СОДЕРЖАНИЕ
Введение....................................................................................................................................... 3
1. Примерный расчёт шихты............................................................................................. 4
1.1. Исходные данные...................................................................................................................................................... 4
1.2. Расчёт шихты................................................................................................................................................................ 4
2. Расчёт состава и количества колошникового газа и дутья.............. 10
2.1. Исходные данные................................................................................................................................................... 10
2.2. Баланс углерода....................................................................................................................................................... 10
2.3. Расчет количества дутья................................................................................................................................... 11
2.4. Количество и состав колошникового газа.......................................................................................... 12
3. Расчет материального и теплового балансов доменной плавки.. 17
3.1. Материальный баланс доменной плавки........................................................................................... 17
|
|
3.2. Тепловой баланс доменной плавки........................................................................................................ 18
3.2.1. Приход тепла.......................................................................................................................................................... 18
3.2.2. Расход тепла........................................................................................................................................................... 19
3.2.3. Показатели тепловой работы доменной печи........................................................................... 23
Список использованных источников................................................................... 24
Введение
Расчеты расхода компонентов шихты проводят различными способами. Научную базу для расчетов заложили работы А.Н. Рамма, который впервые объединил в одних уравнениях материальные и тепловые показатели и ввел понятие тепловых эквивалентов материалов. Расчеты по методу Рамма широко используют в проектных и исследовательских разработках.
А.Н. Похвиснев упростил методику А.Н. Рамма, сделав ее пригодной для единичных вычислений.
Расчёт шихты
Исходные данные
Расчёт шихты проводится на 1 т чугуна.
Исходные данные для расчёта приведёны в таблицах
Таблица 1 – Состав материалов
Содержание, % | Материал | ||
Агломерат № 1 | Агломерат №2 | Зола кокса | |
Fe | 53,20 | 57,04 | 17,78 |
Mn | 0,09 | 0,33 | 1,14 |
S | 0,028 | 0,020 | 0,816 |
P | 0,044 | 0,105 | 0,358 |
Fe2O3 | 62,11 | 63,38 | 25,4 |
FeO | 12,50 | 16,30 | - |
Mn3O4 | - | - | 1,58 |
MnO | 0,11 | 0,42 | - |
SiO2 | 10,50 | 6,97 | 42,80 |
Al2O3 | 1,30 | 2,42 | 22,40 |
CaO | 12,86 | 6,93 | 2,80 |
MgO | 0,40 | 2,75 | 2,16 |
P2O5 | 0,10 | 0,24 | 0,82 |
FeS | 0,05 | - | - |
SO3 | 0,07 | 0,05 | 2,04 |
Н2О | - | 0,54 | - |
Доля агломерата № 1 в шихте – 75%, агломерата № 2 – 25%.
Таблица 2 – Состав чугуна
Содержание элементов, % | |||||
Si | Mn | P | S | C | Fe |
0,11 | 0,035 | 4,22 | 93,64 |
Температура на выпуске: чугуна 1430 °С, шлака 1480 °С.
|
|
Расход сухого кокса без выноса составляет 430 кг, вынос кокса с колошниковыми газами 1%. Согласно составу шихтовых материалов и опытным данными выход шлака составляет 395 кг/т, с содержанием FeO 0,32%, вынос рудной части шихты 4,4%.
Расчёт шихты
Определим cредний состав железорудных материалов
.
МFeр.с. = 53,20∙0,75 + 57,04∙0,25 =54,16 кг
МMnр.с. = 0,09∙0,75 + 0,33∙0,25 =0,15 кг
МSрс = 0,028∙0,75 + 0,02∙0,25 = 0,026 кг
МPр.с. = 0,044∙0,75 + 0,105∙0,25 =0,05925 кг
МFe2o3 р.с. = 62,11∙0,75 + 63,38∙0,25 =62,43 кг
МFeOр.с. = 12,50∙0,75 + 16,30∙0,25 =13,45 кг
МMnOр.с. = 0,11∙0,75 + 0,42∙0,25 = 0,1875кг
МSiO2р.с. = 10,50∙0,75 + 6,97∙0,25 =9,62 кг
МAl2O3р.с. = 1,30∙0,75 + 2,42∙0,25 =1,58 кг
МCaOр.с. =12,86∙0,75 + 6,93∙0,25 = 11,38 кг
МMgOр.с. = 0,40∙0,75 + 2,75∙0,25 = 0,9875 кг
МP2O5 р.с. = 0,10∙0,75 + 0,24∙0,25 =0,135 кг
МFeSр.с. = 0,05∙0,75 = 0,0375 кг
МSO3 р.с. = 0,07∙0,75 + 0,05∙0,25 =0,065 кг
МН2Ор.с. = 0,54∙0,25 =0,135 кг
Результаты расчета занесем в таблицу.
Таблица 3 – Средний состав железорудных материалов
Содержание | Рудная смесь |
Fe | 54,16 |
Mn | 0,15 |
S | 0,026 |
P | 0,05925 |
Fe2O3 | 62,43 |
FeO | 13,43 |
Mn3O4 | - |
MnO | 0,1875 |
SiO2 | 9,62 |
Al2O3 | 1,58 |
CaO | 11,38 |
MgO | 0,9875 |
P2O5 | 0,135 |
FeS | 0,0375 |
SO3 | 0,065 |
Н2О | 0,135 |
Определим массу элементов в чугуне:
Мi = Мчугуна [ i ].
где [ i ] – содержание в чугуне элементов (здесь и далее в долях единицы).
МFe чугуна = 1000∙0,9364 = 936,4 кг,
МMn чугуна = 1000∙0,01 = 10кг,
МSi чугуна = 1000∙0,01 = 10 кг,
МP чугуна = 1000∙0,0011 = 1,1 кг,
МS чугуна = 1000∙0,00035 = 0,35 кг,
МC чугуна = 1000∙0,0422 = 42,2 кг
Расход рудной смеси.
а) Масса золы кокса
Мз. к. = Мкокса∙[А]кокса
где [А]кокса – содержание в коксе золы.
Мз. к. = 430∙0,102 = 43,86 кг.
б) вносится железа золой кокса
МFe з.к. = Мз. к.∙[Fe]з.к.
где [Fe]з.к. – содержание железа в золе кокса.
МFe з.к. = 43,86∙0,1778 = 7,798 кг
в) переходит железа в шлак
МFe шлака = 395∙0,0032∙56/72 = 0,983 кг
г) должно быть внесено железа рудной смесью
МFe р.с. = МFe чугуна + МFe шлака – МFe з.к.
МFe р.с. = 936,4 + 0,983 – 7,798 = 929,59 кг.
д) расход рудной смеси
.
е) расход рудной смеси с учётом выноса в колошник (принимаем вынос равным 4,4% по условию, составляет
.
Расчёт количества шлакообразующих приведён в таблице 4.
Мi р.с. = Mр.с.∙[ i ]р.с.,
Мi з.к. = Mз.к.∙[ i ]з.к.,
Мi шлакообр. = Мi р.с. + Мi з.к..
Таблица 4 – Количество шлакообразующих
Израсходовано кремнезема на кремний переходящий в чугун по реакции SiО2+2C=Si+2CO
В шлак переходит кремнезема
= 153,43 – 21,4 = 132.03 кг
Основность шлака
Определим количество серы в шлаке:
а) вносится серы материалами шихты
МS шихты = Мр.с.∙[S]шихте + Мкокса∙[S]кокса,
МS шихты = 1716,4∙0,0002 + 430∙0,00816 =3,852 кг.
б) принимаем, что в шлак переходит 85% серы, т.е.
МS шлака = МS шихты∙0,85 = 3,852 ∙0,85 = 3,274 кг.
Определим количество МnО в шлаке:
а) поступает в печь марганца
МMn = Мр.с.∙[Mn]р.с. + Мз.к.∙[Mn]з.к.,
МMn = 1716,4∙0,0015 + 43,86∙0,0114 = 3,07 кг.
б) степень восстановления марганца в зависимости от химического состава чугуна составляет 45–78%.
Степень восстановления марганца составляет
.
Т.к > 0,45 – 0,78, то необходимо добавить марганцевой руды.
Расчет марганца из марганцевой руды выполним по формулам
М добавл = М∑Mn - МMn чугуна
Выберем число из интервала 0,6, тогда
М∑Mn =
М добавл =10 – 6 = 4 кг
Далее в расчетах используем величину М∑Mn.
в) принимаем, что с колошниковыми газами улетучивается 6% марганца в виде Мn3О4:
МMn в газ = МMn∙[Mn]в газ,
МMn в газ = 3.07∙0,06 = 0,18 кг.
.
г) в шлак (в виде МnО) переходит марганца шихтовых материалов
МMn в шлак = МMn – MMn чугуна – МMn в газ
МMn в шлак = 3,07– 6 – 0,18= -3,11 кг.
д) количество МnО в шлаке
.
Определим количество FeO в шлаке
.
Количество и состав шлака занесем в таблицу.
Таблица 5 – Характеристика шлака
Проверим содержание серы в чугуне.
МS в чугуне = МS шихты∙hS в чугун
МS в чугуне = 3,06∙0,05 = 0,153 кг или 0,0153%.
Получили, что содержание серы не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,04%).
|
|
Проверим содержание фосфора в чугуне.
МР в чугуне = Мр.с.∙[P]р.с. + Мз.к.∙[P]з.к.
МР в чугуне = 1659,1∙0,00096 + 40,8∙0,00358 = 1,74 кг или 0,0174%.
Содержание фосфора не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,1%).
Окончательный состав чугуна (на величину разницы в содержании фосфора в окончательном и заданном составах изменить содержание углерода) приведем в таблице.
Таблица 6 – Химический состав полученного чугуна
Содержание элемента, % | |||||
Si | Mn | P | C | S | Fe |
0,8 | 0,6 | 0,0174 | 4,12 | 0,0153 | 94,29 |
Расход влажного (по условию 3,1% Н2О) кокса с учётом выноса составит
.
Расход шихтовых материалов на 1 т чугуна приведем в таблице.
Таблица 7 – Расход шихтовых материалов
Материалы | Без выноса и влаги | С выносом влажных |
Кокс | 400,0 | |
Рудная смесь | 1659,1 | 1715,72 |
Итого | 2059,1 | 2133,72 |
Количество влаги шихтовых материалов и пыли, выносимых из доменной печи, равно
Мвыноса = 2133,72 – 2059,1 = 74,62кг.