- •Задачи для активных форм обучения Исходные данные для расчетов
- •Задача 1. Определение количества элементов, внесенных металлической шихтой в кислородный конвертер
- •Задача 2. Определение состава стали после продувки
- •Задача 3. Определение угара элементов, количество кислорода и образующихся продуктов окисления
- •Задача 4. Расчет массы шлакообразующих материалов
- •Задача 5. Определение расхода извести
- •Задача 6. Определение массы и состава шлаков к концу продувки без оксидов железа
- •Задача 7. Определение массы и состава шлаков к концу продувки с оксидами железа
- •Задача 9. Определение расхода кислородного дутья
- •Задача 8. Определение выхода жидкой стали
- •Задача 10. Определение количества и состава газа, выделившегося из конвертера
- •Задача 11. Составление материального баланса плавки
- •Задача 12. Расчет количества тепла вносимого в кислородный конвертер
- •Задача 13. Расчет потерь тепла, затрачиваемых на физическое тепло выпускаемой стали и потерь металла
- •Задача 14. Расчет потерь тепла, затрачиваемых на физическое тепло шлака и корольки металла в шлаке
- •Задача 15. Расчет потерь тепла с отходящими газами При выплавке стали тепло расходуется и на нагрев отходящих газов, и на нагрев подаваемого газообразного технически чистого кислорода.
- •Потери тепла с отходящими газами рассчитываются при температуре 1600ºC.
- •Задача 16. Определение основных размеров конвертера
- •Задача 17. Потери тепла в окружающее пространство через стенки кислородного конвертера
- •Задача 18. Потери тепла излучением через открытую горловину конвертера и с охлаждение водой кислородной фурмы
- •Задача 19. Составление теплового баланса кислородно-конвертерного процесса
- •Задача 20. Расход тепла на нагрев охладителя и определение количество металлического лома
- •Задача 21. Расчет сопла фурмы
- •Список используемой литературы
Задача 19. Составление теплового баланса кислородно-конвертерного процесса
Выполненные в задачах 12-18 расчеты позволяют составить таблицу 2.2 теплового баланса кислородно-конвертерного процесса.
Таблица 2.2.
Тепловой баланс кислородно-конвертерного процесса
Приход тепла |
Расход тепла |
||||
Источники тепла |
кг |
% |
Расход |
кг |
% |
1. Жидкий чугун |
106722 |
54,83 |
1. Жидкая сталь
|
130197 |
66,9 |
2. Тепло экзотермических реакций |
2. Физическое тепло шлака |
23542 |
12,1 |
||
- окисления углерода до CO2 |
11940 |
6,13 |
3. Физическое тепло отходящих газов |
17942 |
9,22 |
- окисления углерода до CO |
32154 |
16,52 |
4. Корольки металла в шлаке
|
1511 |
0,78 |
- окисления кремния до SiO2 |
26895 |
13,82 |
5. Выбросы металла |
1311 |
0,67 |
- окисления Mn до MnO |
2960 |
1,52 |
6.Пылевидный Fe2O3 |
1118 |
0,57 |
- окисления P до P2O5 |
1443 |
0,75 |
7. Нагрев кислорода |
715 |
0,37 |
- образования (CaO)4P2O5 |
652 |
0,34 |
8. Потери через стенки конвертера |
904 |
0,46 |
- образования (CaO)2SiO2 |
4150 |
2,13 |
9. Потери тепла излучением |
2081 |
1,07 |
- окисления Fe до Fe2O3 |
4137 |
2,12 |
10. Потери при охлаждении фурмы |
799 |
0,41 |
- окисления Fe до FeO |
3573 |
1,84 |
11. Невязка* |
14506 |
7,45 |
Итого: |
194626
|
100 |
Итого: |
194626 |
100 |
Строка «невязка» получена в результате вычитания из итогового значения статей прихода тепла, итогового значения статей расхода тепла.
Задача 20. Расход тепла на нагрев охладителя и определение количество металлического лома
Для расчета необходимого количества охладителя, необходимо найти избыточное количество тепла, выделившееся в кислородном конвертере. Избыточное количество тепла – это строка «невязка» табл. 2.2, полученная при вычитании из общей суммы прихода тепла (ИТОГО) общего количества расхода тепла (суммируем значения пунктов с 1 по 10 табл. 2.2)
Q изб = 194626 – 180120 =14506 кДж.
Полученный избыток тепла необходимо израсходовать на нагрев охладителя. В качестве охладителя можно использовать стальной лом, скрап, железную руду и другие материалы (агломерат, железо-известковые брикеты и т.п.).
Определение количество металлического лома, необходимого для охлаждения ванны.
Расход тепла на 1 кг металлолома для нагрева его до t = 1620 º C составит
Qл = C ст.т t 'пл + L' пл + C ст.ж ( t' ж – t' пл ). (2.35)
где Cст.т , Cст.ж – теплоемкость твердой и жидкой стали соответственно, Cст.т = 0,699 кДж/кг·град, Cст.ж = 0,837 кДж/кг·град; Lпл – теплота плавления стали = 272 кДж/кг; tпл – температура плавления стали составляет 1500ºC; tж − температура выпускаемой стали (1620оС).
Дополнительное количество металлолома, необходимого для охлаждения ванны составит
Gл = Q изб / Q л. (2.36)
Пример расчета
Qл = 0,699 1500 + 272 + 0,837 (1620 – 1500) = 1421 кДж / кг.
Gл = 14506 / 1421 = 10,2 кг.
Выход жидкой стали, при использовании дополнительного охладителя (на 100 + 10,2 = 110,2 кг металлической шихты) составит
91,628 + 10,2 = 101,828 кг,
где 91,2 – выход жидкой стали, рассчитанный в задаче 8.
Общий расход металлического лома на 110,2 кг металлической шихты составит
10 + 10,2 = 20,2 кг (10 кг – дано в задании, табл. 1).
Расход технического кислорода на 1 тонну стали составит
GO2 = 5,055 1000 / 101,828 = 49,64 м 3,
где 5,055 м3 - общее количество кислорода, введенного в конвертер (см. задача 10).