Расчет дуговой сталеплавильной печи

Автор: Пользователь скрыл имя, 07 Мая 2013 в 08:06, курсовая работа

Краткое описание

По этой же причине здесь трудно обеспечить точное регулирование температуры нагрева и, следовательно, проводить термическую обработку. Для плавки металлов дуговая печь удобна, т.к. высокая концентрация энергии позволяет быстро проводить расплавление. Дуговые устройства удобны так же для проведения высокотемпературных химических реакций в жидкой или газовой фазе и подогрева газа. Во всех этих случаях неравномерность нагрева не играет роли, т.к. благодаря теплопроводности и конвекции в жидкой ванне или газовом потоке температура быстро выравнивается.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………3
Определение основных размеров дуговой сталеплавильной печи …. 4
Энергетический баланс периода расплавления………………………..8
Определение статей прихода теплоты……………………………..8
Определение статей расхода теплоты……………………………...9
Определение расхода электроэнергии…………………………….11
Определение мощности печного трансформатора………….………..13
Определение размеров электродов……………………………………13

Файлы: 1 файл

Курсовой проект.docx

— 293.76 Кб (Скачать)

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Ачинский филиал

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Расчет дуговой сталеплавильной  печи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент,                 ЗФА 09-09             _________                Л.Ю.Семенова

                                                  номер группы                   подпись, дата                             инициалы, фамилия

  Руководитель                                           _________                   Е.Э. Гейн.

                                                                                   подпись, дата                           инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                     Ачинск 2012

 

 

                                                     Содержание

Введение………………………………………………………………………3

  1. Определение основных размеров дуговой сталеплавильной печи …. 4
  2. Энергетический баланс периода расплавления………………………..8
    1. Определение статей прихода теплоты……………………………..8
    2. Определение статей расхода теплоты……………………………...9
    3. Определение расхода электроэнергии…………………………….11
  3. Определение мощности печного трансформатора………….………..13
  4. Определение размеров электродов……………………………………13

 

 

 


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

КП-150102.65-0906902

 

 Разраб.

Семенова Л.Ю

 Провер.

Гейн Е.Э

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

Расчёт дуговой сталеплавильной  печи

Лит.

Листов

14

 СФУ (АФ) ЗФА 09-09


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                 Введение


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

    3

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


     В дуговых электропечах преобразование электрической энергии в тепло происходит в основном в электрическом разряде, протекающем в газовой или паровой среде. В таком разряде можно сосредоточить в сравнительно небольших объёмах большие мощности и получить очень высокие температуры. При этом в камере печи возникают резкие температурные перепады, и поэтому в ней невозможно получить равномерное распределение температур. По этой же причине здесь трудно обеспечить точное регулирование температуры нагрева и, следовательно, проводить термическую обработку. Для плавки металлов дуговая печь удобна, т.к. высокая концентрация энергии позволяет быстро проводить расплавление. Дуговые устройства удобны так же для проведения высокотемпературных химических реакций в жидкой или газовой фазе и подогрева газа. Во всех этих случаях неравномерность нагрева не играет роли, т.к. благодаря теплопроводности и конвекции в жидкой ванне или газовом потоке температура быстро выравнивается.

Электропечь лучше других приспособлена для  переработки металлического лома, причем твердой шихтой может быть занят  весь объем печи, и это не затрудняет процесс расплавления. Металлизированные  окатыши, заменяющие металлический  лом, можно загружать в электропечь  непрерывно при помощи автоматических дозирующих устройств.

В электропечах можно выплавлять сталь обширного  сортамента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

    4

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Определение основных размеров дуговой сталеплавильной печи

 

Диаметр плавильного пространства на уровне откосов:

 

Dот = Dn + 2ΔH

Dот = 2,167+2∙0,14 = 2,447 м

 

Ширина рабочего окна:

 

M = p∙Dот

M = 0,33∙2,447 = 0,81 м

M = 0,75 м = 750 мм

 

Высота рабочего окна:

 

N = (0,650,7) ∙ M

N = 0,65∙0,81 = 0,527 м

N = 0,50 м = 500 мм

 

Стрелка арки окна:

 

ΔN = (0,130,14) ∙ M

ΔN = 0,13∙0,81 = 0,105 м

 

Диаметр кожуха печи:

 

Dк = Dот + 2(δо + δт), где δо и δт – толщины огнеупорного и теплоизоляционного слоя

δо = 0,30 м δт = 0,15 м

 

Dк = 2,447 + 2(0,30 + 0,15) = 3,347 м

 

Толщина свода: δсв = 0,25 м

 

Диаметр электродного отверстия в  своде:

 

d = dэл + 2Δd

dэл = 0,3 м; Δd = 0,01 м

 

d = 0,3 + 2∙ 0,01 = 0,32 м

 

Толщина подины:

δn = (0,390,40) ∙

 

 

      δn = 0,39 ∙ 1,35 = 0,527 м


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

    5

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

  Диаметр зеркала расплавленного металла, определяют из соотношения:

 

     D= 2·C3,

 

V= ʋ·G

V= 0,145·6= 0,87 м3

 

С= 0,875 + 0,042·а               

а=4,0

С=0,875 + 0,042·4,0= 1,043

 

D=2·1,043 = 1,98 м

Глубина ванны по жидкому металлу:

 

H=     

 

 H = = 0,495

 

Высота слоя шлака, над жидким металлом:

 

Ншл = 2

 

Vшл= 0,1·V

     Vшл= 0,1·0,87= 0,087 м3

 

Ншл=2 = 0,028 м

 

Диаметр зеркала шлака:

 

Dшл = D + 2· Ншл

     Dшл =1,98 + 2·0,028 = 0,111 м

 

Уровень порога рабочего окна:

 

Dn = Dшл + 2· (2040) · 10-3

Dn = 0,111 + 2·20· 10-3 = 0,151 м

 


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

    6

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Уровень откосов:

 

Dот = Dn + 2·(3070) · 10-3 = 0,151 + 2·30·10-3 = 0,211 м

 

Внутренний  диаметр футеровки  стены:

 

Dст = Dот + 0,2

Dст =0,211 + 0,2 = 0,411 м

 

Высота плавильного пространства:

 

при ρлом ≥ 1250 кг/м3      

                   

Нпл = (0,6 0,5) · Dот  

Нпл= 0,5·0,211 = 0,105 м

 

при ρлом≤ 1250 кг/м3    

                     

Нпл = (0,5 0,45) · Dот           

      Нпл= 0,45·0,211 = 0,095 м  

 

δn = H = 0,375 м                                                   

                                                   

 

Внутренний диаметр кожуха:

 

Dк = Dст +2(δ0 + δт),

Dк= 0,411 + 2·(0,30 +0,15) = 1,311 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Энергетический баланс периода расплавления


Определение статей прихода  теплотыИзм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

    8

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Qg + Qэкз + Qшл + Qдоп = Qст + Qшл +Qф + Qизл + Qохл + Qэнд + Qгаз+ Qпр

 

     1Дж = 10-3 кДж = кВт·ч

 

        р = 0,7 · ц          р = 1,75 ч

 

        ц = = 2,5 ч

 

Определение статей прихода  теплоты

 

Теплота выделяемая электрическими дугами:

 

Qq = эл ·W эл

Qq = 7425,15· 0,87 = 6459,88 кДж

Qq = = 1,79 кВт·ч

 

Теплота экзотермических реакций:

 

= 0,6·33500 mG

= 0,6·33500·5·6= 603000 кДж

= = 167,5 кВт·ч

 

Теплота, вносимая подогретой металлической  шихтой:

 

Qш = Сш ·tш ·G*·103

G* = G(1+ Куг /100)

G* = 6,3 т

Qш = 0,536·400·6,3·103=1350720 кДж

Qш = = 375,2кВт·ч

 

Дополнительная теплота:

 

 Qдоп = 0

 

 

 

 

 

 


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65- 1010993

    9

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Определение статей расхода теплоты

 

Теплота, затрачиваемая на расплавление металла:

Qст = [G* · Cтв (tпл- tш)+G· +G·Cж( tпл - tпл)] ·103

 

Cтв = 625 0С

tшл = 400 0С

tп = 1250 0С

tпер = 1350 0С

 

Qст = [6,3·625(1250 – 400)+6·272,16+6·1300(1350-1250)·103 = 4128507960 кДж

Qст = = 1146804,71 кВт·ч

 

Теплота, затрачиваемая на расплавление и перегрев шлака:

 

Qшл = Gшлшл ·tпер.шл + шл )·103

 

Gшл = 0,36 т

Сшл =1,25кДж

 шл =209,95

Tпер.шл = 1350 0C

 

Qшл =0,36 (1,25·1350 + 209,35) ·103 = 683082000 кДж

Qшл = = 189745 кВт·ч

 

Qα = Qсв + Qпод +Qст

Qα = 294,88+5,16+7238,16 = 7538,2

 

Qст  = q ·F·р ·10

Qст  =1202,74·12,38·1,75·103 = 26057362,1 кДж

Qст  = = 7238,16 кВт ·ч

 

t1 = 1350 0C

t к =300 0С

δ1= 0,30 м

δ2 =0,10 м

 1=1,76+0,391= 2,151

 2= 0,05+0,08 = 0,13

 

Теплота теряемая через футеровку печи:

Потери теплоты через стены 

 

qст= = 1202,74 кДж

 

Fcт = ·Dк ·Нпл = 3,14·3,347·1,178 = 12,38 м2

 

Потери теплоты через свод:

q=

qсв = = 60 кДж


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

    10

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Fсв = 0,9(3,347)2 =10,11 м2

 

Qсв = 60·10,11·1,75·103 = 1061550 кДж

Qсв = = 294,88 кВт

 

Qпод = qпод Fпод р ·10

qпод = = 1,05 кДж

Qпод = 1,05 ∙ 10,11 ∙1,75 ∙10 = 18557,125 кДж

Qпод =  = 5,16 кВт ∙ч

 

Теплота, излучаемая через открытые рабочие окна :

 

Qизл = Спр [(4 - ()4 ] Fок р ·103   = 975,38 кДж

Qизл = = 0,271 кВт

 

Спр = 4,65

Тп = 1623,15 К

Тв = 293,15 К

Ф= 0,64

 

Fок = 0,325 м2

 

Теплота, отводимая через водоохлаждаемые конструкции:

Qохл = Vвых - tвх) р 

V= 20 м3

С= 4,187кДж

вых = 450 с

tвх = 150 с

 

Qохл =20 4,187)1,75 = 4396,35 кДж


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Qохл = = 1,22 кВт

Qпр= Кн(Q+Q+Qпод+Qизл+Qохл) = 1,1(7238,16+294,88+5,16+0,271+1,22) = 1992,32 КкДж

 

Qпр=   = 0,553 кВт ∙ч

 

= 0,25

 

 

Определение расхода  электроэнергии

 

Wэл = =

 

Wэл = = 7425,15 кВт

W1 = Wэл /G                  W1= = 1237,53 кВт ∙ ч/ т

W1 = Wэл /G*                W1= = 1178,61 кВт ∙ ч/ т  

 

Тепловой коэффициент  полезного  действия:

 

ɳт =     

 

ɳт =   =

 

ɳт = 0,66 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


         Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

 

    11

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


             


Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Определение мощности печного  трансформатора

 

 

Р = = =  6061,35 кВА

 

Р = 5000 кВА

  

 

                                Определение размеров электродов

 

I =   = 722543,35 А

dэл = = = мм

 

dэл= 200мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КП – 150102.65-0906902


 

  12




Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

КП – 150102.65-0906902

    13

Лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                                  

Информация о работе Расчет дуговой сталеплавильной печи