Составление теплового баланса плавки и определение температуры металла

 

Приход тепла

а) Физическое тепло жидкого чугуна:

 

Q_ч =G_ч/(61, 9 + 0, 88·t_ч),

 

где Q_ч – физическое тепло жидкого чугуна, кДж;

t_ч– температура жидкого чугуна, °С.

Известно: G_ч = 79, 0 кг; t_ч = 1400 °С.

Тогда Q_ч=79, 0·(61, 9 + 0, 88·1400) = 102218, 1 кДж.

б) Тепловой эффект реакций окисления примесей шихты:

 

Q_x=14770·[С]_ok + 26970·[Si]_ok+ 7000·[Mn]_ok + 21730·[Р]_ok

где Q_x – тепло от окисления примесей металлошихты, кДж;

[С]_ок – количество окислившегося углерода, кг;

[Si]_ок-то же, кремния, кг;

[Мп]_ок-то же, марганца, кг;

[Р]_ок-то же, фосфора, кг;

Известно: [С]_ок = 3, 15 кг; [Si]_ок= 0, 51 кг; [Мn]_ок = 0, 55 кг; [Р]_ок= 0, 119 кг (таблица 6).

Тогда Q_х = 14770·3, 15 + 26970·0, 51 + 7000·0, 55 + 21730·0, 119 = 66716, 07 кДж.

в) Химическое тепло образования оксидов железа шлака:

 

Q_Fe=3707·G_FeO+5278·G_Fe2O3,

 

где Q_Fe – тепловой эффект от окисления железа, кДж;

G_FeO – количество FeO в шлаке, кг;

G_Fe2O3 – количество FeO в шлаке, кг.

Известно: G_FeO = 2, 004 кг; G_Fe2O3=0, 700 кг (по таблице 9).

Тогда

Q_Fe = 3707·2, 004 + 5278·0, 700 = 11123, 4 кДж.

г) Тепловой эффект реакций шлакообразования:

 

,

 

где Q_шo – тепло образования соединений в шлаке, кДж;

G_CаO – количество СаО в шлаке, кг;

G_SiO2 - то же, SiO₂, кг.

Известно: G_СaО = 3, 992 кг; G_SiO2: = 1, 363 кг (по таблице 9).

Тогда

Q_шо = 628·3, 992 + 1464·1, 363 = 4502, 4 кДж.

д) Тепло дожигания СО:

Q_СО =10100·G_co·Z,

где Q_co – химическое тепло окисления СО, кДж;

G_co – количество СО, дожигаемого в полости конвертера, кг;

Z – доля тепла, передаваемого конвертерной ванне (обычно Z = 0, 1…0, 3).

Известно: G_СО= 0, 663 кг (по таблице 11).

Принимаем Z = 0, 2. Тогда Q_co = 10100·0, 663·0, 2 = 1339, 3 кДж.

Общий приход тепла составляет:

102218, 1 + 66716, 07 + 11123, 4 +4502, 4 + 1339, 3 =185899, 27 кДж.

Расход тепла

а) Физическое тепло жидкого металла:

 

Q_м = (54, 8 + 0, 84·t_м)·G_м,

 

где Q_м – теплосодержание жидкого металла, кДж; G_м – выход жидкого металла, кг;

t_м – расчетная температура металла, °С.

Известно: G_м = 91, 38 кг. Тогда

q_m = (54, 8 + 0, 84·t_M)·91, 38 = 5007, 6 + 76, 76t_м.

б) Физическое тепло шлака:

 

Q_ш = (2, 09·t_M-1379)·G_ш,

 

где Q_ш – теплосодержание жидкого шлака, кДж;

G_ш – количество образующегося шлака, кг.

Известно: G_ш = 10, 019 кг (см. табл. 9). Тогда

Q_ш = (2, 09·t_м – 1379) 10, 019 = 20, 94·t_М – 13816, 2.

в) Физическое тепло отходящих газов:

 

Q_г = (1, 32·t_г – 220)·(G_CO + Gco₂),

где Q_г – теплосодержание образующихся газов, кДж;

t_г – средняя температура отходящих газов, ^º С;

G_СО – количество образующегося СО, кг;

Gсo₂ - то же, СО₂, кг.

Известно: Gco=5, 967 кг; G_CO2=2, 398 кг (по таблице 11).

Принимаем t_r = 2000 °С. Тогда:

Qг = (1, 32·2000 – 220)·(5, 967+ 2, 398) = 20243, 3 кДж.

г) Затраты тепла на разложение оксидов железа неметаллических материалов.

Эта статья теплового баланса рассчитывается по формуле, аналогичной для расчета Q_Fe в приходной части этого баланса. Для расчета учитывают только оксиды железа, поступающие в конвертер с неметаллическими материалами (по таблице 9):

Q_Fe = 3707·0, 03 + 5278·0, 458 = 2529 кДж.

д) Потери тепла с выносами и выбросами:

Qв = (54, 8 + 0, 84·t_мс) G_в,

где Q_в – потери тепла с выносами и выбросами, кДж;

G_в – общее количество выносов и выбросов, кг;

t_мс – средняя температура металла, °С (обычно наибольшие выносы и выбросы наблюдаются в период максимальной скорости окисления углерода, когда температура металла находится в интервале 1500…1600 °С).

Известно; G_B = 1, 0 кг. Принимаем t_мс = 1550 °С. Тогда:

Q_в = (54, 8 + 0, 84·1550)·1, 0 = 1357 кДж.

е) Затраты тепла на пылеобразование (Q_п):

Q_п = (54, 8 + 0, 84·t_г)·G_п.

Известно: t_г = 2000 °C; G_п = 0, 839 кг.

Тогда Q_п = (54, 8 + 0, 84·2000)·0, 839 = 1455, 49 кДж.

ж) Тепло на разложение карбонатов:

Q_к = 4038·G_к.

где Q_к – тепло, затрачиваемое на разложение карбонатов (на обжиг недоразложившегося известняка в извести – недопала), кДж;

G_к – количество СО₂ в извести, кг.

Известно: G_к = 0, 216 кг (по таблице 11).

Тогда Q_к = 4038·0, 216 = 872, 21 кДж.

з) Тепловые потери.

В эту статью (Q_тп) включают все виды тепловых потерь и неучтенные статьи расхода тепла. Обычно они составляют 2…4% от общего прихода тепла. Приняв величину тепловых потерь, равной 3% от прихода тепла, получим:

Q_тп= 185899, 27 ·3/100 = 5576, 98 кДж.

Общий расход тепла составит 5007, 6 + 76, 76t_м + 20, 94·t_М – 13816, 2+ 20243, 3 + 2529 + 1357 + 1455, 49 + 872, 21 + 5576, 98 = 23225, 38 + 97, 7t_м. Приравняв приходную и расходную части теплового баланса, определим температуру жидкого металла в конце продувки:

.

Определим величину перегрева металла над температурой начала затвердевания:

t_пер= 1660, 0 – 1530 = 130 °С.

Подставив найденное значение температуры металла в конце продувки в статьи «а» и «б» расхода тепла, составим тепловой баланс плавки в конвертере (таблица 13).

 

Таблица 13 – Тепловой баланс плавки в конвертере

Приход тепла			Расход тепла
Статьи прихода	Количество		Статьи расхода	Количество
	кДж	%		кДж	%
Физическое тепло жидкого чугуна Тепловой эффект реакций окисления примесей Химическое тепло образования оксидов железа шлака Тепловой эффект реакций шлакообразования Тепло дожигания СО	102218, 1   66716, 07     11123, 4   4502, 4     1339, 3	55, 0   35, 0     6, 7   2, 7     0, 6	Физическое тепло жидкого металла Физическое тепло шлака   Физическое тепло отходящих газов     Затраты тепла на разложение оксидов железа неметаллических материалов Потери тепла с выносами и выбросами Затраты тепла на пылеобразование Тепло на разложение карбонатов Тепловые потери	132813, 0   21048, 9     20243, 3   2529     1357     1455, 49   872, 21     5576, 98	70, 3   12, 6     10, 7   1, 3     0, 7     0, 8   0, 6     3, 0
Итого	185899, 27	100, 0	Итого	185899, 27	100

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: