Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Апреля 2013 в 00:27, курсовая работа
Выплавка стали в кислородных конвертерах является наиболее распространенным и прогрессивным способом ее производства. Это связано с высокой производительностью агрегатов, относительной простотой их конструкции, высоким уровнем автоматизации процессов, гибкостью технологии плавки, позволяющей в сочетании с ковшевой обработкой и непрерывной разливкой получать качественную сталь различного сортамента.
Введение 5
1 Общие положения 6
2 Определение параметров плавки в конце продувки 9
3 Определение расхода лома на плавку 12
4 Расчет окисления примесей металлической шихты 14
5 Расчет количества и состава шлака 17
6 Расчет расхода дутья 21
7 Расчет выхода жидкой стали перед раскислением и составление материального баланса 22
8 Составление теплового баланса плавки и определение температуры металла 24
8.1 Приход тепла 24
8.2 Расход тепла 25
9 Расчет раскисления стали и ее химического состава 28
10 Расчет расхода материалов на всю плавку и выхода продуктов плавки 31
11 Определение удельной интенсивности продувки, продолжительности плавки и производительности агрегата 32
Список использованных источников 34
Таблица 6 – Расчет окисления примесей шихты
Расчетный показатель |
С |
Si |
Mn |
P |
S |
Всего | ||
Всего |
СО |
СО2 | ||||||
|
Содержится в шихте, кг |
3,711 |
0,681 |
0,420 |
0,152 |
0,030 |
|||
Остается после продувки, кг |
0,060 |
0,000 |
0,076 |
0,012 |
0,016 |
|||
Удаляется при продувке, кг |
3,651 |
3,286 |
0,365 |
0,681 |
0,344 |
0,140 |
0,014 |
4,776 |
Требуется кислорода, кг |
4,381 |
0,974 |
0,779 |
0,100 |
0,181 |
6,269 | ||
м3 |
3,067 |
0,682 |
0,545 |
0,070 |
0,127 |
4,388 | ||
Образуется оксидов, кг |
7,668 |
1,339 |
1,460 |
0,444 |
0,321 |
0,014 |
11,045 | |
Шлак образуется в результате окисления примесей металлической шихты и растворения неметаллических материалов. Необходимо определить количество и состав образующегося шлака.
Предварительно установим количество и состав неметаллических материалов и занесем их в таблицу 7.
В таблице 7 приведены значения величин, обычно наблюдаемые в производственной практике. Для расчета необходимо выбрать конкретные значения с использованием заданных величин так, чтобы содержание компонентов в материале в сумме составляло 100%.
Известно: расход плавикового шпата – 0,3 кг (по заданию); твердого окислителя (окатышей) – 1,5 кг (по заданию); миксерного шлака – 0,5% к массе чугуна (см.п.5) или 79,8*0,5/100 = 0,40 кг. Принимаем расход рабочего слоя футеровки конвертера на каждую плавку 0,5 кг/100кг металлошихты, что позволяет иметь стойкость футеровки около 1000 плавок.
Для выбора состава окатышей определим содержание Fe2O3 в них по заданным значениям Fe и FeO
Fe2O3 = (60 – 1,5*56/72 )*160/112 = 84%.
Расход извести будем определять расчетом по балансу оксидов СаО и SiO2. Количество и состав неметаллических материалов, необходимых для дальнейших расчетов, сведены в таблице 8.
Таблица 7 – Количество и состав неметаллических материалов, используемых в конвертерной плавке
Материал |
Расход на плавку, % |
Содержится в материале, % | ||||||
СаО |
SiO2 |
Fe2О3 |
FeO |
П.П.П.* |
Проч. |
Игого | ||
Известь |
4,0...11,0 |
80...92 |
1...5 |
— |
— |
5...10 |
5...15 |
100 |
Плавиковый шпат |
0,1...0,4 |
0...5 |
3...20 |
— |
— |
— |
75...95** |
100 |
Твердый окислитель |
0,0...1,5 |
1...14 |
4...12 |
58...90 |
1...18 |
— |
5...10 |
100 |
Футеровка конвертера |
0,2... 1,0 |
15...65 |
1...5 |
1...2 |
— |
2...20*** |
40...80 |
100 |
Миксерный шлак |
0,2...2,0 |
25...35 |
30... 40 |
0...1.5 |
5...7 |
— |
10...25 |
100 |
Окалина |
0,5…2,0 |
— |
— |
30…35 |
65…70 |
— |
— |
100 |
Мусор |
0,5…3,0 |
— |
40…50 |
— |
— |
— |
60…50 |
100 |
*) П.п.п. – потери при прокаливании извести состоят в основном из СО2, образующегося при разложении необожженного известняка.
**) Главным компонентом плавикового шпата является CaF2.
***) Содержание углерода в огнеупорном материале.
Таблица 8 – Количество и состав неметаллических материалов, используемых в расчете конвертерной плавки
Материал |
Расход на плавку, % |
Содержится в материале, % | ||||||
CaO |
SiO2 |
Fe2O3 |
FeO |
п.п.п. |
Проч. |
Итого | ||
Известь |
85,0 |
1,0 |
0,0 |
0,0 |
5,0 |
9,0 |
100 | |
Плавиковый шпат |
0,30 |
5,0 |
15,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
80,0 |
100 |
Твердый окислитель |
1,50 |
2,0 |
4,0 |
84,0 |
1,5 |
0,0 |
8,5 |
100 |
Футеровка конвертора |
0,50 |
30,0 |
3,0 |
2,0 |
0,0 |
0,0 |
65,0 |
100 |
Миксерный шлак |
0,40 |
35,0 |
40,0 |
1,0 |
6,0 |
0,0 |
18,0 |
100 |
Окалина |
1,0 |
— |
— |
30,0 |
70,0 |
— |
— |
100 |
Мусор |
1,0 |
— |
50 |
— |
— |
— |
50 |
100 |
Для расчета расхода извести, а в дальнейшем для определения количества и состава шлака, удобно составить таблицу 9. Сначала заполним все первые колонки этой таблицы, включая колонку "Итого".
Расход извести определим по формуле:
где Gиз – расход извести, кг/100 кг металлошихты;
В – основность шлака;
– поступление в шлак SiO2 из всех источников, кроме извести, кг;
– то же, СаО, кг;
– содержание СаО в извести, %;
– то же, SiO2, %
Основность шлака обычно изменяется в пределах 2,5...4,0 (чаще всего 3,0...3,5). Для более глубокого удаления серы и фосфора стремятся иметь максимальную основность, но не приводящую к ухудшению жидкоподвижности шлака. Принимаем В = 3,5.
Теперь можно заполнить колонку "Вносится известью" в таблице 9
Таблица 9 – Расчет количества и состава шлака
Компоненты |
Вносится, кг |
Состав шлака, % | |||||||
металлической шихтой |
окатышами |
футеровкой конвертора |
миксерным шлаком |
плавиковым шпатом |
Итого |
известью |
всего | ||
CaO |
0,000 |
0,030 |
0,150 |
0,140 |
0,015 |
0,335 |
6,005 |
6,340 |
38,8 |
SiO2 |
1,460 |
0,060 |
0,015 |
0,160 |
0,045 |
1,741 |
0,071 |
1,811 |
11,1 |
Прочие |
0,578 |
0,127 |
0,325 |
0,072 |
0,240 |
1,342 |
0,636 |
1,978 |
12,1 |
Итого |
2,039 |
0,217 |
0,490 |
0,373 |
0,300 |
3,419 |
6,711 |
10,130 |
62,0 |
FeO |
0,000 |
0,023 |
0,000 |
0,024 |
0,000 |
0,047 |
0,000 |
4,411 |
27,0 |
Fe2O3 |
0,000 |
1,261 |
0,010 |
0,004 |
0,000 |
1,275 |
0,000 |
1,797 |
11,0 |
Итого |
0,000 |
1,283 |
0,010 |
0,028 |
0,000 |
1,321 |
0,000 |
6,209 |
38,0 |
Всего |
2,039 |
1,500 |
0,500 |
0,401 |
0,300 |
4,740 |
6,711 |
16,338 |
100 |
Для заполнения оставшихся двух колонок таблицы 9 необходимо определить уровень концентрации оксидов железа в шлаке. Содержание оксидов железа в шлаке не имеет прямой связи с их количеством в шихтовых материалах, а зависит, в первом приближении, от содержания углерода в металле и удельного расхода дутья снизу (таблица 10).
Таблица 10 – Содержание оксидов железа в шлаке (%): числитель – FeO, знаменатель – Fe2O3
|
Удельный расход инертного газа снизу, м3/т |
Содержание углерода в металле в конце продувки, % | ||
< 0,10 |
0,10...0,25 |
>0,25 | |
0 |
22...32/8...14 |
17...22/6...8 |
12...17/5...7 |
0,75 |
20...30/6...12 |
15...20/4...6 |
10...15/3...5 |
1,5 |
18...28/4...10 |
13...18/2...4 |
8...13/ 1...3 |
В процессе продувки оксиды
железа поступают в шлак при окислении
железа металлического расплава кислородом
дутья и при растворении
Для упрощения расчетов условно будем считать, что все оксиды железа, поступающие в конвертерную ванну с неметаллическими материалами, полностью разлагаются на железо, переходящее в жидкий металл, и кислород, участвующий в окислении примесей. В то же время оксиды железа шлака образуются за счет окисления железа металлического расплава кислородом дутья.
По данным таблицы 10 принимаем FeO=27% и Fe2O3=11%. Записываем эти значения в последнюю колонку таблицы 9. На все остальные оксиды шлака в количестве 10,13 кг приходится 100 – (27 + 11) = 62%. Отсюда определяем общее количество шлака:
10,13*100/62 = 16,33 кг.
Далее заполняем все оставшиеся колонки и строки таблицы 9.
В качестве дутья для продувки металла сверху используем технически чистый кислород с содержанием 99,5% кислорода. Расход дутья определим по балансу кислорода, учитывая, что кроме дутья; кислород поступает в ванну при разложении оксидов железа неметаллических материалов, а расходуется не только на окисление примесей металла, но и на дожигание части СО до СО2, окисление железа, а также частично растворяется в металле и теряется в газовую фазу в начале продувки.