Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Декабря 2013 в 17:47, курсовая работа
Плавка состоит из следующих периодов: 1) заправка печи; 2) загрузка шихты; 3) плавление; 4) окислительный период; 5) восстановительный период; 6) выпуск стали. Заправка печи. Заправка — это исправление изношенных и поврежденных участков футеровки пода. После выпуска очередной плавки с подины удаляют остатки металла и шлака. На поврежденные места подины и откосов забрасывают магнезитовый порошок или же магнезитовый порошок, смешанный с каменноугольным пеком (связующим). Длительность заправки 10-15 мин.
Загрузку шихты ведут бадьями или корзинами, а в некоторых старых печах небольшой емкости - завалочными машинами.
=3382,476-3009,05=373,425 кг
Масса оксидов железа в шлаке равна 373,425 кг, из которых 93,356 кг Fe2O3 (0,25) и 280,069 кг FeO (0,75).
Основность шлака:
Где (CaO) – содержание CaO в шлаке, %
(SiO2) – содержание SiO2 в шлаке, %
С учетом того, что окислится железа, кг:
ДоFе2О3 93,356 кг
До FeO 280,069 кг,
поступит железа из металла в шлак (кг):
где mFe2O3 - масса Fe2O3, кг;
m FeO - масса FeO, кг;
112 и 56 - молекулярная масса железа в Fe2O3и FeO соответственно;
160 и 72- молекулярная масса Fe2O3 и FeO соответственно.
, кг
Выход годного с учетом металла, скачиваемым шлаком (кг):
где UK - масса выгоревших примесей за всю плавку, определяется, как сумма выгоревших примесей за период расплавления и окислительный период плавки, кг; тFeшл - потери железа на образование оксидов железа в шлаке, кг; тFс(уилш) — количество железа, уносимого шлаком, кг (принимаем 0,5 % от тш)
Мгодн.=128,473-3998,081-283,
Расход кислорода на окисление железа:
Вo2(Fe) = (93,356 – 93,356*112/160) + (280,0695-280,069*56/72) =90,24кг. Расход кислорода на окисление всех примесей:
где - расход кислорода на окисление примесей.
Bо2 = 2247,07+90,24 = 2337,31 кг.
Принимаем, что количество кислорода, вносимого воздухом 80 %. техническим кислородом вносится 20 % .
Принимая коэффициент усвоения кислорода равным 0,9, определим потребное количество кислорода:
или
Количество неусвоенного кислорода:
Кислороду, вносимому воздухом, сопутствует азот в количестве (кг или м3)
где 77 и 23 - соответственно массовая доля азота и кислорода в воздухе.
VN2 = 2597,01*0.8*77/23= 6955,47 кг или 4868.83 мэ.
При определении количества выделяющихся газов необходимо учесть образование СО и CO2 (в отношении 70 и 30 %) при горении углерода электродов. Согласно практическим данным, расход электродов на плавку составляет 4-7 кг/т, причем ~ 60 % расходуется в период расплавления. Расход электродов на плавку составляет Рэл = 3-4 кг/т стали. Принимаем 3,4 кг/т стали. С учетом массы завалки расход электродов 340*1,28473 = 436,81 кг.
С образованием СО сгорает 0,7 Рэл кг С и образуется 0,7Рэл*28/12 СО.
С образованием СО2 сгорает 0,3 Рэл кг С и образуется 0,3Рэл*44/12 СО2.
С образованием СО сгорает 305,761 кг С и образуется 713,456 кг СО.
Для горения углерода электродов требуется кислорода:
Окисление углерода электродов происходит кислородом, подсасываемым в печь, которому сопутствует азот в количестве:
Таблица 4. Состав выделившихся газов.
кг |
% | |
со2 |
440,920+480,491=921,411 |
7,65 |
со |
654,699+713,456=1368,155 |
11,36 |
O2 |
259,7 |
2,16 |
N2 |
6955,47+2534,733=9490, |
78.83 |
Всего |
12039,469 |
100,0 |
Теперь по расчетам материального баланса и процесса горения газа можно определить состав и количество Fyx выделяющихся газов и составить материальный баланс периода расплавления.
Таблица 5 Материальный баланс плавки
Поступило |
кг |
Получено |
кг | |
Феррохром |
610 |
Шлак |
3009,425 | |
Ферромарганец |
350 |
Потери мет. со шлаком |
642,365 | |
Лом |
115300 |
Металл |
120337,55 | |
Известь |
1995 |
Уходящие газы |
||
Кокс кусковой |
600 |
СО |
1368,155 | |
Электроды |
436,81 |
СО2 |
921,411 | |
Болото: |
N2 |
9490,203 | ||
- шлак |
0 |
O2 |
259,7 | |
металл |
0 |
Fe2O3 (в дым) |
1376,496 | |
Тех. Кислород |
46746 |
|||
Воздух |
5194,02 |
|||
ВСЕГО |
134134 |
ВСЕГО |
137405 |
Невязка: 2,3. %.
Определение геометрических параметров.
Основными геометрическими параметрами ДСП являются:
Объем ванны до откосов включает в себя объемы металла Vм, шлака Vш и дополнительный Vд, т.е.
Vв= Vм + Vш + Vд.
Если плотность жидкого металла ,а емкость печи М, то
Диаметр зеркала жидкого металла определяется из соотношения
где Dм- диаметр зеркала жидкого металла, мм;
Vм-объем жидкого металла, ;
С- коэффициент, зависящей от отношения диаметр зеркала металла к глубине ванны по металлу. Коэффициент С определяется по формуле: С= 0,875+0,042* , где . =4,5…5,5. Принимаем =5
С=0,875+0,042*5=1,085
Глубина ванны по жидкому металлу
где Нм-глубина ванны жидкого металла.
.
Глубина сферического сегмента
Над жидким металлом в
ванне предусмотрено
Vш=(0,1…0,2)*VM ,
Vш =0.1*13.98=1.398
Vш =0.2*13.98=2.792
Принимаем Vш =2,1
Высота слоя шлака определяется из выражения
где 0,785- эмпирический коэффициент
1000- переводной коэффициент
Уровень порога рабочего окна принимается на уровне шлака или 20…40 мм выше h’=0…40мм.
Уровень откосов рекомендуется принимать на 30…70 мм выше уровня порога рабочего окна во избежание размыва шлаком основания футеровки стен h”=30…70 мм.
Объем от уровня шлака до уровня верха откосов называется дополнительным. Обычно он составляет 10…15% от объема металла.
Глубина ванны до уровня откосов печи равна
Нв = Нм +Нш + h’+ h”
Нв=1050,556+96,95+20+50=1247,
Диаметр рабочего пространства дуговой печи на уровне порога рабочего окна и на уровне откосов соответственно равны
Dп=Dм+ 2*(Hш + h’), мм
где Dп- Диаметр рабочего пространства на уровне порога рабочего окна, мм
Dп=5252,78+2*(96,95 + 20)=5485,9 мм
Do= Dп +2*h”, мм,
где Do- Диаметр рабочего пространства на уровне откосов, мм,
Do=5485,9+2*50=5585,9 мм.
Высота конической части ванны hк равна
hк= Нм-Нс,мм
hк=1050,556-141,825=908,731 мм.
Тогда диаметр основания шарового сегмента Dc находится из выражения
Dc=Dм-2* hк, мм
Dc=5252,78-2*908,731=3436 мм.
При емкости печи 100 т. доля Нпл от Dотк принимается 0,38…0,34.
Выше откосов стены делаются наклонными под углом 15…30 к вертикали. При таком наклоне их можно заправлять. В этом случае также увеличивается стойкость огнеупорной кладки, так как по высоте стен увеличивается расстояние от дуг и уменьшается плотность теплового потока на верхний пояс.
Высота наклонной части стен Нн составляет
Нн=(0,25…0,33)*( Нпл - h”), мм
Нпл=0,36*5585=2011 мм.
Нн=0,29*(2011-50)=568,5 мм.
Высота цилиндрической части стен
Нц= Нпл – Нн, мм.
Нц=2011-568,5=1443 мм.
Диаметр стен определяется по формуле
где - угол наклона стен по вертикали.
Конструкция футеровки ДСП
Энергетический баланс.
3.Расчет теплового баланса .
Полное тепло Q’1 определяется как сумма тепла, необходимого для нагрева до температуры плавления ,для расплавления и перегрева до заданной температуры Ме и шлака ,т.е.:
где Мзагр – масса скрапа , загружаемого в печь, кг;
С1 – средняя теплоемкость металла в интервале от температуры загружаемого скрапа tзагр до tпл – температуры плавления, кДж/кг.К;
С2 – средняя теплоемкость металла в интервале температур от tпл до заданной температуры перегрева tпер, кДж/кг.К;
qм – скрытая теплота Ме, кДж/кг.
Принимаем, что завалка состоит из малоуглеродистого и среднеуглеродистого стального лома с температурой tзагр=20 С. Температура плавления tпл=1440 С. Теплоемкость лома С1=0,658 кДж/кг.К
Скрытая теплота плавления Ме qм=284 кДж/кг.
Теплоемкость жидкого Ме С2=0,836 кДж/кг.К
При совмещении периода расплавления с началом окислительного периода Ме обычно перегревают примерно на 50 С выше температуры плавления.
Определяем удельную
энергию для нагрева и
Для упрощения расчетов среднюю удельную теплоемкость шлакообразующих материалов и расплавленного шлака можно принять равной Сшл=1,225 кДж/кг.К. Скрытая теплота плавления шлака qшл=209.
Принимая температуру
шлака в конце периода
=1,225*(1490-20)+209=2009,75 кДж/кг.
С учетом угара Куг =4,5% масса загружаемого в печь скрапа должна составлять по формуле
где М – масса получаемого жидкого металла, кг;
Куг – угар-масса угорающего металла по отношению к массе загружаемого в печь скрапа, %.
Количество шлака в период расплавления принимаем равным 6% массы метало завалки.
Мш=0,06* Мзагр
Мш=0,06*102020,87=6121
Энергия, необходимая для нагрева, расплавления скрапа перегрева расплавленного металла
Энергия, необходимая для нагрева, расплавления и перегрева шлака :
Суммарная полезная энергия периода расплавления
Удельные тепловые потоки определяем раздельно для стены , свода и подины.
В соответствии с конструкцией футеровки ДСП стена имеет при равных по высоте участка разной толщины: 460 мм на нижнем, 330 мна среднем и 300 мм на верхнем участке. Материал огнеупорной кладки – магнезитохромит. Демпферный слой засыпки толщиной 40 мм в расчет не вводим, полагая что его тепловым сопротивлением можно пренебречь.
Определим удельный тепловой поток нижнего участка стены при толщине равной
Коэффициент теплопроводности магнезитохромитового кирпича . Температура внутренней поверхности огнеупорной кладки принимаем равной t1 = 1600C, температуру окружающего воздуха tв = 20С. Температурой внешней поверхности кладки задаемся в первом приближении =350С и для этих условий определяем коэффициент теплопроводности.
Тепловой поток через стенку толщиной в первом приближении составляет
где =31,35 Вт/м К – коэффициент теплоотдачи с поверхности кожуха.
Уточняем температуру t’2 по формуле
Относительная погрешность равна
Поэтому для расчета удельного теплового потока во втором приближении принимаем t’2 =330С
При этих условиях
Проверяем t”2
Для среднего участка стены при толщине огнеупорной кладки задаемся температурой воздуха =360 С и определяем коэффициент теплопроводности:
Тепловой поток через стенку равен:
Уточняем температуру
.
Так как принятая и уточненная температуры близки , поэтому расчет во втором приближении не производим.
Для верхнего участка стен при толщине огнеупорной кладки задаемся температурой воздуха =400 С.
Коэффициент теплопроводности :
Проверяем
Так как принятая и уточненная температуры близки , поэтому расчет во втором приближении не производим.
Расчетная внешняя поверхность каждого участка стен ровна:
Суммарные тепловые потери через стены
.
Тепловые потери через футеровку свода
Для сферического сегмента радиусом R , высотой h боковая поверхность ровна:
В нашем случае принимаем R=Dст=1,04 м
h=hстр=6,721 м
Тепловые потери свода
при средней толщине
Информация о работе Расчет и разработка конструкции дуговой сталеплавильной печи