Расчёт шихты

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

М_Feр.с. = 53,20∙0,75 + 57,04∙0,25 =54,16 кг

М_Mn_р.с. = 0,09∙0,75 + 0,33∙0,25 =0,15 кг

М_S_рс= 0,028∙0,75 + 0,02∙0,25 = 0,026 кг

М_P_р.с. = 0,044∙0,75 + 0,105∙0,25 =0,05925 кг

М_Fe2_{o3 р.с.}= 62,11∙0,75 + 63,38∙0,25 =62,43 кг

М_FeOр.с. = 12,50∙0,75 + 16,30∙0,25 =13,45 кг

МMnO_р.с.= 0,11∙0,75 + 0,42∙0,25 = 0,1875кг

МSiO_2р.с.= 10,50∙0,75 + 6,97∙0,25 =9,62 кг

МAl₂O_3р.с.= 1,30∙0,75 + 2,42∙0,25 =1,58 кг

М_CaOр.с.=12,86∙0,75 + 6,93∙0,25 = 11,38 кг

М_MgOр.с.= 0,40∙0,75 + 2,75∙0,25 = 0,9875 кг

МP₂O_{5 р.с.}= 0,10∙0,75 + 0,24∙0,25 =0,135 кг

М_FeSр.с.= 0,05∙0,75 = 0,0375 кг

МSO_{3 р.с.}= 0,07∙0,75 + 0,05∙0,25 =0,065 кг

МН₂О_р.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:

М_i = М_чугуна [ i ].

где [ i ] – содержание в чугуне элементов (здесь и далее в долях единицы).

М_{Fe чугуна} = 1000∙0,9364 = 936,4 кг,

М_{Mn чугуна} = 1000∙0,01 = 10кг,

М_{Si чугуна} = 1000∙0,01 = 10 кг,

М_{P чугуна}= 1000∙0,0011 = 1,1 кг,

М_{S чугуна} = 1000∙0,00035 = 0,35 кг,

М_{C чугуна}= 1000∙0,0422 = 42,2 кг

Расход рудной смеси.

а) Масса золы кокса

М_{з. к.} = М_кокса∙[А]_кокса

где [А]_кокса – содержание в коксе золы.

М_{з. к.} = 430∙0,102 = 43,86 кг.

б) вносится железа золой кокса

М_{Fe з.к.} = М_{з. к.}∙[Fe]_з.к.

где [Fe]_з.к. – содержание железа в золе кокса.

М_{Fe з.к.} = 43,86∙0,1778 = 7,798 кг

в) переходит железа в шлак

М_{Fe шлака} = 395∙0,0032∙56/72 = 0,983 кг

г) должно быть внесено железа рудной смесью

М_{Fe р.с.} = М_{Fe чугуна} + М_{Fe шлака} – М_{Fe з.к.}

М_{Fe 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.

М_i_р.с. = M_р.с.∙[ i ]_р.с.,

М_i_з.к. = M_з.к.∙[ i ]_з.к.,

М_i_{шлакообр.} = М_i_р.с. + М_i_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

М_{S шихты} = М_р.с.∙[S]_шихте + М_кокса∙[S]_кокса,

М_{S шихты} = 1716,4∙0,0002 + 430∙0,00816 =3,852 кг.

б) принимаем, что в шлак переходит 85% серы, т.е.

М_{S шлака} = М_{S шихты}∙0,85 = 3,852 ∙0,85 = 3,274 кг.

Определим количество МnО в шлаке:

а) поступает в печь марганца

М_Mn = М_р.с.∙[Mn]_р.с. + М_з.к.∙[Mn]_з.к.,

М_Mn = 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 - М_{Mn 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:

М_{Mn в газ} = М_Mn∙[Mn]_{в газ},

М_{Mn в газ} = 3.07∙0,06 = 0,18 кг.

г) в шлак (в виде МnО) переходит марганца шихтовых материалов

М_{Mn в шлак} = М_Mn – M_Mn_чугуна – М_{Mn в газ}

М_{Mn 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.

М_{S в чугуне} = М_{S шихты}∙h_{S в чугун}

М_{S 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.

М_{Р в чугуне} = М_р.с.∙[P]_р.с. + М_з.к.∙[P]_з.к.

М_{Р 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