Файл: Metod_vkaz_prakt_rab_VS_15_prakt.doc

Таблиця 4 – складові шлаку, кг

	Матеріали					Всього
	Мет шихта	Залізна руда	Футеровка	Плавиков. шпат	Вапно / Х /
SiO2	1,247	0,106	0,022	0,013	0,069	1,477
CaO	-	0,015	0,638	0,006	4,068	4,727
MgO	-	0,003	0,402	-	0,045	0,450
Al2O3	-	0,069	0,016	0,002	0,067	0,154
SiO2	0,016	-	-	-	-	0,016
MnO	1,541	-	-	-	-	1,541
P2O5	0,231	-	-	-	-	0,231
Fe2O3	-	1,29	0,022	-	-	1,312
CaF2	-	-	-	0,2682	-	0,268
∑	3,035	1,483	1,100	0,289	4,269	10,176

У вапно міститься

4,47/100×0,5=0,022 кг Н₂О

4,47/100×4,0=0,179 кг СО₂

Плавиковий шпат містить

0,3/100×3,5=0,011 СО₂

Залізняк містить

1,5/100×1,1=0,016 кгН₂О

Маса шлаку без оксидів заліза складає, кг

10,176- 1,312 = 8,864

Залежно від режиму продування, основності кінцевого шлаку і зміст “ С ” у металі в кінці продування плавки відношення FeO (у %) до Fe₂O₃ (у %) у шлаку звичайно коливається в межах 1,5 – 3,0.

Приймаємо вміст оксидів заліза в шлаку 12% FeO і Fe₂O₃ 5% , тоді маса оксидів шлаку без FeO і Fe₂O₃ буде складати 83%.

Маса шлаку рівна, кг 8,864/83 × 100=10,679

Розраховуємо хімічний склад кінцевого шлаку, кг/ перший стовпчик беремо із таблиці 4, /останній стовпчик/.

% SiO₂ 1,477 / 10,679×100 =13,83

%СаО 4,727/ 10,679× 100 =44,26

% MgO 0,450 / 10,679× 100 =4,21

% Al₂O₃ 0,154 / 10,679×100 =1,44

%S 0,016/ 10,679× 100 =0,15

% MnO 1,541/ 10,679×100 =14,43

% P₂O₅ 0,231 / 10,679× 100 =2,17

% CaF₂ 0,268 / 10,679× 100 =2,51

% FeO 12,00

% Fe₂O₃ 5,00

-------------------------------------------------------

Всього 100

Таблиця 5- Хім. склад кінцевого шлаку, %

SiO2	СаО	MgO	Al2O3	S	MnO	P2O5	CaF2	FeO	Fe2O3
13,83	44,26	4,21	1,44	0,15	14,43	2,17	2,51	12	5	100

Фактична основність кінцевого шлаку

тобто відповідає заданою (допустимо на 0,05)

Маса оксидів заліза складає

10,679-8,864=1,815 кг, зокрема

FeO = 10,679/ 100×12 = 1,281

і

Fe₂O₃ = 1,815 - 1,281 = 0,534

Приймаємо, що 90% що вноситься рудою і футеруванням Fe₂O₃ відновлюється до заліза, а 10 % - до FeO

Відновлення Fe₂O₃ до заліза дає, кг

а) кисень 1,312 × 0,9×48/160 = 0,354

б) заліза 1,312 ×0,9 - 0,354 = 0,827

Відновлення Fe₂O₃ до FeO дає, кг

а) кисню 1,312×0,1×16/160 = 0,013

б) FeO 1,312×0,1-0,013 = 0,1118

Ця кількість FeO поступає в шлак.

В результаті окислення заліза утворюється, кг

FeO 1,281 - 0,118 = 1,163

Fe₂O₃ 0,534

---------------------------------------

Всього 1,697

Окислюється заліза, кг

(1,163×56/72) + (0,534×112/160 )=0,904+0,374= 1,278

Втрати заліза у вигляді корольків металу, що заплуталися в шлаку (коливається в межах 6 – 10% від маси шлаку). Приймаємо 8%, тоді втрати складуть:

---

10,679/100×8 = 0,865

Вихід сталі рівний, кг

100 + 0,827 - 6,293 - 1,278 – 1,0 – 0,865 = 91,406

де 1,0 – втрати металу з викидами (коливається в межах 0,5 – 1,1% від маси металошихти);

6,293-чад домішок;

1,278 - окислюється заліза;

0,87- втрати заліза у вигляді корольків металу

0,827- відновлення Fe₂O₃ до заліза

Буде потрібно кисню на окислення заліза, кг

1,697 - 1,278 = 0,419

Всього буде потрібно кисню на окислення домішок і заліза, кг

6,337+ 0,419– (0,354+0,013) = 6,389

Приймаємо технічний кисень що містить 99,5% О₂ і 0,5% N₂ .

Буде потрібно технічного кисню при 95% засвоєнні, м³

Кількість незасвоєного кисню рівна 4,731×0,05 = 0,237 м³ або 0,237×32/22,4 = 0,338 кг

Кількість азоту рівна 4,731×0,005=0,024 м³ або 0,024×28/22,4=0,030 кг

Маса технічного кисню рівна, кг 6,389 + 0,338 + 0,030= 6,757

Таблиця 6 Склад і кількість газів

Складаючи	кг	М3	%
1	2	3	4
СО2	1,169+0,179+0,011 = 1,359	0,692	10,86
СО	6,710	5,368	84,27
Н2О	0,022+0,016 = 0,038	0,047	0,74
О2	0,338	0,236	3,70
N2	0,030	0,024	0,38
SO2	0,010	0,003	0,05
Разом	8,485	6,370	100

Для розрахунку третього стовпчика м³ таблиці 6 необхідно:

СО₂ 1,359×22,4/44=0,692

СО 6,710×22,4/28=5,368

Н₂О 0,038×22,4/18=0,047

О₂ 0,338×22,4/32=0,236

N₂ 0,030×22,4/28=0,024

SO₂ 0,010×22,4/64=0,0035

Для розрахунку четвертого стовпчика, % таблиці 6 необхідно:

СО₂ 0,692×100/6,370=10,86

СО 5,368×100/6,370=84,27

Н₂О 0,047×100/6,370=0,74

О₂ 0,236×100/6,370=3,70

N₂ 0,024×100/6,370=0,38

SO₂ 0,003×100/6,370=0,05

Таблиця 7-Матеріальний баланс плавки

Поступило, кг		%	Одержано, кг		%
Чавуну	80,00	70,09	Стали	91,406	80,08
Скрапу	20,00	17,52	Корольків	0,850	0,74
Залізняку	1,500	1,31	металу у викидах	1,000	0,87
Плавикового шпату	0,300	0,26	Шлаку	10,679	9,36
Вапно	4,470	3,92	Газів	8,485	7,43
Футерування	1,100	0,96	Fe2O3 (у дим)	1,714	1,50
Техн.. кисню	6,757	5,92
Всього	114,127	100	Всього	114,134	100

Незв'язність що в межах допустимого.

Допустимо до 0,20%

---

Додаток 2

Данні для розрахунку матеріального балансу конверторної плавки

Варіант	Доля чувуну	Зміст чавуну, %					Доля скрапа	Зміст скрапа, %
		С	Мn	Si	S	P		С	Мn	Si	S	P
1	75	4,10	1,56	0,7	0,13	0,05	25	0,20	0,42	0,23	0,04	0,03
2	74	4,11	1,55	0,71	0,14	0,05	26	0,21	0,44	0,22	0.04	0,03
3	73	4,09	1,53	0,72	0,14	0,06	27	0,22	0,44	0,22	0,04	0,03
4	72	4,09	1,48	0,73	0,13	0,06	28	0,20	0.43	0,23	0,04	0,03
5	71	4,12	1,54	0,74	0,14	0,05	29	0,16	0,44	0,24	0.04	0,03
6	70	4,11	1,55	0,65	0,13	0,06	30	0,19	0,45	0,25	0,04	0,03
7	69	4,09	1,56	0,66	0,13	0,05	31	0,19	0,46	0,26	0,04	0,03
8	68	4,14	1,56	0,69	0,13	0,06	32	0,17	0,47	0,24	0,04	0,03
9	65	4,13	1,58	0,68	0,12	0,05	35	0,18	0,48	0,24	0,04	0,03
10	75	4,12	1,59	0,69	0,13	0,06	25	0,19	0,49	0,23	0,04	0,03
11	74	4,12	1,55	0,65	0,13	0,05	26	0,18	0,50	0,25	0,03	0,03
12	73	4,13	1,56	0,71	0,12	0,05	27	0,16	0,51	0,24	0,03	0,03
13	72	4,12	1,57	0,69	0,13	0,05	28	0,19	0,52	0,22	0,03	0,03
14	71	4,12	1,57	0,68	0,13	0,06	29	0,19	0,53	0,23	0,03	0,03
15	70	4,12	1,57	0,65	0,12	0,05	30	0,19	0,49	0,24	0,03	0,03
16	69	4,13	1,58	0,66	0,13	0,05	31	0,17	0,44	0,21	0,04	0,03
17	68	4,13	1,49	0,66	0,13	0,06	32	0,18	0,45	0,22	0,04	0,03
18	65	4,14	1,60	0,67	0,12	0,05	35	0,18	0,44	0,23	0,04	0,03
19	75	4,14	1,58	0,68	0,13	0,05	25	0,18	0,44	0,23	0,04	0,03
20	74	4,15	1,56	0,69	0,13	0,05	26	0,19	0,45	0,25	0,04	0,03
21	73	4,15	1,55	0,69	0,12	0,05	27	0,18	0,45	0,23	0.04	0,04
22	72	4,16	1,55	0,68	0,13	0,06	28	0,18	0,46	0,23	0,041	0,04
23	71	4,16	1,60	0,66	0,12	0,05	29	0,18	0,46	0,22	0,042	0,04
24	70	4,17	1,55	0,67	0,13	0,05	30	0,17	0,46	0,23	0.043	0,04
25	69	4,15	1,55	0,68	0,13	0,06	31	0,18	0,46	0,24	0,044	0,04

---

Додаток 3

Масовий зміст елементів у сталі

Варіант	Марка сталі	Масовий зміст елементів у готовій сталі
		С	Мп	Si	S	Р
					не більш	не більш
1	Зсп	0,14- 0,20	0,40-0,65	0,15-0,30	0,050	0,040
2	5сп	0,28-0,37	0,50-0,80	0,20-0,40	0,050	0,040
3	10	0,07-0,14	0,35-0,65	0,17-0,37	0,040	0,035
4	20	0,17-0,24	0,35-0,65	0,17-0,37	0,040	0,035
5	А515-6	0,14-0,21	0,60-0,90	0,15-0,40	0,035	0,035
6	А36	0,15-О,20	0,85-1,15	0,17-0,37	0,040	0,040
7	St 37-2	0,12-0,17	0,40-0,60	0,15-0.30	0,035	0,035
S	St44-2	0,15-О,20	0,40-0,60	0,10 -0,25	0,040	0,040
9	15Г	0,12-0,19	0,70-1,00	0,17-0,37	0,035	0,035
10	St 52-3	0,15-0,20	1,2-1,60	0,35-0,55	0,030	0,035
11	17ГС	0,14-0,20	1,00-1,40	0,40-0,60	0,030	0,030
12	А	0,17-0,21	0,40-1,00	0,15-0,30	0,040	0,040
13	Е	0,13-0,18	0,70-1,40	0,15-0,30	0,040	0,040
14	D40	0,12-0,18	0,90-1,60	0,15-0,30	0,035	0,035
15	А 572-50	0,14-0,20	0,85-1,25	0,15-0,40	0,050	0,040
16	А 516-55	0,12-0,18	0,60-0,90	0,15-0,40	0,035	0,035
17	А 516-70	0.14-0.22	0,85-І,21	0,15-0,40	0,035	0,035
18	АВ/ЕН	0,12-0,18	1,20-1,60	0,17-0,50	0,040	0,040
19	А 572-65	0,14-0.23	0,90-1,30	0,15-0,40	0,050	0,040
20	А 572-60	0,14-0,25	0,90-1,30	0,15-0,40	0,050	0,040
21	А 572-42	0,14-0,20	0,85-1,25	0,15-0,40	0,050	0,040
22	LRA	О,14-0,22	0,30-0,60	0.17-0.37	0,030	0,040
23	ЗПС	0,14-О,22	0,40-0,65	0,05-0,17	0,050	0,040
24	SS400	0.14-0.22	0.40-0.60	0,17-0,37	0,030	0,030
25	30	0,27-0,35	0,50-0,80	0,17-0,37	0,040	0,035

---

Практична робота № 3

Тема: Розрахунок теплового балансу киснево-конверторної плавки.

Мета роботи: Навчитися розраховувати тепловий баланс киснево-конверторної плавки.

Справжній зразковий розрахунок теплового балансу киснево-конвертерної плавки складений для випадку роботи із застосуванням для охолоджування операції сталевого скрапу з невеликими добавками твердого окислювача (залізної руди) і призначений як навчальний посібник при виконанні курсових і дипломних робіт.

Прихід тепла

1. Фізичне тепло чавуну, тобто чавун що поступає в конвертер при температурі 1315^оС, вносить

Q₁=80[0.755×1180+218+0.92×(1315-1180)]=98648 кДж

де 80 – кількість (маса) чавуну в металошихті, кг;

0,755 – середня теплоємність твердого чавуну від 0оС до температури плавлення, кДж/кг×град;

1180 – температура плавлення чавуну, 0оС (у залежності хім. складу коливається в межах 1150-12000оС);

218 – прихована теплота плавлення твердого чавуну, кДж/кг;

0,92 – середня теплоємність рідкого чавуну, кДж/кг×град.

2. Тепло екзотермічних реакцій

С – СО₂ 0,1×34090×3,195 =10875

С – СО 0,9×10470×3,195 =30112

Si – SiO₂ 31100×0,582 =18100

Mn – MnO 7370×1,194 =8799

P – P₂O₅ 25000×0,101 =2525

S – SO₂ 9280×0.005 =46

Fe – Fe₂O₃ (у шлак)7370×0,374 =2766

Fe – FeO 4820×0,904 =4357

Fe – Fe₂O₃ (у дим) 7370×1,200 = 8844

--------------------------------------------------

Q₂ = 86414кДж

де множене – теплові ефекти, віднесені до 1 кг елементу, що окислюється, кДж/кг; множник – кількість домішок чавуну, кг, що окислюються, кг.

3. Тепло шлакоутворення

При формуванні шлаку в ньому утворюються з'єднання

(СаО)₂× SiО₂ і (СаО) ₂ × Р₂О₅ і виділяє тепло:

SiO₂ +2CaO=(CaO) ₂ × SiО₂ 2320×1,127 = 2893

Р₂О₅ + 4CaO = (CaO) ₄ × Р₂О₅ 4740×0,231 = 1095

-------------------------------------------------------------------------

Q₃ = 3988 кДж

де 2320 і 4740 – кількість тепла від витрати 1 кг оксидів на утворення з'єднання, кДж/кг;

1,247 і 0,231– маса оксидів, що утворюються, кг

Прихід тепла рівний

Q_прих= Q₁ + O₂ + Q₃

Q_прих= 98648+86414+3988=189050 кДж

Витрати тепла

1.Фізичне тепло стали, тобто сталь нагріта до 1610оС відносить тепло

Q₁=93,256×[0,70×1527 + 272 + 0,84× (1610-1527)] = 131500 кДж

де 93.256– маса рідкої сталі, корольків і викидів, кг

93.256=91,406+0,850+1,000

0,7 – середня теплоємність твердої сталі, кДж/кг×град.

1527 – температура плавлення металу, ^оС, визначається 1540-85×0,15 = 1527

де 1540 – температура плавлення чистого заліза, ^оС;

85 – зниження температури плавлення на 1% вуглецю, ^оС;

272 – прихована теплота плавлення твердої сталі, кДж/кг×град

0,84– середня теплоємкість рідкої сталі, кДж/кг×град.

2. Фізичне тепло шлаку, тобто шлак відносить тепло

Q₂ = 10,679× (1,2×1610+210) = 22874 кДж

де 10,679- маса шлаку, кг;

1,20 – теплоємність шлаку, кДж/кг×град.;

210 – теплота плавлення шлаку, кДж/кг×град.

3. Гази відносять тепло при середній температурі рівної 1500^оС (температура конверторних газів коливається в межах 1400 – 1700^оС і залежить від температури металу за час продування)

СО₂ 3548×0,692 = 2455

CO 2202×5,368 = 11820

Н₂О 2760×0,047 = 130

---