Расчет плавки доменной печи

МОСКОВСКИЙ    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ    ИНСТИТУТ    СТАЛИ    И    СПЛАВОВ

(ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ    УНИВЕРСИТЕТ) 

 

 

Кафедра руднотермических процессов 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине

«ПОДГОТОВКА РУД К  ПЛАВКЕ И ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА»

 

 

 

 

 

 

 

                                                     Факультет:   МТРиЭ

                                                                                     Группа:         МЧ-98-4

                                                     Студент:        Невмержицкий Н. Н.

                                              

 

 

 

 

 

 

 

                                        

 

                                                                                                            

 

 

 Москва  2000

 

Содержание

 

1. Определение расхода  шихтовых материалов……………………………………...    1.1.  Исходные  данные для расчета…………………………………………………. 1.1.1. Состав чугуна……………………………………………………………… 1.1.2. Сырые материалы…………………………………………………………. 1.1.3.  Условия доменной  плавки……………………………………………….. 1.2.Определение расхода шихтовых материалов кроме кокса……………………. 1.2.1. Выход чугуна из  компонентов шихты…………………………………... 1.2.2. Баланс марганца  в компонентах шихты и чугуна………………………. 1.2.3. Баланс основностей  компонентов шихты и доменного   шлака………... 1.3. Определение удельного расхода кокса………………………………………… 1.3.1. Тепловые эквиваленты  элементов и соединений……………………….. 1.3.1.1. Тепловой эквивалент  сгорающего у фурм углерода………………. 1.3.1.2. Тепловой эквивалент  углерода прямого восстановления…………. 1.3.1.3. Тепловой эквивалент  окиси кальция……………………………….. 1.3.1.4. Тепловой эквивалент  окиси кремния………………………………. 1.3.1.5. Тепловой эквивалент  окиси алюминия…………………………….. 1.3.1.6. Тепловой эквивалент  окиси магния………………………………… 1.3.1.7. Тепловой эквивалент  серы…………………………………………... 1.3.1.8. Тепловой эквивалент фосфора……………………………………… 1.3.1.9. Тепловой эквивалент  марганца……………………………………... 1.3.1.10. Тепловой эквивалент  железа………………………………………. 1.3.1.11. Тепловой эквивалент  кремния переходящего в чугун…………… 1.3.1.12. Тепловой эквивалент  гидратной воды…………………………….. 1.3.1.13. Тепловой эквивалент  углекислоты, выделяющейся из                  карбонатов………………………………………………………….. 1.3.2. Определение тепловых  эквивалентов компонентов доменной            шихты и дополнительного топлива……………………………………… 1.3.2.1. Тепловой эквивалент железорудной смеси………………………… 1.3.2.2. Тепловой эквивалент  марганцевой руды…………………………... 1.3.2.3. Тепловой эквивалент  известняка (флюса)…………………………. 1.3.2.4. Тепловой эквивалент  кокса…………………………………………. 1.3.2.5. Тепловой эквивалент  природного газа……………………………... 1.3.4. Определение удельного расхода  компонентов шихты и состава           шлака,  проверка состава чугуна и  основности шлака………………….. 1.3.5. Определение температуры плавления  шлака и его вязкости…………... 2. Определение состава  колошникового газа доменной плавки……………………. 2.1. Определение количества  двуокиси углерода………………………………… 2.1.1. Определение количества  кислорода шихты, переходящего  в    газ…… 2.1.2. Определение количества  кислорода шихты, отнятого водородом  при              восстановлении……………………………………………………………. 2.2. Определение количества  окиси углерода…………………………………….. 2.3. Определение количества  азота………………………………………………... 2.4. Определение количества  водорода…………………………………………… 2.5. Определение количества  метана……………………………………………… 2.6. Показатели восстановительной работы газа…………………………………. 2.7. Проверка степени  непрямого восстановления……………………………….. 3. Составление материального  и теплового балансов доменной  плавки…………... 3.1. Материальный баланс………………………………………………………….. 3.2. Тепловой баланс………………………………………………………………... 3.2.1. Приход тепла………………………………………………………………. 3.2.2. Расход тепла……………………………………………………………….. 3.2.3. Показатели тепловой работы  доменной печи………………………….

3 3 3 3 4 7 7 8 9 10 12 12 14 14 15 15 15 16 17 17 18 19 20   21   22 22 22 22 23 23   26 27 29 29 29   31 34 35 35 36 36 37 38 38 38 39 40 44 45 45

 

 

 

 

 

1. Определение расхода шихтовых материалов.

Расчет расхода  шихтовых материалов производят при проектировании доменных цехов и печей, при изменении условий плавки и в других необходимых случаях.

Для выполнения расчета необходимо иметь данные о химическом составе  сырых материалов, составе чугуна, сведения о температуре и составе  дутья и некоторые другие данные.

 

1. Исходные данные для расчета.

 

1. Состав чугуна.

В доменных печах выплавляют преимущественно передельный, реже литейный чугун и ферросплавы. В зависимости от содержания основных компонентов (кремний, марганец, фосфор, сера и т. д.) доменные чугуны подразделяются на марки, группы, классы, категории и степени.

 

                                                                                 Таблица 1.

                                     Состав чугуна.

Компонент
%(масс.)	4.00	0.700	0.160	0.073	0.021

 

Содержание углерода в чугуне можно определить расчетом по содержанию в нем других элементов.

 

2. Сырые материалы.

а) Железорудная часть шихты состоит из смеси агломерата и окатышей.

б) Марганцевая  руда.

в) Флюс. Основными видами доменного флюса являются известняк и доломитизированный известняк

г) Кокс.

 

                                                                                

                                                                                      Таблица 2.

                                Технический анализ кокса.

Компонент
%(масс.)	13.840	0.540	1.020	2.600	84.600

Здесь , , , - содержание в коксе нелетучего углерода, золы, серы и летучих, определенное на сухую массу, причем

- содержание влаги (сверх  )

д) Дополнительные виды топлива. В данном расчете использован природный газ, удельный расход которого  

                                                                                                                 Таблица 3.

                                               Состав природного газа.

Компонент
%(объем.)	85.90	3.10	1.00	0.40	0.10	9.44	0.06

 

 

3. Условия доменной плавки.

а) Основность шлака,

где:    - содержание соответствующих компонентов в                                

            шлаке, %

б) Температура горячего дутья

в) Состав сухого дутья. Содержание кислорода в дутье , тогда содержание будет равно (или )

г) Влажность дутья

д) степень  развития прямого и непрямого  восстановления.

,   

е) Степень использования  восстановительной способности  водорода.

где:        - количество водяного пара в колошниковом газе, образующегося в печи при восстановлении,  ;

- количество водорода внесенного  в печь влагой дутья; 

- количество водорода внесенного в печь восстановительным газом;

- количество водорода внесенного  в печь летучими кокса.

 может находиться в пределах  . В расчете

ж) Температура отходящих газов на колошнике может колебаться в пределах . Температура колошникового газа .

з) Теплосодержание  чугуна можно ориентировочно определить по следующим формулам:

для передельного чугуна

для литейного чугуна     

Здесь - температура чугуна, составляющая для передельного чугуна , литейного - .

В расчете температура чугуна -

и) Теплосодержание  шлака

к) Тепловые потери включают: тепло, унесенное охлаждающей водой, наружные тепловые потери через стены доменной печи лучеиспусканием и конвекцией и через фундамент теплопроводностью.

В расчете 

 

                                                                                                                                                                 Таблица 4.

                                    Химический состав шихтовых материалов  доменной плавки (% масс.)

 

Материал	(1)
Агломерат	54.873	0.077	0.040	0.041		63.290	13.590	10.945	1.950
Окатыши	64.500	0.070	0.039	0.020	0.156	88.810	3.000	1.050	0.400
Железорудная смесь  (2)	55.355	0.077	0.040	0.040	0.008	64.566	13.061	10.450	1.873
Марганцевая руда	7.280	19.963	0.437	0.200		10.400		4.000	3.000
Известняк	0.105		0.044	0.264		0.150		53.750	0.600
Зола кокса	8.260	0.170	0.397	0.508	1.14	11.800		4.900	1.800
Кокс     (3)	1.143	0.023	0.055	0.540	0.158	1.633		0.678	0.249
Материал
Агломерат	7.680	2.250	0.100		0.092	0.103
Окатыши	4.000	2.250	0.090		0.090	0.050	0.260
Железорудная смесь	7.496	2.250	0.100		0.092	0.099	0.013
Марганцевая руда	33.000	6.000	7.000	23.000	1.000	0.500		12.100	10.000
Известняк	1.250	0.250			0.100	0.660		43.240
Зола кокса	49.500	27.700	0.220		0.910	1.270	1.900
Кокс	6.851	3.834	0.030		0.126	0.176	0.263	1.02	2.6

 

1. – Общее содержание отдельных элементов, переходящих в чугун определяют следующим образом:

2. – Содержание соединений и элементов в железорудной смеси определяют сложением произведений содержаний соединений в

          компоненте  смеси на долю этого компонента в смеси

       

3. –  Содержание компонентов золы в коксе определяют умножением содержания соединения в золе на долю золы в коксе

           

2.      Определение расхода шихтовых материалов кроме кокса.

 

1.      Выход чугуна из компонентов шихты.

Расчет расхода железорудной части шихты, флюса, марганцевой руды, кокса выполняется на выплавляемого чугуна.

Для определения значений расхода компонентов шихты необходимо составить балансовые уравнения, в  которых:

- расход рудной смеси, 

- расход марганцевой руды, 

- расход известняка.

Количество чугуна образующегося в доменной печи при проплавлении данного шихтового материала называется выходам чугуна.

Выход чугуна определяют по элементам, содержание которых в  чугуне зависит главным образом  от количества их в шихте  ; содержание же ряда других элементов определяется условиями плавки .

Различные элементы, находящиеся в  шихтовых материалах, в ходе доменной плавки распределяются между чугуном, шлаком и газом.

                                                                                      Таблица 5.

             Коэффициенты распределения элементов.

Чугун	0.999	0.500	1.000	0.050	0.100	0.850
Газ				0.100
Шлак	0.001	0.500		0.850	0.900	0.15