Избыточное тепло чугуна

Содержание

 

Введение

. Исходные данные. Шихтовка плавки

. Повалка

. Избыточное тепло чугуна

. Недостаток тепла

. Коэффициент полезного теплоиспользования дополнительно введенного топлива

. Расчет горения топлива

. Определение количества топлива, сгоревшего в период прогрева

. Определение количества топлива, пошедшего на науглероживание ванны в жидкий период

. Определение количества тепла, усвоенного ванной при окислении углерода

. Определение коэффициента полезного теплоусвоения топлива-карбонизатора

. Определение коэффициента полезного теплоусвоения топлива, участвовавшего при нагреве лома

. Определение сквозного (суммарного) коэффициента полезного теплоусвоения используемого твердого топлива в конвертерной плавке

Выводы

Список используемой литературы

 

Введение

 

В современных условиях повышение эффективности кислородно-конвертерного производства стали неразрывно связано с проблемами разработки ресурсо- и энергосберегающей технологии конвертерной плавки с увеличенным расходом лома в металлошихте.

В реальных условиях работы конвертерных цехов анализ теплового баланса плавки при изменяющихся параметрах металлозавалки показывает, что с позиции энергосбережения на сегодняшний день перспективным является технологии, включающие предварительный нагрев лома в полости конвертера кусковым или порошкообразным углеродсодержащим топливом с исключением образования зон локального проплавления шихты и высокоокисленного жидкого металлического полупродукта. В данных условиях к числу важнейших относятся проблемы разработки вариантов технологии предварительного подогрева лома с использованием углеродсодержащих теплоносителей.

Поэтому развитие теоретических основ и практических аспектов разработки и совершенствования в новых направлениях технологии конвертерной плавки с увеличенной переработкой предварительно подогретого металлического лома является актуальной задачей сегодняшнего дня.

В этих условиях чрезвычайно важным является правильность определения в каждом конкретном случае эффективности применения твердого топлива в процессе выплавки стали.

 

Исходные данные. Шихтовка плавки

 

	Паспорт, №	Количество чугуна		Количество металлолома		Итого металлозавалка
		т	%	т	%	т	%
1	216560	110,1	70,9	45,2	29,1	155,3	100,0
2	216561	109,9	70,95	45	29,05	154,9	100,0
3	216562	114	70,68	47,3	29,32	161,3	100,0
4	216563	114,3	70,51	47,8	29,49	162,1	100
5	273936	78,4	49,87	78,8	50,13	157,2	100

 

Таблица 1 - Химический состав заливаемого чугуна, %

	tчуг, С	Mn	Si	P	S
1	1308	0,51	0,46	0,1	0,026
2	1309	0,5	0,45	0,1	0,019
3	1352	0,54	0,49	0,09	0,022
4	1349	0,52	0,47	0,1	0,022
5	1326	0,44	0,44	0,1	0,021

 

Определим содержание углерода в чугуне по формуле:

 

[%С]_чуг=4,8+0,03 [%Mn]_чуг-0,27∙[%Si]_чуг-0,32∙[%P]_чуг-0,032∙[%S]_чуг

 

1. [%С]_чуг =4,8+0,03∙0,51-0,27∙0,46-0,32∙0,1-0,032∙0,026= 4,66%

. [%С]_чуг =4,8+0,03∙0,5-0,27∙0,46-0,32∙0,1-0,032∙0,026= 4,66%

. [%С]_чуг =4,8+0,03∙0,54-0,27∙0,49-0,32∙0,09-0,032∙0,022= 4,65%

. [%С]_чуг =4,8+0,03∙0,52-0,27∙0,47-0,32∙0,1-0,032∙0,022= 4,66%

. [%С]_чуг =4,8+0,03∙0,44-0,27∙0,44-0,32∙0,1-0,032∙0,021= 4,66%

 

Повалка

 

Таблица 2 − Экспресс анализ стали, %

	tм, С	C	Mn	S	P	B
1	1666	0,07	0,18	0,026	0,023	2,357
2	1644	0,1	0,18	0,022	0,023	2,27
3	1613	0,13	0,24	0,025	0,028	2,3
4	1639	0,07	0,13	0,025	0,012	2,3
5	1652	0,02	0,04	0,043	0,018	2,215

 

Избыточное тепло чугуна

 

Q_изб=10³∙[(8,35-0,1∙B)∙Si+1,6∙Mn+3,8∙C+0,0195∙t_чуг+2]-[(0,44+0,64∙B)∙Si+0,17∙Mn+0,785∙C+20,4]∙t_м

 

где B − основность шлака на повалке;

Mn − количество окислившегося марганца (Mn=[Mn]_чуг−[Mn], %)

С - количество окислившегося углерода (C =[С]_чуг − [С], %)

Si − содержание кремния в чугуне, %_чуг−−температура чугуна, С_м− температура металла на повалке, С

1. Q_изб=10³∙[(8,35-0,1∙2,357)∙0,46+1,6∙0,33+3,8∙4,59+0,0195∙1308+2]-[(0,44+0,64∙2,357)∙0, 46+0,17∙0,33+0,785∙4,59+20,4]∙1666=7628,31ккал/100кг

. Q_изб=10³∙[(8,35-0,1∙2,27)∙0,45+1,6∙0,32+3,8∙4,56+0,0195∙1309+2]-[(0,44+0,64∙2,27)∙0,45+0,17∙0,32+0,785∙4,56+20,4]∙1644=8110,9ккал/100кг

. Q_изб=10³∙[(8,35-0,1∙2,3)∙0,49+1,6∙0,3+3,8∙4,52+0,0195∙1352+2]-[(0,44+0,64∙2,3)∙0,49+0,17∙0,3+0,785∙4,52+20,4]∙1613=9788,04ккал/100кг

4. Q_изб=10³∙[(8,35-0,1∙2,3)∙0,47+1,6∙0,39+3,8∙4,59+0,0195∙1349+2]-[(0,44+0,64∙2,3)∙0,47+0,17∙0,39+0,785∙4,59+20,4]∙1639=9255,14ккал/100кг

5. Q_изб=10³∙[(8,35-0,1∙2,215)∙0,44+1,6∙0,4+3,8∙4,64+0,0195∙1326+2]-[(0,44+0,64∙2,215)∙0,44+0,17∙0,4+0,785∙4,64+20,4]∙1652=8529,23ккал/100кг

Тогда количество лома необходимого для получения замкнутого теплового баланса при его нагреве до температуры на первой повалке можно определить по формуле:

 

 

где q_л− охлаждающий эффект металлолома, ккал/кг;

 

,

 

где  −теплоемкость твердого лома, равная 0,167 ккал/(кг∙град);

− температура плавления лома (принимается равной температуре плавления выплавляемой марки стали);

− скрытая теплота плавления лома, равная 68 ккал/кг;

− температура металла на повалке, °С

− теплоемкость жидкого металла, равная 0,2 ккал/(кг∙град).

.  ккал/кг

2.  ккал/кг

3.  ккал/кг

4.  ккал/кг

5.  ккал/кг

 

Недостаток тепла

 

Избыток лома в металлозвалке (∆C_л= % - G'_л, %) составит:

 

	G'л	%	∆Cл, %
1	17,86	29,1	11,24
2	18,97	29,05	10,08
3	22,34	29,32	6,98
4	21,13	29,49	8,36
5	19,68	50,13	30,44

 

Недостаток тепла составляет:

 

Q_нед = ∙q_л.

 

	∆Cл, %	qл	Qнед
1	11,24	350,81	3944,46
2	10,08	346,41	3491,43
3	6,98	340,21	2375,23
4	8,36	345,41	2886,10
5	30,44	348,01	10594,41

 

Этот недостаток тепла и был компенсирован вводом в конвертер дополнительного топлива (угля). Хим.состав применяемого угля приводится в таблице 3.

 

Таблица 3 − Состав применяемого угля, %

	Ср	Hp	Sp	Op	Np	Wp	Золар	∑
уголь ТОМ	75	2,5	0,7	7	1,4	6,5	6,9	100
кокс	83,56	0,46	1,46	0,35	0,87	3,7	9,6	100

 

Теплотворная способность угля и кокса составит: