РАСЧЕТ ДОМЕННОЙ ШИХТЫ
Методические указания к выполнению домашней работы
по дисциплине «Металлургия черных металлов»
Екатеринбург
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения. 3
1.1. Цель и задачи домашней работы.. 3
1.2. Тематика и содержание работы.. 3
1.3. Порядок выполнения домашней работы.. 3
1.4. Основные требования к оформлению пояснительной записки. 3
2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДОМЕННОЙ ШИХТЫ... 4
2.1. Подготовка исходных данных для расчета. 4
2.2. Расчет состава доменной шихты.. 6
2.3. Расчет состава продуктов плавки. 7
3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ШИХТЫ... 11
3.1. Расчет состава шихты.. 11
3.2. Расчет состава доменного шлака. 12
3.3. Расчет состава чугуна. 12
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 14
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 15
ПРИЛОЖЕНИЕ 3........................................................................................................................... 17
Общие положения
Цель и задачи домашней работы
Расчет доменной шихты позволяет установить необходимое соотношение шихтовых материалов для получения чугуна заданного качества при указанных сырьевых условиях. Выполнение домашней работы по дисциплине «Металлургия черных металлов» ставит своей целью закрепление теоретических знаний, полученных на лекциях по разделу «Производство чугуна».
Выполнение домашней работы предполагает:
- выполнение расчетов по типовым методикам;
- анализ результатов расчета;
- оформление пояснительной записки.
1.2. Тематика и содержание работы
Тема домашней работы: «Расчет доменной шихты».
Индивидуальные задания приведены в приложении 1. В задании указаны сырьевая и топливная базы, требования к продуктам плавки—марка чугуна, основность шлака.
Порядок выполнения домашней работы
Перед началом выполнения домашней работы преподаватель выдает студенту задание с указанием срока завершения работы.
|
|
Законченная домашняя работа, подписанная студентом, представляется преподавателю на проверку. При защите домашней работы оценивается правильность выполненных расчетов и их оформление.
Основные требования к оформлению пояснительной записки
Пояснительная записка оформляется на листах бумаги формата А4 с необходимыми расчетами и таблицами.
Записка должна быть сброшюрована, иметь титульный лист, содержание, основную часть и выводы. Пояснительная записка оформляется в соответствии с действующими ГОСТ 2.105-95 и ГОСТ 2.105-96. Оформление всех необходимых составляющих пояснительной записки: титульного листа, содержания, таблиц, формул, текста приведены в методических указаниях по оформлению текстовых и графических материалов выпускающей кафедры.
Структура пояснительной записки:
1. Постановка задачи в соответствие с индивидуальным заданием по форме «Рассчитать потребность в агломерате, окатышах, известняке и коксе для выплавки чугуна заданной марки; определить количество и состав шлака; определить содержание серы в чугуне»; выбор исходных данных.
2. Расчет состава доменной шихты в соответствии с разделом 2 методических указаний.
3. Расчет состава чугуна и шлака. В пояснительной записке приводятся расчетные формулы и таблицы с результатами расчета в соответствие с разделом 2 методических указаний.
4. Выводы. В выводах приводятся полученные расходы шихтовых материалов, устанавливается соответствие химического состава чугуна заданной марке.
|
|
Пример расчета доменной шихты проводится в разделе 3.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДОМЕННОЙ ШИХТЫ
Подготовка исходных данных для расчета
Доменная шихта состоит из трех основных частей: железорудный материал (ЖРМ), состоящий обычно из агломерата и окатышей, флюс и твердое топливо. В составе шихты могут также использоваться различные добавки, прежде всего, отходы металлургического производства.
Тип и химический состав железорудных материалов, флюсов и топлива, используемых в расчете, определяются заданием на выполнение работы (Приложение 1). Следует иметь ввиду, что в задании указано только содержание агломерата (%) в шихте. Количество окатышей определяется как 100 – А (%). Перед началом выполнения расчетного анализа исходные данные должны быть уточнены и приведены к виду, удобному для выполнения расчетов.
а) Химический состав компонентов шихты
Железорудный материал, флюс, топливо и т.д. могут состоять как из одного, так и из нескольких видов сырья. В случае использования нескольких железорудных материалов, нескольких флюсов и топлива для удобства ведения расчета вначале находят их средний (средневзвешенный) состав, сводя шихту к трем основным компонентам. Например, железорудный материал содержит 30 % агломерата с содержанием железа 50 % и 70 % окатышей с содержанием железа 60 %. Среднее (средневзвешенное) содержание железа в смеси составляет: 50·0,3 + 60·0,7 = 57 %. Таким же образом находится средневзвешенное содержание других элементов и оксидов.
В случае отсутствия в исходных данных о содержании Fe2O3 в железорудном материале, его находят следующим образом:
|
|
Fe2O3 = (Feобщ - FeO· 56 / 72 – FeS2· 56 / 120) · 160 / 112 (2.1)
Цифры в уравнении (2.1) означают молекулярную массу железа и его соответствующих соединений. В случае отсутствия данных о содержании FeS2 в материале содержание Fe2O3 определяют по формуле:
Fe2O3 = (Feобщ - FeO· 56 / 72) · 160 / 112 (2.2)
Справочные данные по химическому составу железорудных материалов, флюсов и кокса приведены в приложении 2.
Для получения наиболее точного результата расчета сумма всех составляющих (оксидов) каждого компонента шихты должна быть равна 100 %. В справочных данных в связи с наличием неучтенных оксидов (например ТiO2, V2O5, Cr2O3, ZnO и др.) сумма приведенных оксидов может быть меньше 100 %. В связи с этим в таблице химического состава материалов отдельным столбцом целесообразно выделить неучтенные оксиды (ХO), содержание которых определяется следующим образом:
ХO = 100 - ∑Y,
где ∑Y – сумма всех оксидов, указанных в таблице химического состава материала, %.
Если сумма всех оксидов в химическом анализе материала превышает 100 %, химический анализ содержит ошибку. Ошибка должна быть найдена и исправлена.
В справочных данных по химическому составу кокса дается его технический состав и химический анализ золы. Например, технический состав кузнецкого кокса: зола (А) – 11,05 %; летучие (V) – 0,80 %; сера (S) – 0,42 %; углерод (C) – 87,73 %. Химический состав золы: SiO2 – 52,80%; Al2O3 – 26,20 %; CaO – 4,29 %; MgO – 1,33 %; Fe2O3 – 7,30 %.
Химический состав шихтовых материалов представляют в виде таблицы (табл.2.1).
Таблица 2.1-Химический состав материалов
| Материал | Содержание, % | |||||||||||
| Fe | Mn | P | S | Fe2O3 | FeO | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | Cн | ПмПП | |
| Агломерат | 55,5 | 0,20 | 0,07 | 0,012 | 63,06 | 14,60 | 9,20 | 0,60 | 6,40 | 5,50 | - | - |
| Окатыши | 62,3 | 0,15 | 0,02 | 0,1 | 85,7 | 2,95 | 4,12 | 1,15 | 3,52 | 2,07 | - | - |
| Смесь (50% агл., 50% ок) (Р) | 58,9 | 0,18 | 0,045 | 0,056 | 74,38 | 8,78 | 6,66 | 0,88 | 4,96 | 3,78 | - | - |
| Известняк (Ф) | 0,38*) | - | - | 0,052 | 0,55 | - | 0,79 | 0,12 | 54,00 | 0,78 | - | 43,63 |
| Зола кокса (А) | 9,78**) | - | - | - | - | 12,58 | 54,10 | 26,02 | 5,00 | 2,30 | - | - |
*) Пересчет выполнен по формуле: 
**) Пересчет выполнен по формуле: 
Технический состав кокса: А =11,05; V = 0,80; S = 0,42; С = 87,73.
б) Параметры доменной плавки
Количество кремния, углерода и серы, переходящих в чугун, на стадии расчета состава доменной шихты не может быть определено и принимается в соответствии с заданной маркой чугуна (Приложение 3). Содержание железа, марганца и фосфора в чугуне определяется их поступлением с шихтовыми материалами и степенью перехода в чугун. Распределение некоторых элементов между жидкими продуктами плавки приведено в табл. 2.2.
В настоящей работе содержание кремния в чугуне заданной марки и основность доменного шлака определяются заданием на выполнение работы.
Таблица 2.2 – Потери элементов от улетучивания и распределение их между чугуном и шлаком, %