Технологический расчёт доменной плавки

 Министерство образования и науки

Российской Федерации

 

ГОУ ВПО Липецкий государственный  технический университет

 

Кафедра металлургии

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По курсу «Теория и технология доменного процесса»

По теме «Технологический расчёт доменной плавки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Задание 

Рассчитать доменную плавку в условиях ОАО «НЛМК» на печи объёмом 3200 м³ для выплавки передельного чугуна марки П-2 с использованием природного газа, конвертерного шлака в качестве шлакообразующего и содержанием Fe в рудной части не менее 58 %.

 

Содержание 

Исходные данные
1.1 Исходные условия плавки
1.2 Составление балансового  уравнения по выходу чугуна
1.3. Уравнение по балансу  основных и кислых оксидов
1.4 Составление уравнения теплового баланса
1.5 Решение балансовых  уравнений
Поверочные  таблицы чугуна и шлака
1.6. Свойства шлака
2. Расчёт состава и  количества колошникового газа
3. Материальный баланс  доменной плавки
4. Тепловой баланс  доменной плавки.
5. Основные элементы технологии доменной плавки на печи объмом 700 м3.

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

 

Исходные данные

1. Доменная печь –  ДЦ №2 ОАО «НЛМК»: V=3200м³,

2. Агломерат - аглофабрика  ОАО «НЛМК» 4-я машина

 

Исходный химический состав шихтовых материалов

Материал	Fe	FeO	CaO	SiO2	MgO	Осн.	Mn	Al2O3	Fe2O3
Агломерат (80%)	58,29	12,4	8,4	7,51	1,57	1,12	0,08	0,71	69.5
Окатыши (20%)	65.65	2.48	0.21	5.2	0.38	-	-	0.28	91.04
Железорудная смесь
Флюс	20.7	15.62	44.35	14.4	3.71	-	-	3.69	12.21
Зола кокса	6.47	-	5.59	49.62	2.25	-	0.083	24.66	9.24

 

 таблица  1

Материал	S	Zn	MnO	P	K2O	Na2O	C
Агломерат (80%)	0.02	0.011	-	-	-	-	-
Окатыши (20%)	0.01	0.004	0.09	-	0.045	0.093	0.12
Железорудная смесь
Флюс	0.08	0.004	2.36	-	0.063	0.091	2.4
Зола кокса	1.18	-	0.04	0.46	1.65	1.52	-

 

3. Марка чугуна – П2

Качество кокса:

W      A      V      S

0.9   12.4   0.8    0.46

 

 

 

 

Таблица 2

Химический состав шихтовых материалов

Материал	Feобщ	Mn	P	S	FeO	Fe2O3	SiO2	CaO	MgO
Агломерат (80%)	58.29	0.08	-	0.02	12.37	69.334	7.492	8.38	1.566
Окатыши (20%)	65.65	0.07	-	0.01	2.484	91.184	5.208	0.21	0.381
Железорудная смесь	59.762	0.078	-	0.018	10.393	73.704	7.035	6.746	1.329
Флюс	20.7	1.82	-	0.08	16.154	12.628	14.892	45.866	3.837
Кокс	0.8	0.01	0.057	0.46	1.056	1.157	6.18	0.7	0.28

 

Продолжение таблицы 2

Материал	Al2O3	MnO	P2O5	SO3	С	К2О	Na2O		f
Агломерат (80%)	0.708	0.1	-	0.05	-	-	-	100
Окатыши (20%)	0.28	0.09	-	0.025	0.12	0.045	0.093	100
Железорудная смесь	0.622	0.089	-	0.045	0.024	0.009	0.019	100
Флюс	3.816	2.441	-	0.207	2.4	0.065	0.094	100
Кокс	3.078	0.005	0.13	0.174	86.34	0.2	0.19	100	0,9

 

1.1.2 Коэффициенты распределения  элементов

При выплавке конвертерного  чугуна рекомендуется принять коэффициенты распределения элементов между чугуном, шлаком и газом

Таблица 3

Распределение элементов (в долях еденицы)

Элемент	Чугун η	Шлак μ	Газ λ
Железо	0,998	0,002	0	1,0
Марганец	0,600	0,400	0	1,0
Фосфор	1,000	0	0	1,0
Сера	0,040	0,920	0,040	1,0

 

1.1.3. Состав чугуна. Содержание  в чугуне кремния (в зависимости  от указанного в задании способа передела чугуна в сталь) и серы (в зависимости от содержания серы в коксе) принимается в соответствии с ГОСТ 805-69.

Содержание в чугуне фосфора и марганца рассчитать по балансовым уравнениям:

Здесь – содержание фосфора, марганца и железа в чугуне, % принимаем =94%;

– количество фосфора, вносимого  коксом, флюсом и другими добавками, принимаем  = 0,02%;

– содержание железа и марганца в железорудной смеси, %;

– коэффициент перехода марганца в чугун.

Содержание углерода в передельном  чугуне принимаем  = 4,7%.

                                         

Состав чугуна, %: Si=0,5; Mn=0,07; P=0,02; S=0,02; С=4,7; Fe=94,66.

1.1.4. Основность доменного  шлака. Основность шлака по  соотношению в нём  принимается в зависимости от содержания серы в коксе. Принимаем основность равной 1,05.

1.1.5. Температура горячего дутья  принимаем в пределах 1100-1400⁰С, принимаем T_дут=1150⁰С.

1.1.6. Содержание кислорода в дутье – 0,30 .

1.1.7. Расход природного  газа в зависимости от степени  обогащения дутья кислородом можно принять в пределах 80 – 150 чугуна, т.е.  0,3–0,6 . Расход газа принимаем 140

Таблица 4

Состав природного газа, %

93,5	4,0	1,0	0,5	0,8	0,2	100

 

1.1.8 Количество газов,  выделяющихся из кокса находим  по таблице

Таблица 5

Состав летучих веществ  кокса и содержание их в коксе

Состав газа	СО2	СО	СН4	Н2	N2	∑
% (вес)	13,2	24,1	0,9	39,5	22,3	100
кг/100 кг кокса	0,11	0,22	0,01	0,35	0,20	0,90

 

1.1.9 Влажность дутья  принимаем равной 1,0%

1.1.10 Степень прямого восстановления  =0,55

1.1.11 Температуру колошникового  газа для комбинированного дутья  содержащего не более 45 % кислорода, можно рассчитать по эмпирической формуле

Здесь – температура колошника при применении обычного атмосферного дутья . Принимаем =230 °C.

П – расход вдуваемого топлива, м³/кг чугуна

Е – характеристика вдуваемого топлива, определяется по формуле

Для природного газа принимаем E=2.

                °C

1.1.12 Теплосодержание  чугуна и шлака. Теплосодержание  зависит от сорта выплавляемого чугуна и принято равным: а) для передельного чугуна ( ) – 1260 кДж/кг; б) для шлака ( )– 1880 кДж/кг 

1.1.13  Тепловые потери  = 840 кДж/кг чугуна

1.2 Составление балансового уравнения  по выходу чугуна

Выход чугуна из компонентов шихты  рассчитывается по формуле, (кг/кг материала):

Здесь Fe, Mn, P – содержание железа, марганца и фосфора в данном материале

- коэффициенты перехода железа, марганца, фосфора в чугун, доли  единиц;

- содержание кремния, серы и углерода в чугуне, %.

Таблица 6

Выход чугуна, кг/кг материала

Показатели	Агломерат	Флюс	Кокс
	58.173	20.659	0.798
	0.048	1.092	0.006
	-	-	0.057
	58.221	21.751	0.861
	5.22	5.22	5.22
	0.614	0.229	0.009

 

Уравнение материального баланса  по выходу чугуна: