Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Декабря 2012 в 19:29, курсовая работа
Цель работы– разработать технологию производства стали марки 17ГС1 в 280 т кислородном конвертере.
Метод достижения – расчет агрегата, фурмы, выбор технологии производства.
Приведены выбор и расчеты: 280-т кислородного конвертера, кислородной фурмы, материального и теплового балансов плавки, раскисления и легирования стали, выбор системы охлаждения и очистки конвертерных газов, технологии выплавки стали марки 17Г1С, расчет длительности плавки и производитеьности агрегата.
Введение 5
1 Выбор и расчет геометрических размеров кислородного
конвертера емкостью 280 т 6
2 Материальный и тепловой балансы конвертерной плавки
на сталь марки 17Г1С 10
3 Расчет раскисления стали марки 17Г1С 18
4 Выбор и расчет геометрических размеров наконечника
кислородной фурмы 22
5 Выбор системы охлаждения и очистки конвертерных газов 26
6 Определение продолжительности периодов и длительности
плавки, производительности кислородного конвертера 28
7 Особенности выплавки стали марки 17Г1С 29
Перечень ссылок 31
Содержание углерода перед раскислением должно быть не более нижнего предела углерода в готовой стали, так как углерод может быть внесен в сталь во время раскисления и обработки в стальковше. В случае, если содержание углерода в стали допускается не более какой-либо величины, то его содержание перед раскислением должно быть на 0,04 - 0,06 % меньше этой величины.
Марганец
Содержание марганца перед раскислением рассчитывается по формуле
где Mnчуг и Mnскр – соответственно содержание марганца в чугуне и скрапе, %
(%FeO) – содержание FeO в конечном шлаке.
Кремний
В основном процессе кремний окисляется практически полностью и в конце продувки его содержание снижается до следов. Поэтому для практических расчетов содержание кремния перед раскислением может быть принято равным нулю.
Фосфор
12
При переделе низкофосфористых чугунов, содержащих не более 0,2 % [Р], содержание фосфора перед раскислением может быть определено по формуле
где [С]п.р. - содержание углерода перед раскислением.
Сера
где и – соответственно содержание серы в чугуне и скрапе.
Химический состав металла перед раскислением, %
Материал |
С |
Si |
Mn |
P |
S |
Металл перед раскислением |
0,135 |
0 |
0,17 |
0,0185 |
0,01675 |
расчет материального и теплового балансов
Расчет ведем на 100 кг металлической шихты.
Обозначим расход скрапа через Х %, тогда расход чугуна составит (100-Х) %.
Вносят в шихту, кг:
C…… (100-Х) 0,0444 = 4,44– 0,0444X 0.0023X
Si...…. (100-Х) 0.005 = 0.5 – 0.005X 0.0004X
Mn..... (100-Х) 0.0094 = 0.94 – 0.0094X 0.0055X
P....…. (100-Х) 0.0012 = 0.12 – 0.0012X 0.0003X
S1)… (100-20)*0.00033 = 0.0264 × 20*0.00035 = 0.007
1)В первом приближении принимаем расход скрапа 20 % (только при расчете серы)
Средний состав шихты, кг:
C 4.44 – 0.0444X + 0.0023X = 4.44 – 0.0421X
Si 0.5 – 0.005X + 0.0004X = 0.5 – 0.0046X
Mn 0.94 – 0.0094X + 0.0055X = 0.94 + 0.0039X
P 0.12– 0.0012X + 0.0003X = 0.12 – 0.0009X
S 0.0264 + 0.007 = 0.0334
Удаляется примесей (предполагается выход стали 90 %), кг
C 4.44 – 0.0421X – 0.135*09 = 4,3185 – 0.0421X
Si 0.5 – 0.0046X
Mn 0.94 – 0.0030X – 0.17*0.9 = 0.787 – 0.0039X
P 0.12– 0.0011X – 0.0185*0.9 = 0.10335 – 0.0009X
12
S 0.0334 – 0.01675*0.9 = 0.01832
Fe в дым.………………… 1.5000
Примеси |
Масса примесей, кг |
Расход кислорода, кг |
C ®CO21) |
0.43185– 0.00421X |
(0.43185 – 0.00421X)*32/12 = 1.1516 –0.01123X |
C ®CO |
3.8866 – 0.03789X |
(3.8866 – 0.03789X)*16/32 = 5,1822 –0.05052X |
Si ®SiO2 |
0.5 – 0.0046X |
(0.5 – 0.0046X)*32/28 = 0,57143 – 0.00526X |
Mn ®MnO |
0.787 + 0.0039X |
(0.787 + 0.0039X)*16/55 = 0.22895 + 0.00113X |
P ®P2O5 |
0.10355 – 0.0009X |
(0.10355 – 0.0009X)*80/62 = 0.13335 – 0.00116X |
S ®SO22) |
0.00275 |
0.00275*32/32 = 0.00275 |
Fe ®Fe2O3 |
1.5000 |
1.5 * 48/112= 0.64286 |
Итого |
7.90535 – 0.06703X |
1)Принято, что до СО2 окисляется 10 % углерода.
2)Принято, что 15 % серы окисляется до SО2
3)При переходе 0,018 кг серы в шлак высвобождается 0,009 кг кислорода, что учитывается в итоге.
Масса окислов составит, кг:
CO2 0,43185 – 0.00421X + 1.1516 – 0.01123X = 1.58345 – 0.01544X
CO 3.8866 – 0.003789X + 5,1822 – 0.05052X = 9,0688 – 0.08841X
SiO2 0.5 – 0.0046X + 0,5714 – 0.00526X = 1,0714 - 0.00986X
MnO 0.787 + 0.0039X + 0.22895 + 0.00113X = 1,0159 + 0.00503X
P2O5 0.10335 – 0.0009X + 0.13335 – 0.00116X = 0.2367 – 0.00206X
SO2......
Fe2O3(в дым)
Источники |
Из Fe2O3, кг |
Из FeO, кг |
Футеровка |
0.3*0.015*0.7 = 0.00315 |
– |
Плавиковый шпат |
0.2*0.02*0.7 = 0.0028 |
– |
Cумма |
0,00595 |
|
Содержится в шлаке |
0,04701*L*0.7 = 0.033L |
0.14125*L*0.78=0.1109L |
Окисление железа |
0.039L – 0.0049 |
0.1109L |
13
Расходы футеровки и разжижителя берутся из начальных условий, содержание оксидов железа в шлаке рассчитывается по вышеприведенным формулам.
Всего окислится железа для образования оксидов шлака L:
0.033L – 0.00595 + 0.1109L = 0.1439L – 0.00595
Выход стали составляет
100 – 7,227 + 0.0437X – 0.1439L + 0.00595 = 92,778 + 0.0437X – 0.1439L
Затрачивается кислорода на окисление железа, идущего для образования шлака, кг
Fe®Fe2O3 (0.033L – 0.00595) * 48/112 = 0.0141L – 0.00255
Fe®FeO _____________ 0.1109L *16/56 = 0.0317L__
Итого
Всего требуется кислорода на окисление примесей
7.90535 – 0.06703X + 0.0458L –0.00255 = 7.9028 – 0.06703X + 0.046L кг
Расход газообразного кислорода
(7.9028 – 0.06703X + 0.046L ) *22.4/32 = 5.532 – 0.0469X + 0.0322L м3
Расход кислорода с учетом усвоения 95 %
(5.532 – 0.04695X + 0.0332L)/0.95 = 5.823 – 0.04939X + 0.0339L м3
Количество не усвоенного кислорода
0.2911 – 0.00247X + 0.0017L м3
Расход технического кислорода
(5.823 – 0.04939X + 0.0339L)/ 0.995 = 5.852 – 0.04964X + 0.0341L м3
Количество азота
0.02926 – 0.00025X + 0.0002L м3
Масса неусвоенного кислорода
0.4159 – 0.00353X + 0.00249L кг
Масса азота, вносимого кислородом
0.03656 – 0.00031X + 0.00025L кг
Масса технического кислорода, кг:
7.9027 – 0.06703X + 0.046L
0.4159 – 0.00353X + 0.002429L
0.03657 –0.00031X + 0.00025L
8.355 – 0.07087X + 0.04868L
Расход извести обозначим через Y. Расход футеровки принят 0.3 кг,
15
Поступит SiO2 из материалов, кг:
металлической шихты 1.0714 – 0.00986X
футеровки
плавикового шпата 0.2*0.02 = 0.004
извести
Поступит Al2O3 из материалов, кг:
футеровки
плавикового шпата 0.2 * 0.0020 = 0.0004
извести_______________________
Поступит MnO при окислении Mn металлошихты, кг:
Поступит MgO из материалов, кг:
футеровки 0.3 * 0.4050 = 0.1215
извести_______________________
Поступит CaO из материалов, кг
футеровки
плавикового шпата 0.2 * 0.003 = 0.0006
извести_______________________
Поступит P2O5 из металлошихты, кг
Поступит СаF2 из плавикового шпата, кг
Составляем формулу для определения количества шлака
SiO2 1,078 – 0.0098X + 0.002Y
Al2O3 0.0019 + 0.005Y
MnO 1,015 + 0.00503X
MgO 0.1215 + 0.14Y
CaO 0.1692 + 0.795Y
P2O3 0.236 – 0.00206X
CаF2 0.1900
FeO 0.14122
L
Fe2O3_________________________
L = 3.491 – 0.00849X + 1.24Y (I уравнение)
Составляем 2-е уравнение при основности шлака 3,5
0.725Y + 0.0345X = 3,6053 (2 уравнение)
Газы |
кг |
м3 |
СО2 |
1.58345 – 0.01544X + 0.04Y |
0.80612 – 0.00785X + 0.02036Y |
CO |
9,068 – 0.08841X |
7,255 – 0.07073X |
H2O |
0.0150X |
0.0186X |
O2 |
0.4159 – 0.00352X + 0.00243L |
0.2926 – 0.002519X + 0.00173L |
N2 |
0.03657 – 0.00031X + 0.00025L |
0.02926 – 0.000248X + 0.0002L |
SO2 |
0.00549 |
0.002 |
3-е уравнение составим из теплового баланса:
1. Физическое тепло чугуна
Q1 = [0,178×1200+52+0,2(1335-1200)] * (100 - X) = 29660- 296,6X, ккал,
где 1200 – температура плавления чугуна, 0С;
1335 – температура чугуна, 0С;
0,178 и 0,2 – соответственно, средняя
теплоемкость твердого и
52 – скрытая теплота плавления чугуна, ккал/кг.
2. Тепло экзотермических реакций, ккал
C-СО2 8137(0.43185– 0.00421X) = 3531,96 – 34,256X
C-CO 2498(3.886 – 0.0378X) = 9708,86 – 94,649X
Si-SiO2 7425(0.5 – 0.0046X) =3712,5 – 34,155X
Mn-MnO 1758(0.787 + 0.0039X) = 1383,546 + 6,8562X
P-P2O5 5968(0.1034 – 0.0009X) = 616,79 – 5,3712X
Fe-Fe2O3(ш) 1758(0.033L – 0.00595) = -10,46 + 58,014L
17
S-SO2 .... 2216×0.0027 = 6.091
Fe-FeO (шл) 1150*0.1109L
Fe-Fe2O3 (дым) 1758×1.5= 2637
3. Тепло шлакообразования, ккал:
554 × (0.5 – 0.0046X) *× 60/28= 593,57 –5,46X
1132× (0.1034 – 0.0009X) *142/62= _267,95 – 2.334X
Приход тепла равен
Qприх = 52089,8064 – 465,97X + 185,549L
1. Физическое тепло стали, ккал
Q1 = [0,167*1500+65+0,2(1618.- 1500)] × (92,778 + 0.0437X – 0.14339L) =
= 31464,99 + 14,82X – 48.802L
где 1500 – температура плавления стали, 0С;
1625.– температура стали на выпуске, 0С.
2. Физическое тепло шлака, ккал
Q2 = (0,298*1625+50)(3.4912 – 0.00849X + 1.21014Y) =
=.1858,105 – 4,5209X + 660,031Y
где 1625.– температура шлака на выпуске, 0С.
3. Тепло, уносимое газами при 1450 оС, ккал
СО2 814× (0.80612 – 0.00785X + 0.02036Y) = 656,182 –6,397X + 16.576Y
CO 506× (7,255 – 0.07073X) = 3671,07 – 35,788X
H2O 632× 0.01867Y = 11.797Y
O2 528× (0.297 – 0.00252X + 0.00173L) = 156,867 – 1,3305X + 0.916L
N2 499× (0.02926 – 0.000248X + 0.0002L) = 14.601 – 0.124X + 0.099L
SO2
4. Частицы Fe2O выносят тепла Q4 = 1020 ккал
Информация о работе Выплавить сталь марки 17Г1С в кислородном конвертере емкостью 280т