Розрахунок матеріального та теплового балансу процесів виробництва сталі
Проведення розрахунку матеріального балансу киснево-конвертерної плавки сталі при заданій шихтовці з метою отримання наступних даних щодо теплової роботи. Вміст кремнія в сталі. Вихід рідкої сталі після розкислення, перевірка її хімічного складу.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.07.2017 |
| Размер файла | 185,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
2
Зміст
- 1. Розрахунок матеріального та теплового балансу процесів виробництва сталі
- 1.1 Завдання на розрахунок
- 2. Розрахунок матеріального балансу періоду продувки
- 2.1 Передчасне визначення витрати скрапу (Мскр, кг/100 кг метало шихти)
- 2.2 Визначення кількості домішок, внесених металевою частиною шихти
- 2.3 Визначення витрати шлакоутворюючих (на 100кг металошихти)
- 2.4 Визначення вмісту окислів заліза в шлаці
- 2.5 Визначення орієнтованого виходу приданого металу наприкінці продувки МґСТ
- 2.6 Визначення орієнтованої кількості шлаку
- 2.7 Уточнення складу металу під час повалки конвертера після продувки (перед розкисленням)
- 2.8 Уточнення кількості і складу кінцевого шлаку
- 2.9 Уточнений вихід металу в кінці продувки
- 2.10 Визначення кількості дуття
- 2.10.1 Кількість кисню, внесеного шихтовими матеріалами
- 2.10.2 Необхідно ввести в конвертер дуттєвого кисню масою
- 2.11 Розрахунок кількості і складу виходячих з конвертера газів
- 2.11.1 Утворюється СО2
- 2.11.2 Утворюється СО
- 2.11.3 Виділяється N2 (з дуття)
- 2.11.4 Уходить О2 з відхідними газами
- 2.11.5 Кількість і склад конвертних газів
- 2.12 Матеріальний баланс плавки (до розкислення)
- 3. Розрахунок розкислення сталі
- 3.1 Розрахунок необхідної кількості розкислювачів
- 3.1.1 Для одержання заданого вмісту марганцю в сталі необхідно ввести в неї феромарганець в кількості
- 3.1.2 Для доведення вмісту кремнія в сталі до заданого необхідно ввести в неї феросіліцій в кількості
- 3.2 Вихід рідкої сталі після розкислення
- 3.3 Перевірка хімічного складу розкисленої (готової) сталі
- 4. Розрахунок теплового балансу плавки
- 4.1 Прихід тепла
- 4.2 Витрати тепла
- 5. Розрахунок коригуючих добавок
- Висновок
1. Розрахунок матеріального та теплового балансу процесів виробництва сталі
1.1 Завдання на розрахунок
Розрахунок параметрів киснево-конвертерної плавки для наступних вихідних даних:
- хімічний склад чавуну;
- хімічний склад сталі, що виплавляється;
- температура чавуну, що заливається в конвертер - tчав, ?С;
- температура сталі в кінці продувки в конвертері - tст, ?С;
- матеріал футеровки конвертера - смолодоломіт;
- ступінь опалювання вуглецю до СО2 в ванні конвертера (або частка СО2 в сумі У = СО + СО2 у складі конвертерних газів) - б = 0,10.
Таблиця 1 - вихідні данні для розрахунку
|
Матеріал |
Вміст елементів, % |
Температура, ?С |
|||||
|
С |
Si |
Mn |
P |
S |
|||
|
Рідкий чавун |
4,550 |
0,660 |
0,520 |
0,180 |
0,060 |
1360 |
|
|
Готова сталь |
0,12-0, 19 |
0,17-0,27 |
0,37-0,67 |
0,05 |
0,05 |
1670 |
2. Розрахунок матеріального балансу періоду продувки
2.1 Передчасне визначення витрати скрапу (Мскр, кг/100 кг метало шихти)
де
УДH - загальна кількість тепла, що виділяється при повному окисленні домішок чавуну, кДж/100 кг чавуну;
Спов - вміст вуглецю на повалці конвертера
Хімічне тепло чавуну
2.2 Визначення кількості домішок, внесених металевою частиною шихти
Маса чавуну, що заливається в конвертер, складає:
Однак на практиці чавун зважується разом з міксерним шлаком; кількість останнього “а” приймаємо 0,5% від маси чавуну. Тоді дійсна кількість залитого в конвертер чавуну дорівнює:
Саме так дійсну кількість скрапу, що попадає в конвертер, треба визначити з урахуванням його забруднень “b” (в = 0,5%) та окалини “с”
(с = 1,0% від маси скрапу):
Таблиця 2 - Кількість домішок внесених металевою шихтою
|
Вносять |
Вміст елементів в металошихті, % |
|||||
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
||
|
Чавун |
3,603 |
0,523 |
0,412 |
0,143 |
0,048 |
|
|
Скрап |
0,031 |
0,044 |
0,105 |
0,010 |
0,010 |
|
|
Разом |
3,634 |
0,567 |
0,516 |
0,153 |
0,058 |
2.3 Визначення витрати шлакоутворюючих (на 100кг металошихти)
Витрати плавікового шпату Мп. ш. складає 0,15кг від маси метало шихти. Знос футерівки збільшується, якщо виплавляються сталі з більш низьким вмістом вуглецю Спов і збільшується витрата чавуну на плавку Мчав
Потрібна кількість вапна визначається з рівняння
Де УSiO2, УCaO - кількість кремнезему та оксиду кальцію, що вносять усіма шихтовими матеріалами (за винятком вапна) і футерівкою, кг;
Bґк - основність кінцевого шлаку (%СаО) / (% SiO2), приймаємо 3,0;
Fвап - флюсуючи здатність вапна.
З цього місця розрахунку треба приймати до уваги склади неметалевих матеріалів, які витрачаються при виплавці сталі. Можна прийняти любе значення вмісту компонента в шихтовому матеріалі у межах вказаного в цій таблиці діапазону, при цьому сума всіх компонентів шихтового матеріалу повинна бути не більше 100%.
Флюсуючи здатність вапна дорівнює:
Величини УSiO2, УCaO складають:
тепловий баланс сталь розкислення
2.4 Визначення вмісту окислів заліза в шлаці
2.5 Визначення орієнтованого виходу приданого металу наприкінці продувки МґСТ
де ДFe ВТР - втрати заліза з димовими газами, викидами, зі шлаком у вигляді окислів і корольків металу, %: приймаємо 3%.
2.6 Визначення орієнтованої кількості шлаку
2.7 Уточнення складу металу під час повалки конвертера після продувки (перед розкисленням)
Вміст вуглецю прийнято на початку розрахунку (п. п.2.1)
Вміст кремнію практично дорівнює нулю: SiПОВ = сліди ? 0
Вміст марганцю визначається за рівнянням, одержаним з урахуванням рівноважного розподілення марганцю між металом і шлаком з балансу марганцю до початку продувки і після неї.
Попередньо треба обчислити константу рівноваги марганцю KMn
(KMn знаходять, наприклад, за допомогою таблиці антилогарифмів)
Вміст фосфору також визначається з балансового рівняння розподілення фосфору між шлаком і металом. Попередньо потрібно знайти коефіцієнт розподілення фосфору між шлаком і металом зр. Це можна зробити, наприклад залежності від окисленості шлаку (FeO) і його основності і для нашого випадку дорівнює - зр = 81,269
Вміст сірки знаходять аналогічно з балансового рівняння розподілення сірки між шлаком і металом
де зs коефіцієнт розподілення сірки між металом і шлаком дорівнює 8
Таблиця 3 - Склад металу перед розкисленням, %
|
C ПОВ |
Si ПОВ |
Mn ПОВ |
P ПОВ |
S ПОВ |
|
|
0,155 |
0,000 |
0,153 |
0,035 |
0,039 |
2.8 Уточнення кількості і складу кінцевого шлаку
Визначення кількості шлакоутворюючих окислів (крім окислів заліза) з усіх джерел
Кількість і склад кінцевого шлаку наступний:
Таблиця 4 - хімічний склад кінцевого шлаку, %
|
(SiO2) |
(Al2O3) |
(MnO) |
(CaO) |
(MgO) |
(P2O5) |
(S) |
(FeO) |
(Fe2O3) |
|
|
16,560 |
1,180 |
5,296 |
54,388 |
2,141 |
2,896 |
0,323 |
11,838 |
5,379 |
Слід порівняти розраховану основність кінцевого шлаку (дозволяється відхилення на ± 0,25)
2.9 Уточнений вихід металу в кінці продувки
2.10 Визначення кількості дуття
де ц - втрати заліза випарюванням (у вигляді парів Fe2O3, кг, приймаємо 0,3% від маси металошихти).
2.10.1 Кількість кисню, внесеного шихтовими матеріалами
2.10.2 Необхідно ввести в конвертер дуттєвого кисню масою
де к - ступінь засвоєння ванною дуттєвого кисню, складає 97,5%;
п - чистота дуттєвого кисню, приймаємо п = 99,3%. Об'ємом:
2.11 Розрахунок кількості і складу виходячих з конвертера газів
2.11.1 Утворюється СО2
Або
2.11.2 Утворюється СО
Або
2.11.3 Виділяється N2 (з дуття)
або
2.11.4 Уходить О2 з відхідними газами
або
2.11.5 Кількість і склад конвертних газів
Таблиця 5 - Кількість і склад конвертних газів
|
Складові газу |
кг |
м3 |
% за об'ємом |
|
|
СО |
7,574 |
6,059 |
88,168 |
|
|
СО2 |
1,307 |
0,666 |
9,684 |
|
|
N2 |
0,046 |
0,037 |
0,533 |
|
|
О2 |
0,158 |
0,111 |
1,614 |
|
|
Сума |
9,086 |
6,873 |
100,000 |
2.12 Матеріальний баланс плавки (до розкислення)
|
ПОСТУПИЛО |
ОТРИМАНО |
|||||||
|
№ |
Матеріал |
Позначення |
кг |
№ |
Матеріал |
Позначення |
кг |
|
|
1. |
Чавун рідкий |
МЧАВ |
79,178 |
1. |
Рідкий метал |
МСТ |
90,643 |
|
|
2. |
Скрап |
МСКР |
20,118 |
2. |
Шлак |
МШЛ |
9,550 |
|
|
3. |
Міксерний шлак |
a·МЧАВ/100 |
0,396 |
3. |
Гази |
МГАЗ |
9,086 |
|
|
4. |
Забруднення скрапу |
b·МСКР/100 |
0,101 |
4. |
Втрати Fe під час продувки |
ДFeВТР |
3,000 |
|
|
5. |
Окалина скрапу |
c·МСКР/100 |
0, 201 |
|||||
|
6. |
Плавіковий шпат |
МП.Ш. |
0,150 |
|||||
|
7. |
Вапно |
МВАП |
5,298 |
|||||
|
8. |
Футерівка |
МФ |
0,388 |
|||||
|
9. |
Дуття |
МДУТТЯ |
6,547 |
|||||
|
Всього |
112,376 |
Всього |
112,279 |
3. Розрахунок розкислення сталі
Розкислення сталі виконується за найбільш поширеним варіантом - з присадкою усіх феросплавів к ківш під час випуску сталі з конвертера.
Розрахунок потрібної кількості розкислювачів (феромарганцю, феросиліцію, силікомарганцю) виконується на середньозаданий вміст Mn і Si в готовій сталі з урахуванням їх угару. В залежності від типу сталі, що виплавляється, (кипляча, спокійна) і вмісту вуглецю в металі перед розкисленням СПОВ.
3.1 Розрахунок необхідної кількості розкислювачів
3.1.1 Для одержання заданого вмісту марганцю в сталі необхідно ввести в неї феромарганець в кількості
3.1.2 Для доведення вмісту кремнія в сталі до заданого необхідно ввести в неї феросіліцій в кількості
3.2 Вихід рідкої сталі після розкислення
3.3 Перевірка хімічного складу розкисленої (готової) сталі
Перевіряємо вміст в сталі вуглецю:
Марганцю:
Кремнію:
Фосфору:
Сірки:
Порівнюємо величини з заданими:
отриманні данні задовольняють умову.
4. Розрахунок теплового балансу плавки
4.1 Прихід тепла
Чавун вносить:
Міксерний шлак вносить:
Окислення домішок метало шихти вносить:
Окислення заліза, що переходить в шлак і пил, вносить:
Тепло шлакоутворення вносить:
Таким чином, прихід тепла дорівнює:
4.2 Витрати тепла
Рідка сталь уносить:
Шлак уносить:
Конвертерні гази уносять:
Дисоціація окислів заліза шихти:
Дисоціація СаСО3
де 4040 - теплота дисоціації СаСО3, СО2, кДж/кг.
Уноситься з пилом:
Уноситься з викидами металу, корольками металу в шлаці і виплесками:
Теплові втрати у конвертерах зручно класифікувати, прив'язуючи їх тільки до періоду продувки (часом виділення тепла):
1) втрати випромінюванням через корпус конвертера (0,2 - 0,7 % від приходу тепла);
2) втрати, пов'язані з акумуляцією тепла футерівкою (2,2 - 2,8 %);
3) втрати з охолоджуючою фурму водою (0,35 - 0,70 %).
Сумарні теплові втрати у великовантажних конвертерах (10 - 400 т) треба приймати в межах 2,6 - 3,1 % від загального приходу тепла на плавку:
Таким чином, витрата тепла складає:
5. Розрахунок коригуючих добавок
Надлишок тепла складає:
або
Коригуючи кількість стального скрапу ДМСКР складає:
де - охолоджуючий ефект стального скрапу, кДж/кг.
Висновок
Із виконаного мною розрахунку матеріального балансу киснево-конвертерної плавки при заданій шихтовці я отримав наступні данні щодо теплової роботи: надлишок тепла складає 607,398 кДж тобто 0,337 %, а це приблизно +5,63 оС від заданої температури (1670 оС), виходячи з цих даних коригуюча кількість скрапу складає 0,417 кг/100 кг металу тобто саме такої кількісті стального скрапу не вистачає щоб його уникнути. Даний надлишок міг виникнути завдяки низькому вмісту кремнію та високій концентрації вуглецю в чавуні. Проте я не рекомендую робити які небудь коригуючі операції так як надлишок тепла знаходиться в допустимих межах (0,5 - 0,8 % або 10 - 15 оС)
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Дослідження основних способів виробництва сталі з переробного чавуну та металобрухту. Відмінні риси конвертерного та мартенівського способу отримання сталі. Сутність електросталеплавильного процесу, як найбільш прогресивного методу виробництва сталі.
реферат [1,1 M], добавлен 21.10.2013Поняття високоміцної сталі. Вміст легуючих елементів, що надають сталі спеціальних властивостей. Визначення складу комплексно-легованих сталей, їх характеристика, призначення та ознаки класифікації. Види легуючих елементів для поліпшення властивостей.
контрольная работа [18,7 K], добавлен 12.10.2012Характеристика стану, сортамент, технологія прокатки. Характеристика обладнання дрібносортного стану 250–5. Тензометричні рольгангові ваги. Розробка технологічного процесу отримання круглої сталі. Приклад розрахунку калібровки круглої сталі 30 мм.
курсовая работа [423,0 K], добавлен 24.03.2014Вплив окремих елементів на властивості жароміцної сталі. Вибір футерівки для плавильного агрегату. Фізико-хімічні основи виплавки сталі в дугових електропечах. Підготовка шихти до завалки. Шихтові матеріали та їх підготовка. Окислювальний період плавки.
курсовая работа [550,7 K], добавлен 06.04.2015Аналіз впливу легувальних елементів та домішок на технологічну зварність сталі 16ГНМА. Методика та розрахунок фазового складу металу зварного шва. Кількість структурних складових металу навколошовної ділянки. Схильність до утворення тріщин при зварюванні.
курсовая работа [847,8 K], добавлен 06.04.2012Класифікація сталей за хімічним складом, призначенням, якістю, степенем розкисленості, структурою. Механічні властивості якісних сталей та високоміцного чавуну, їх промислове застосування та вимоги до якості. Вміст хімічних елементів у чавуні та сталі.
реферат [82,8 K], добавлен 21.10.2013Сутність, значення та технологічний процес ливарного виробництва. Сталі із спеціальними властивостями та сфери їх використання. Короткий огляд основних дефектів відливань із сталі класифіковані ГОСТом. Причини появи браку, методи та шляхи їх усунення.
контрольная работа [18,3 K], добавлен 12.10.2012Процеси термічної обробки сталі: відпал, гартування та відпуск. Технологія відпалу гомогенізації та рекристалізації, гартування сталі. Повний, неповний, ізотермічний та нормалізаційний відпали другого роду. Параметри режиму та різновиди відпуску.
реферат [1,6 M], добавлен 06.03.2011Характеристика технології виробництва труб на стані ХПТ-55. Розрахунок маршруту прокатки труб 38х4 мм. Визначення калібровки робочого інструменту та енергосилових параметрів. Використання криволінійної оправки при прокатці труб 38х4 мм із сталі 08Х18Н10Т.
курсовая работа [473,3 K], добавлен 06.06.2014Визначення осадки гвинтової циліндричної пружини, відносної ударної в’язкості сталі. Конструктивна схема випробування, розрахунки та висновки. Перевірка закону Гука при крученні та визначення модуля зсуву для сталевого зразка шляхом експерименту.
лабораторная работа [258,2 K], добавлен 13.02.2010
