Расчет и разработка конструкции дуговой сталеплавильной печи

Тепловые потери через  футеровку падины ниже уровня откосов. Для плотного магнезита коэффициент  теплопроводности .

Коэффициент теплопроводности легковесного шамота

Для определения удельных потерь принимаем температуру внутренней поверхности футеровки подины t1=1600 C и задаемся в первом приближении температурой внешней поверхности футеровки t’3=200 C, а также температурой на границе огнеупорного и теплоизоляционного слоев футеровки t’2=1000 C

При этих условиях

Удельные тепловые потери в первом приближении

Уточняем принятые температуры:

Для расчета удельных потерь во втором приближении принимаем  температуру  и температуру

При этих условиях

Удельные тепловые потери во втором приближении

Проверяем температуры и

Внешнюю поверхность  футеровки подины определяем следующим  упрощенным методом

Примем, что эта поверхность  состоит из двух поверхностей –  поверхности F1 сферического сегмента, равной внешней поверхности футеровки свода Fсв и цилиндрической поверхности F2 , определяемой диаметром Dк.от и высотой, равной полной глубине ванны до уровня откосов за вычетом высоты сферического сегмента Нс.

Внешняя поверхность футеровки пода составляет

Тепловые потери через  футеровку падины

Суммарные потери теплоты  теплопроводностью через футеровку  за период плавления равны:

Тепловые потери излучения  через рабочее окно определяются средней температурой печи и площадью оконного проема. Суммарные потери тепла в этом случае рассчитываются по формуле:

где С0 =5,7 Вт/м К – коэффициент излучения обсалютно черного тела;

Ф – коэффициент диафрагмирования отверстия;

Тп – средняя температура в печи, К;

F – площадь рабочего окна, м ;

- время, в течение которого окно открыто, ч.

Площадь рабочего окна равна 

F=b*h=1.6*1.13=1.8 м .

Принимаем, что за период плавления рабочее окно открыто  в течение 20 мин (0,33 ч).

Излучаемые тепловые потери через рабочее окно:

Тепло, теряемое печью с уходящими газами, рассчитывается по уравнению:

где    V0 – объем уходящих газов, м ;

tyx – средняя температура уходящих газов, ;

- период времени за которое определяются потери, ч;

Сух – средняя теплоемкость газов, Вт/м * С.

Принимая среднюю температуру  печных газов tyx= 1500 С, находим теплоемкость воздуха Св = 1,470 кДж/м * С.

Тепловые потери с  уходящими печными газами

Потери с охлаждающей  водой рассчитываются по формуле

где     Св , Vв – теплоемкость и расход воды через водоохлаждаемые элементы кДж/м *К, ккал/м * С;

tв.г - температура уходящей воды, С;

tв.х – температура воды в заводской магистрали, С.

Потери с охлаждающей  водой

Тепло ,аккумулированное кладкой. Это тепло идет на компенсацию  потерь раскрытой под загрузку и  подвалку печи.

Тепловые потери печи в период межплавочного простоя  можно определить следующим образом

где Кн – коэффициент неучтенных потерь, принимаемый обычно в пределах 0,1-0,2.

Электроэнергия периода  расплавления.

Суммарное количество электрической  энергии, которую необходимо выделить в дуговой сталеплавильной печи в период расплавления, можно найти из выражения:

где      - полезная энергия периода расплавления, кВт*ч;

- тепло экзотермических реакций,  протекающих в ванне в период  расплавления, кВт*ч;

- тепло от окисления графитовых  электродов, кВт*ч;

- электрический к.п.д.

Энергию экзотермических  реакций периода расплавления можно  принять равной 30% полезной энергии  периода расплавления:

 

 

 

Тепло от окисления графитовых электродов находим по формуле 

где   Мэ = 3*361,82=1085 кг – количество окислившихся электродов за период плавления;

qc = 33.5 МДж/кг – тепловой эффект окисления графита, до СО2 .

Принимая длительность расплавления «под током» =1,5 ч определяем необходимую мощность печи в период расплавления

Необходимая кажущаяся  мощность печного трансформатора

Удельная средняя активная мощность печи

Результаты расчета  энергетического баланса сводим в таблицу, предварительно преобразовав кВт*ч в кДж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергетический  баланс периода плавки

Приход	МДж	%	Расход	МДж	%
Тепло вносимое в печь с электроэнергией	83966,62	73,2	Тепловые потери теплопроводностью  через футеровку	3117,6	2 ,714
Тепло экзотермических  реакций проходящих в ванне	22028,28	19,2	Тепло на проведение эндотермических  реакций в ванне	---------	-----
Тепло вносимое в печь с шихтой	-------	-----	Тепло на нагрев расплавление и перегрев,    Ме в шлаке	45963	59,93
Тепло от окисления графитовых электродов	8779,88	7,6	Тепловые потери излучением, с охлаждающей водой	4596,3	4
Всего	114774	100	Тепловые потери излучением, с печными газами	44383	38,66
			Тепло аккумулированное кладкой	6280	5,47
			Неучтенные потери	10434	9,1
			Всего	114,774	100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белорусский Национальный Технический Университет

 

Механико-технологический  факультет

 

Кафедра «Металлургические технологии»

 

 

Курсовой проект

По дисциплине «Расчет и проектирование ЭДП»

 

 

 

 

«Расчет и разработка конструкции дуговой сталеплавильной  печи»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: ст.гр.104111

Фокин А.А.

 

Руководитель: Ратников П.Э.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2004 г.