Потери металла с пылью (угар)

 

Эти потери составляют:

q_Fe^п =10^-5*V_г*Fe_п*q_п

где:

Fe_п =75% -содержание железа в пыли, q_п =100г/м^3 - содержание пыли в газе.

Объем газа находим по формуле:

 

Масса железа теряемая с пылью:

q_Fe^п =10^-5*5,423* 75*100=0,407кг

Принимаем:

q_мл =0,989кг - масса ржавчины (окалины) и мусора в ломе

q_мшл =0,8кг - масса миксерного шлака и определяем выход жидкой стали

q_м¹=(q_м^зав+q_Fe^восст)-(q_Fe^ок+q_SD[S]+q_кор+q_выб+q_Fe^п+q_мл+q_м.шл)

q_м¹=100+0,798-1,99-3,751-0,44-2-0,407-0,989-0,8=90,421кг

 

2.11 Остаточное содержание примесей в металле

 

Остаточное содержание марганца в металле находим как:

 

 

где:

SMn =[Mn]_ших + 0,775 * SMnO_др

 

 

тогда:

Т =t_гот + 273 =1629,08+ 273 =1902,08°К

SMn =0,65+0,775*0,064=0,7кг

К_Mn=1.641

 

Остаточное содержание фосфора в металле:

 

 

принимаем:

a_р¹ =60

тогда:

SP=0,123+0,437*0,011=0,128кг

 

 

Остаточное содержание серы в металле:

 

 

принимаем:

a_s¹ = 6

DS_гф =0,075*0,048=0,0036кг

SS=0,048+0,012-0,0036=0,0564кг

 

2.12 Расчет количеств удаляемых примесей из металла

 

D[C] =[C]_ших-0,904*[C]=2,981-0,904*0,126=2,867кг

D[Si]=[Si]_ших-0,904*[Si]=0,639-0,904*0=0,639кг

D[Mn]=[Mn]_ших-0,904*[Mn]=0,65-0,904*0,175=0,492кг

D[P]=[P]_ших-0,904*[P]=0,123-0,904*0,0326=0,094кг

D[S]=[S]_ших-0,904*[S]=0,048-0,904*0,0266=0,024кг

всего:qSD[S]=4,116кг

 

2.13 Расход дутья и продолжительности продувки

 

Расход кислородного дутья на основе рафинирования определяем как:

 

 

где: О₂^д=99,5% - содержание кислорода в дутье

U_O2 =0,9- коэффициент усвоения кислорода дутья ванной

Значения остальных величин определяем предварительным расчетом.

Расход кислорода на окисление углерода находим по формуле:

q_O2^[C] =a_c * D[C]

где: a_c=1,46кг

тогда:

q_O2^[C]=1,46*2,867=4,186кг

q_O2^[S]=1,14*[Si]+0,29*[Mn]+1,29*[P]=1,14*0,639+0,29*0,492+1,29*

*0,094=0,992кг

Расход кислорода на образование оксидов железа шлака составит:

q_O2^S[FeO] =10^-4 * q_шл * {30 * (Fe₂O₃) + 22,2 * (FeO)}

следовательно:

q_O2^S[FeO]=10^-4*14,671*(30*6,71284+22,2*13,4331)=0,733кг

В окислительных процессах участвует также кислород извести в виде СО₂, количество которого определяем по зависимости:

q_О2^изв=36,4 * 10^-4 * q_изв * r * (CO₂)

следовательно:

q_О2^изв=36,4 * 10^-4 *8,357* 0,8 *9=0,219кг

Поступление кислорода в ванну из других источников определим как:

q_О2^др=10^-2 * (30 * q_Fe2O3^др + 22,2 * q_FeO^др)

следовательно:

q_О2^др =10^-2 * (30 *0,896+ 22,2 *0,219) =0,317кг

тогда расход дутья составит:

 

 

V_д =7 * q_д =7 *6,002=42,014 м³/т

Определим теперь продолжительность продувки:

Принимаем интенсивность продувки iO2 =4м³/т*мин

 

 

2.14 Масса металла в конце продувки

 

q_Fe^ок =q_FeO *0,78 + q_Fe2O3 * 0,7 =1,761* 0,78 +0,88* 0,7 =1,99кг

Тогда масса металла составит:

q_м=(100+q_Fe^восст)-(q_Fe^ок+q_SD[S]+q_кор+q_выб+q_Fe^л+q_лм+q_мшл)

q_м=(100+0,798)-(1,99+3,751+0,44+2+0,407+0,989+0,8)=90,421кг

 

2.15 Материальный баланс

 

Для расчета материального баланса находим количества СО, СО2 и N2 в отходящих газах:

q_N2 =10^-2*qд*N2_д

N2_д =0,5%

q_N2 =10^-2 *6,002*0,5=0,03кг

 

 

Количество газа выделяемого неметаллической шихтой

q_СО2 =0,752+0,167=0,919кг

Общее количество газа

q_СО2 =0,919+2,09=3,009кг

Баланс сводим в таблицу

 

Задано	Получено
наименование статьи	количество, кг	наименование статьи	количество, кг
чугун	75,173	металл	90,421
лом	24,827	шлак	14,671
известь	8,357	выбросы металла
окатыши	0,3	корольки железа в шлаке	0,44
дутье кислородное	6,002	потери металла с пылью	0,407
футеровка		Газы	СО	5,32
боксит	0,8	СО2	3,009
		Н2О	0,156
		SO2	0,0036
		N2	0,03
Итого	116,459	Итого	116,4576

 

невязка:

 

2.16 Температура металла в конце продувки

 

Из уравнения теплового баланса находим:

 

где:

Q_прих^S- полный приход тепла кДж

Q_расх¹- все статьи расхода тепла, кроме нагрева металла и шлака, кДж

Определяем полный приход тепла:

Q_прих^S =Q_чуг^физ + Q_[S]^хим + Q_(SFeO)^обр + Q_шо + Q_м.шл^физ + Q_СО^дож [кДж]

Q_чуг^физ=(q_чуг-q_м.шл)*(6,19+0,88*t_чуг)=74,373*(6,19+0,88*1300)=85543,1

Q_[S]^хим =14770*D[C]+29970*D[Si]+7000*D[Mn]+21730*D[P]

Q_[S]^хим =14770*2,867+29970*0,639+7000*0,492+21730*0,094=66983кДж

Q_(SFeO)^обр=10^-2*q_шл*[3707*(FeO)+5278*(Fe2O3)]

Q_(SFeO)^обр=10^-2*14,671*[3707*13,4331+5278*6,71284]=12503,6кДж

Q_шо =q_шл * [6,28(CaO) + 14,64(SiO2) + 41,84(P2O5)]

Q_шо=14,671*(6,28*57,2544+14,64*17,4637+41,84*1,599)=10007,5кДж

Q_м.шл^физ =(1,463*t_чуг-585)*q_м.шл =(1,463*1300-585)*0,8=1053,52кДж

 

 

Q_СО^дож=10100 * q_CO^S *U_CO * Z =10100 *6,60552*0,195*0,795=10342,6кДж

Итого полный приход тепла:

Q_прих^S =85543,1+66983+12503,6+10007,5+1053,52+10342,6=186433кДж

Определяем далее расход тепла

Q_расх^S =Q_г + Q_(SFeO)^разл + Q_(Н2О)^исп + Q_карб^разл + Q_Fe^г + Q_М^выб + Q_пот

где:

Q_г = Q_CO + Q_CO2 + Q_N2

Q_г =(1,32*1500-220)*(5,32+3,009+0,03)=14711,8кДж

Тепло затраченное на полное разложение оксидов железа, составит:

Q_(SFeO)^разл=5278*q_Fe2O3+3707*q_FeO=5278*0,896+3707*0,219=5540,92кДж

Q_H2O^исп=(2485+1,88*t_ср^г)*q_H2O=(2485+1,88*1500)*0,156=827,58кДж

Q_карб^разл =40,38 * q_изв^СО2 =40,38 *8,357*9=3037,1кДж

Q_Fe^г=(23+0,69*t_ср^г)*q_Fe^п=(23+0,69*1500)*0,407=430,606кДж

Q_м^выб=(54,8+0,84*t_м)*q_м^выб=(54,8+0,84*1629,08)*2=2846,45кДж

Потери тепла составляют в среднем 2 - 4% от суммарного прихода. Если принять потери тепла равными 2,729%, то получим:

Q_пот =0,02729 * Q_прих^S =0,02729*186433=5087,77кДж

Таким образом суммарный расход тепла составит:

Q_расх^S =32482,3кДж

Определяем температуру металла:

заданная температура металла =1629,08°С

 

 

Составим теперь тепловой баланс плавки.

Недостающие статьи теплового баланса определяются как:

Q_м^физ= Н_м^физ * q_м =(54,8+0,8*1629,09) *90,421=122798кДж

 

Qшлфиз= Ншлфиз * qшл =(2,09*1629,09- 1379) *14,671=29720,4кДж Приход	кДж	%	Расход	кДж	%
физическое тепло чугуна	85543,1	45,884	физическое тепло металла		66,3771
физическое тепло миксерного шлака	1053,52	0,56509	физическое тепло шлака	29720,4	16,065
химическое тепло от окисления прим		35,9287	физическое тепло отходящих газов	14711,8	7,95231
тепло окисления железа	12503,6	6,70675	разложение оксидов железа	5540,92	2,99508
тепло шлакообразования	10007,5	5,36787	тепло испарения влаги	827,58	0,44734
тепло дожигания СО	10342,6	5,54762	тепло на разложение карбонатов	3037,1	1,64167
			тепло железа, уносимое газом	430,606	0,23276
			тепло выбросов (металла, шлака)	2846,45	1,53862
			тепловые потери	5087,77	2,75013
Итого			Итого

 

Невязка:

 

Раскисление металла

 

Материал - ферромарганец Mn₃ (C=6,00: Si=1.0: Mn=78.0: P=0.3: S=0.02: Fe=14.68).

Способ раскисления - в ковше

Определяем расход ферромарганца:

 

 

Задаемся [Mn]_гот =0,45%

U_Mn =30%

и находим:

 

 

Определяем угар и усвоение ферромарганца:

Углерод

 

; окисляется

 

остается 0,012 где 50 % составляет количество углерода, выделившееся за время выпуска.

Кремний

 

; окисляется остается 0. Принимаем что кремний окисляется полностью.

Марганец

 

; окисляется остается 0,2219 где 30 % составляет количество марганца, окислившееся за время выпуска стали.

Фосфор

 

; окисляется 0, т.е. весь фосфор остается в

металле.

Железо

 

; не окисляется, остается в металле.

Количество образовавшихся оксидов из ферромарганца.

 

S_фер^окс =0,161кг

 

S_элем.м^фер =0,295кг

 

S_эл.ок^фер =0,111кг

 

S_элем^фер =0,406кг

 

Количество кислорода из воздуха на окисление элементов ферромарганца:

q_O2 = S_фер^окс -S_эл.ок^фер =0,161-0,111=0,05кг

2.18 Масса и состав металла после раскисления

 

Перед раскислением: q_м =90,421кг

Вносится ферромарганцем: m_FeMn =0,295кг

Готовой стали:

q_м^гот =90,421+0,295=90,716кг

Состав металла после раскисления, %: