:

= + + + + + + + . (2.43)

= 2,119 + 0,157 + 0,519 + 7,348 + 0,429 + 0,089 + 0,324 + 0,406 = 11,391 кг

Уточнене кількість кінцевого шлаку, кг:

= (2.44)

= = 14,379 кг

Табл. 2.4 Хімічний склад кінцевого шлаку,%

SiО2	CaO	MgO	MnО	P2О5	S	Fe2О3	FeO	Al2O3	CaF2	Разом
14,74	51,10	2,98	3,61	0,63	2,82	6.92	13.86	1,09	2,25	100,00

(% CaO) = і т. д.

(% Si О 2) = = 14,74%

(% CaO) = = 51,10%

(% MgO) = = 2,98%

(% MnO) = = 3,61%

(% P2 Про 5) = = 0,63%

(% S) = = 2,82%

(% Al2O3) = = 1,09%

(% CaF2) = = 2,25%

Фактична основність шлаку за даними табл. 2.4

= ; (2.45)

= 51,10 / 14,74 = 3,47

Уточнений вихід рідкого металу в кінці продувки, кг

= , (2.46)

де

= +

кількість заліза, відновленого з оксидів заліза шихти;

= 0,007 (0,3 ∙ 2,1 + 0,0065 ∙ 20,72 ∙ 3,0 + 0,012 ∙ 20,72 ∙ 69,0) + 0,0078 (0,63 ∙ 16,3 + + 0,012 ∙ 20 , 72 ∙ 31,0) = 0,367 кг

=

кількість заліза, витраченого на освіту оксидів заліза шлаку;

= 0,007 ∙ 14,379 ∙ 6,92 + 0,0078 ∙ 14,379 ∙ 13,86 = 2,251 кг

Приймаємо:

= 1,2 кг - чад заліза в дим;

= 0,8 кг - втрати заліза з викидами;

= - Втрати заліза в шлаку у вигляді корольків, кг

= 0,08 ∙ 14,379 = 1,15 кг

= - Кількість оксидів заліза в димі, кг

= 1,43 ∙ 1,2 = 1,716 кг

= (100 + 0,367) - (4,66 + 2,251 + 1,2 + 0,8 + 1,15) = 90,31 кг

Витрата кисню, кг

, (2.47)

де k - ступінь засвоєння кисню ванної (приймаємо 97%);

n - чистота кисню (приймаємо 99,5%);

= , Кг (2.48)

= 1,2 ∙ 3,157 + 0,27 ∙ 3,157 + 1,14 ∙ 0,72 + 0,29 ∙ 0,354 + 1,29 ∙ 0,0354 + +0,01 ∙ 14,379 ∙ [0,429 ∙ 6,92 + 0 , 29 ∙ 13,86] + 0,429 ∙ 1,2 = 7,13 кг

= + =

, Кг (2.49)

= 0,0043 (0,3 ∙ 2,1 + 0,0065 ∙ 20,72 ∙ 3,0 + 0,012 ∙ 20,72 ∙ 69,0) + 0,0029 (0,63 ∙ 16,3 + 0,012 ∙ 20,72 ∙ 31,0) + 0,0027 ∙ 7,94 ∙ 1,0 = 0,078 + 0,253 + 0,021 = 0,352 кг

Мдутья = (7,13 - 0,352) ∙ 10000 / (97 ∙ 99,5) = 7,023 кг

Витрата кисню, м3

= Мдутья ∙ 22,4 / 32 = 0,7 Мдутья.

= 0,7 ∙ 7,023 = 4,916 м3

Визначаємо тривалість продувки, хв

,

де - Інтенсивність продувки, м3 / (т ∙ хв) - (задана).

= = 14,9 хв.

Кількість і склад конвертерних газів:

= + ; Кг (2.50)

= ∙ 22,4 / 44; м3

= 1.17 + 0.01 (7,94 ∙ 3,5 + 0,4 ∙ 6,0) = 1,472 кг

= 1,472 ∙ 22,4 / 44 = 0,749 м3

= , Кг (2.51)

= ∙ 22,4 / 28; м3

= 6,63 кг

= 6,63 С22, 4 / 28 = 5,304 м3

= ; Кг (2.52)

= ∙ 22,4 / 18; м3

= 0,007 (7,94 ∙ 1,0) = 0,056 кг

= 0,056 ∙ 22,4 / 18 = 0,07 м3

= ; Кг (2.53)

= ∙ 22,4 / 2; м3

= 0,003 (7,94 ∙ 1,0) ∙ 2 / 18 = 0,003 кг

= 0,003 ∙ 22,4 / 2 = 0,034 м3

= 0,005 ∙ ; Кг (2.54)

= ∙ 22,4 / 28; м3

= 0,005 ∙ 7,023 = 0,035 кг

= 0,035 ∙ 22,4 / 28 = 0,028 м3

= 0,003 ∙ ; Кг (2.55)

= ∙ 22,4 / 32; м3

= 0,003 ∙ 7,023 = 0,021 кг

= 0,021 ∙ 22,4 / 32 = 0,015 м3

= + + + Σ Н2 + + ., Кг (2.56)

= + + + + + . м3

= 6,63 + 1,472 + 0,056 + 0,003 + 0,035 + 0,021 = 8,217 кг

= 5,304 + 0,749 + 0,07 + 0,034 + 0,028 + 0,015 = 6,2 м3

Табл. 2.5 Кількість і склад газів

Газ	кг	м3	%
CO2 CO H2O H2 N2 O2	1,472 6,63 0,056 0,003 0,035 0,021	0,749 5,304 0,07 0,034 0,028 0,015	12,1 85,5 1,1 0,6 0,5 0,2
Разом:	8,217	6,2	100

Складаємо зведену таблицю матеріального балансу.

Табл. 2.6 Матеріальний баланс плавки (до розкислення)

Невязка = = = 0,087%

Допустима нев'язка 0,2%

3. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОГО БАЛАНСУ ПЛАВКИ

Розрахунок ведеться на 100 кг металошихти.

ПАРАФІЯ ТЕПЛА:

= , КДж, (3.1)

де - Фізичне тепло рідкого чавуну;

- Хімічне тепло реакцій окислення домішок металошихти;

- Хімічне тепло реакцій шлакоутворення;

- Хімічне тепло реакцій утворення оксидів заліза шлаку;

- Хімічне тепло випаровування заліза до оксиду заліза;

- Фізичне тепло міксерного шлаку.

Фізичне тепло рідкого чавуну, кДж

= (3.2)

де - Кількість чавуну, кг;

- Теплоємність твердого чавуну (0,755 кДж / (кг · град);

- Теплоємність рідкого чавуну (0,92 кДж / (кг · град);

- Температура заливається в конвертер чавуну, ;

- Температура плавлення (ліквідусу) чавуну (1150 - 1200 );

- Прихована теплота плавлення чавуну (218 кДж / кг).

= 79,22 [0,755 ∙ 1150 + 218 + (1340 - 1150) ∙ 0,92] = 99900,4 кДж

Хімічне тепло окислення домішок металошихти, кДж

Табл. 3.1 Хімічне тепло окислення домішок

Елемент-оксид	Окислюється домішок, кг	Тепловий ефект р-ии окислення (на 1 кг ел-та), кДж	Виділяється тепла, кДж	% Від Q2
З → СО	= = 0,9 ∙ 3,157 = 2,841	11096	= 2,841 ∙ 11 096 = 31523,7	48,4
З → СО2	= = 0,1 ∙ ∙ 3,157 = 0,316	34710	∙ 34710 = 0,316 ∙ ∙ 34710 = 10968,4	16,9
Si → SiO2	= = 0,72	26922	∙ 26922 = 0,72 ∙ 26 922 = 19383,8	29,8
Mn → MnO	= = 0,354	7034	∙ 7034 = 0,354 ∙ 7034 = 2490	3,8
P → P2O5	= = 0,0354	19763	∙ 19763 = 0,0354 ∙ 19763 = 699,6	1,1
Разом:			Q2 = 65065,6	100,00

Хімічне тепло реакцій шлакоутворення, кДж

Приймаємо, що весь SiO2 і P2O5 в шлаку зв'язуються в з'єднання з оксидом кальцію по реакціях:

SiO2 + 2СаО = кДж / кг

P2O5 + 4СаО = кДж / кг

тоді

= ; (3.3)

= 2,119 ∙ 2300 + 0,089 ∙ 4860 = 5301,4 кДж

Хімічне тепло реакцій утворення оксидів заліза шлаку, кДж

= ,

де - Кількість тепла заліза, окислів до ;

- Кількість тепла заліза, окислів до .

кДж / кг;

кДж / кг.

= ; (3.4)

= 0,007 ∙ 14,379 ∙ 6,92 ∙ 7320 + 0,0078 ∙ 14,379 ∙ 13,86 ∙ 4820 = 12591,1 кДж

Хімічне тепло реакцій окислення заліза до оксиду заліза диму, кДж

= , (3.5)

= 1,2 ∙ 7370 = 8844 кДж

Фізичне тепло міксерного шлаку, кДж

= , (3.6)

де - Середня температура міксерного шлаку, ;

=

= 1340 - 16 = 1324

- Середня теплоємність міксерного шлаку, кДж / (кг ∙ град)

= ;

= 0,73 + 0,00025 (1324 + 273) = 1,13 кДж / (кг ∙ град)

= 210 кДж / кг - прихована теплота плавлення міксерного шлаку;

= 0,63 (1,13 ∙ 1324 + 210) = 1074,9 кДж

= 99900,4 + 65065,6 + 5301,4 + 12591,1 + 8844 + 1074,9 = 192777,4

Витрата тепла, кДж

= , (3.7)

де - Фізичне тепло рідкої сталі;

- Фізичне тепло кінцевого шлаку;

- Тепло відхідних газів;

- Тепло дисоціації вологи, що вноситься шихтою;

- Тепло дисоціації шихтових матеріалів;

- Тепло дисоціації оксидів заліза, внесених шихтою;

- Тепло, що буря оксидом заліза диму;

- Тепло, що буря залізом викидів;

- Тепло, що буря залізом корольків;

- Втрати тепла на нагрів футеровки, випромінюванням через горловину, на нагрів води, що охолоджує фурму та інші невраховані втрати.

Фізичне тепло рідкої сталі, кДж

= , (3.8)

де = 0,70 кДж / (кг · град) - теплоємність твердого металу;

= 0,84 кДж / (кг · град) - теплоємність рідкого металу;

- Температура металу в кінці продувки;

- Температура плавлення (ліквідусу) металу, ; (Див. розділ 1)

= 285 кДж / кг - прихована теплота плавлення металу.

= 90,31 [0,70 ∙ 1507 + 285 + (1614 - 1507) ∙ 0,84] = 129123,4 кДж

Фізичне тепло рідкого шлаку, кДж

= , (3.9)

де

= 0,73 + 0,00025 - Середня теплоємність кінцевого шлаку,

= 0,73 + 0,00025 (1614 + 273) = 1,2 кДж / (кг · град)

= 210 кДж / кг - прихована теплота плавлення шлаку;

= 14,379 (1,2 ∙ 1614 + 210) = 30868,8 кДж

Тепло, що буря газами, що відходять, кДж

Середню температуру відхідних газів приймаємо дорівнює середній температурі металу під час продування:

= = = 1477

= Σ , (3.10)

де - Кількість складової газів, що відходять, і т.д., м3 (див. табл. 2.5);

- Середня теплоємність газів, кДж / (м3 ∙ град) (з табл. 3.2 заносимо в табл. 3.3)

Табл. 3.2 Теплоємність газів

Газ	Середня теплоємність, кДж / (м3 ∙ град) при , 0С
	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700
CO2	2,26	2,28	2,30	2,32	2,34	2,36	2,38
CO	1,43	1,44	1,45	1,46	1,47	1,48	1,49
H2O	1,77	1,79	1,81	1,83	1,85	1,87	1,89
H2	1,33	1,34	1,35	1,36	1,37	1,38	1,39
N2	1,40	1,41	1,42	1,43	1,44	1,45	1,46
O2	1,49	1,50	1,51	1,52	1,53	1,54	1,55

Табл. 3.3 Тепло газів, що відходять

Газ	Кількість газів, м3	Середня теплоємність газів	Несеться тепла, кДж
СО2	0,749	2,34	2588,7
СО	5,304	1,47	11516
	0,07	1,85	191,3
	0,034	1,37	68,8
	0,028	1,44	59,6
	0,015	1,53	33,9
Разом:			Q3 '= 14458,3

Тепло дисоціації вологи, що вноситься шихтою, кДж

При дисоціації вологи по реакції:

= + 0,5 - $ 242000 кДж / (кг - міль )

поглинається тепла

= · 242000 кДж, (3.11)

= = 367,3 кДж

Тепло дисоціації шихтових матеріалів, кДж

При дисоціації шихтових матеріалів по реакції:

= + СО2 - 4025 кДж / кг СО2 поглинається тепла:

= = ; (3.12)

= 1,472 ∙ 4025 = 5924,8 кДж

Тепло дисоціації оксидів заліза, внесених шихтою, кДж

При дисоціації оксидів заліза, внесених шихтою і футеровкой, поглинається тепла:

= , (3.13)

де - Кількість тепла, теряемого ванною при дисоціації оксидів заліза по реакції:

= - 5160 кДж / кг ;

- Кількість тепла, теряемого ванною при дисоціації закису заліза по реакції:

= - 3750 кДж / кг ;

= ; (3.14)

= 0,01 (0,3 ∙ 2,1 + 0,0065 ∙ 20,78 ∙ 3,0 + 0,012 ∙ 20,78 ∙ 69,0) = 0,182 кДж / кг

= ; (3.15)

= 0,01 (0,63 ∙ 16,3 + 0,012 ∙ 20,78 ∙ 31,0) = 0,18 кДж / кг

тоді

= ; КДж

= 0,182 ∙ 5160 = 939,1 кДж

= ; КДж

= 0,18 ∙ 3750 = 675 кДж

= 939,1 + 675 = 1614,1 кДж

Тепло, що буря оксидом заліза диму, кДж

= , (3.16)

де = 0,88 кДж / кг;

= 1,716 ∙ 0,88 ∙ 1477 = 2230,4 кДж

Тепло, що буря залізом викидів, кДж

= , (3.17)

де = = 0,84 кДж / (кг · град);

= 0,8 ∙ 0,84 ∙ 1477 = 992,5 кДж

Тепло, що буря залізом корольків, кДж

= , (3.18)

де = = 0.84 кДж / (кг · град); =

= 1,15 ∙ 0,84 ∙ 1477 = 1426,8 кДж

Втрати тепла на нагрів футеровки конвертера, випромінюванням через горловину, з охолоджувальною водою і т.д. складають зазвичай 1,5 - 3,0% від приходу тепла, кДж

Приймаємо ці втрати f = 2,5%

= (3.19)

= 192777,4 ∙ 2,5 / 100 = 4819,4 кДж

= 129123,4 + 30868,8 + 14458,3 + 367,3 + 5924,8 + 1614,1 + 2230,4 + 992,5 + 1426,8 + 4819,4 = 191825,8 кДж

Табл. 3.4Тепловой баланс плавки

Надлишок тепла

Δ Q = 192777,4 - 191825,8 = 951,6 кДж

Невязка становить

= 0,49%

Визначаємо витрату матеріалів на плавку

Табл. 3.5 Витрата матеріалів

ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ

1. Біге А.М. Основи математичного опису та розрахунки киснево - конвертерних процесів / А.М. Біге, Ю.А. Колесніков .- М.: Металургія, 1970.-232с.

2. Якушев А.М. Довідник конвертерщіка / А.М. Якушев. - Челябінськ: Металургія, 1990 .- 448с.

3. Баптізманскій В.І. Конвертерні процеси виробництва сталі / В. І. Баптізманскій, М.Я. Меджибізький, В. Б. Охотський .- К. - Д.: Вища школа, 1984 - 343с.