- •Основні
- •Практична робота № 1 Тема: Розрахунок основних параметрів кисневих конверторів.
- •Практична робота №2
- •Практична робота № 3 Тема: Розрахунок теплового балансу киснево-конверторної плавки.
- •Практична робота № 4
- •Практична робота № 5 Тема: Розрахунок потреби обладнання киснево-конверторного цеху.
- •Практична робота № 6 Розрахунок основних параметрів мартенівської печі.
- •Практична робота № 7 Тема: Розрахунок матеріального балансу плавки в мартенівській печі
- •Практична робота № 8 Тема: Розрахунок розкислювання мартенівської сталі.
- •Практична робота № 9 Тема: Розрахунок теплового балансу мартенівської плавки
- •Практична робота № 10 Тема: Розрахунок шихти і матеріального балансу в двохванному сталеплавильному агрегаті.
- •Практична робота №11
- •Прииклад розкислювання сталі 1c26
- •Практична робота 12 Тема: Розрахунок теплового балансу в двохванному сталеплавильному агрегаті.
- •Практична робота №13 Розрахунок потреби обладнання мартенівського цеху.
- •Практична робота 13 Тема: Розрахунок виливниці для злитка киплячої сталі
- •Практична робота 14 Тема: Розрахунок часу затвердення злитка у виливниці
- •Практична робота 15 Тема: Розрахунок температури ліквідус та солідус.
- •Практична робота №16 Тема: Розрахунок розмірів плавильного простору дугової сталеплавильної печі.
- •Ванна печі після капітального ремонту повинна мати об'єм
- •Глибина і діаметр ванни
- •Розміри плавильного простору
- •Висота підйому для магнезитохромітового зведення рівна
- •Корисна потужність за період плавлення
- •Вибір ступенів напруги
Практична робота № 10 Тема: Розрахунок шихти і матеріального балансу в двохванному сталеплавильному агрегаті.
Мета роботи:
Закрепи та углибити знання по розділу «виробництво сталі у мартенівських печах» програми предмету.
Навчитися правильно розраховувати приходні та розхідні статки матеріального балансу плавки в двухванному сталеплавильному агрегаті прямоточного типу.
Використовувати отримані знання при виконанні курсових та дипломних проектів.
Розрахунок ведемо на 100 кг металошихти. Початкові данні в додатку.
При постанові матеріального балансу слід прийняти:
- розхід переробного чавуну
- марку сталі і масову долю елементів в ній
- масовий вміст компонентів в неметалевій часті шихти.
При розрахунку роботи потрібно знайти:
- середній состав металевої шихти
- кількість домі шків видоляїмих з неї
- втрати заліза випарюванням (в дим)
- кількість вигоренної сірки
- розхід кисню на окислення домі шків
- масу оксидів, що утворюються
- розхід вапна
- зміст кінцевого шлаку
- вихід жито кого заліза
- кількість газів, що утворилися.
По результатам розрахунків здійснюється сполучний баланс приходу та розходу матеріалів та компонентів, які утворюються при проведенні плавки, перед розкисленням плавки.
Розрахунок матеріального балансу плавки.
Склад початкових матеріалів приймаємо із заводських даних у рамках ГОСТу та утверджених технічних умов заводу.
Витрати чавуна приймаємо 65%, скрапу 35%.
Таблиця 1 – Хімічний. склад металевої часті шихти
Марка сталі |
Масовий склад елементів в %. |
||||
С |
Mn |
Si |
Не більш |
||
P |
S |
||||
3 сп |
0,14-0,22 |
0,4-0,65 |
0,17-0,37 |
н.б.0,034 |
н.б.0,02 |
Таблиця 2 - Хімічний состав металічної частини шихти, сталі перед розкисленням .
Матеріал |
Масовий склад елементів в %. |
||||
С |
Mn |
Si |
P |
S |
|
Чавун передільний 65% |
4,00 |
1,3 |
0,75 |
0,16 |
0,04 |
Скрап 35% |
0,17 |
0,46 |
0,23 |
0,025 |
0,03 |
Сталь перед розкисленням |
0,12 |
0,18 |
0 |
0,012 |
0,022 |
Таблиця 3 – хімічний склад не металевих матеріалів, %
Матеріал |
Масовий склад елементів в %. |
||||||||||||
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
Fe2O3 |
Cr2O2 |
H2O |
СО2 |
||||||
Вапно |
2,0 |
86,00 |
3,00 |
2,00 |
- |
- |
1,00 |
6,00 |
|||||
Доломіт |
3,00 |
53,00 |
36,00 |
2,60 |
2,00 |
- |
- |
3,40 |
|||||
Магнезит |
4,50 |
1,50 |
66,50 |
4,00 |
12,70 |
10,50 |
- |
0,30 |
|||||
Боксит |
10,00 |
4,00 |
- |
54,00 |
25,00 |
- |
7,00 |
- |
Розрахунок шихти плавки.
Розрахунок ведемо на 100 кг метало шихти.
Визначаємо середній склад металевої шихти.
Для чавуна
С 65/100×4,00= 2,600
Si 65/100×0,75=0,487
Mn 65/100×1,30=0,845
P 65/100×0,16=0,104
S 65/100×0,04=0,026
Для скрапа
С 35/100×0,17= 0,059
Si 35/100×0,23=0,080
Mn 35/100×0,46=0,161
P 35/100×0,025=0,008
S 35/100×0,03=0,010
Таблиця 4 – середній склад металевої шихти
|
С |
Mn |
Si |
P |
S |
Чавун вносить |
2,600 |
0,845 |
0,487 |
0,104 |
0,026 |
Скрап вносить |
0,059 |
0,161 |
0,080 |
0,008 |
0,010 |
Середній склад(сума) |
2,659 |
1,006 |
0,567 |
0,112 |
0,036 |
Визначаємо скільки видалиться сумішей із ванни на 100 кг металу за весь період плавки.
С 2,659-0,12×0,9 = 2,647
Mn 1,006-0,18 ×0,9 = 0,844
Si 0,567
P 0,112-0,012×0,9 = 0,101
S 0,036-0,022×0,9 = 0,016
Fe (в дим) приймаємо = 1,1
---------------------------------------------------------------
Всього 5,275
Вихід сталі приймаємо рівним 0,9. Втрати заліза випаренням при продувці ванни технічним киснем приймаємо рівним 1,1%. При цьому 10% S випалюється до SО 2 тобто окислюється:
0,036/10=0,0036=0,004 кг. сірки.
Розхід кисню на окислення сумішей складе, кг:
C – CO2 2,647×32/12 = 7,059
Si – SiO2 0,567×32/28 = 0,648
Mn – MnO 0,844×16/55 = 0,245
S – SO2 0,004×32/32 = 0,004
P – P2O5 0,101×80/62 = 0,130
Fe – Fe2O3 /в дим/ 1,1×48/112 =0,471
8,557
Виділиться із ванни СО окислюється в робочім просторі печі до СО2 .
Приймаємо, що 70% вуглецю окислиться до СО2 , а залишившиєся СО допалиться в вертикальному каналі.
CO2 2,647×44/12 =9,706
SiO2 0,567×60/28 = 1,215
MnO 0,844×71/55 = 1,089
P2O5 0,101×142/62 = 0,231
SO2 0,004×64/32 = 0,008
Fe2O3 1,1×160/112 = 1,571
Перехід сірки до шлаку, кг:
0,016-0,004 = 0,012
При цьому визволяється кисню, кг:
0,012 /2 = 0,006
Розхід кисню складе:
8,557-0,006= 8,551
Визначення розходу вапна
Розхід вапна визначаємо з балансу СаО та SiO2 в шлаку для отримання основності 2,6. Для формування шлаку приймаємо розхід бокситу дорівнює 0,4. розхід футеровки в практичних умовах складе:
доломіту 1,5-2,0%, магнезиту 0,07-0,2% від маси метало шихти.
Приймаємо розхід доломіту рівним 1,7кг, магнезиту 0,1 кг на 100 кг метало шихти.
Розхід вапна позначаємо через х. кількість СаО у шлаку , поступаючи з матеріалів, складе, кг:
СаО
доломіт 1,7/100×53 =0,901
магнезит 0,1/100×1,5 =0,002
боксит 0,4/100×4,0 =0,016
вапно х/100×86,0 =0,86
-----------------------------------------------
усього 0,918+0,86х
SiО2
Метало шихта 1,215
Боксит 0,4/100×10,0 =0,051
Доломіт 1,7/100×3,0 =0,051
Магнезит 0,1/100×4,5 =0,005
Вапно х/100×2,0 =0,02х
------------------------------------------------
Усього 1,311+0,02х
Al2O3
Боксит 0,4/100×54 =0,216
Доломіт 1,7/100×2,6 =0,0442
Магнезит 0,1/100×4,0 =0,004
Вапно х/100×2,0 =0,02x
------------------------------------------------------
Усього 0,2642+0,02х
MgО
Доломіт 1,7/100×36,0 =0,612
Магнезит 0,1/100×66,5 =0,067
Вапно х/100×3,0 =0,03х
-----------------------------------------------------
Усього 0,6785+0,03х
Fe2O3
Боксит 0,4/100×25,0 =0,1
Доломіт 1,7/100×2,0 =0,034
Магнезит 0,1/100×12.7 =0.0127
------------------------------------------------------
Усього 0.1467
Cr2O3
Магнезит 0,1/100×10,50 =0,0105
Замість СаО і SiО2 підставимо їх значення і знайдемо розхід вапна:
0,918+0,86х = 2,6(1,311+0,02х)
0,918+0,86х = 3,4086+0,052х
0,918 - 3,4086 = 0,052х - 0,86х
-2,4906 = -0,808 х
Х = 2,4906/0,808
Х = 3,083
Металева шихта, вапно, боксит та футеровка вносить у шлак, кг:
Таблиця 5 – вміст шлаку
оксиди |
Матеріали |
Усього |
|||||
Метало-шихта |
Боксит |
Доломіт |
Магнезит |
Вапно /х/ |
|||
SiO2 |
1,215 |
0,040 |
0,051 |
0,005 |
0,062 |
1,373 |
|
CaO |
- |
0,016 |
0,901 |
0,002 |
2,551 |
3,570 |
|
MgO |
- |
- |
0,612 |
0,067 |
0,092 |
0,771 |
|
Al2O3 |
- |
0,216 |
0,044 |
0,004 |
0,062 |
0,326 |
|
S |
0,012 |
- |
- |
- |
- |
0,012 |
|
MnO |
1,089 |
- |
- |
- |
- |
1,089 |
|
P2O5 |
0,231 |
- |
- |
- |
- |
0,231 |
|
Fe2O3 |
- |
0,100 |
0,034 |
0,013 |
- |
0,147 |
|
Cг2О2 |
- |
- |
- |
0,011 |
- |
0,011 |
|
∑ |
2,547 |
0,372 |
1,642 |
0,102 |
2,867 |
7,530 |
Крім того у вапні міститься:
3,083/100×6,0= 0,185 кг СО2
3,0,83100×1,0= 0,031 кг Н2О
В опаленому доломіті :
1,7/100×3,4= 0,058 кг СО2
У магнезиті :
0,1/100×0,3= 0,0003 кг СО2
У бокситі :
0,4/100×7,0= 0,028 кг Н2О
Маса шлаку без оксидів заліза складе, кг:
7,530-0,147=7,383
Приймає склад окислів заліза в шлаку16% FeO і 6% Fe2O3 , тоді маса окислів без FeO і Fe2O3 буде складати 78%.
Маса шлаку равна, кг:
7,383/78×100=9,465
Робемо розрахунок для таблиці 6
% SiO2 1,373/ 9,465× 100 = 14,51%
%СаО 3,570 / 9,465×100 = 37,72%
% MgO 0,771 / 9,465× 100 =8,14%
% Al2O3 0,326 / 9,465× 100 =3,44%
%S 0,012 / 9,465×100 =0,13%
% MnO 1,089/9,465× 100 =11,50%
% P2O5 0,231 / 9,465× 100 =2,44%
% Cг2F2 0,011 / 9,465× 100 =0,12%
% FeO =16,00%
% Fe2O3 = 6,00%
Усього 100%
Таблиця 6 – хімічний склад кінцевого шлаку, %
SiO2 |
СаО |
MgO |
Al2O3 |
S |
MnO |
P2O5 |
Cг2F2 |
FeO |
Fe2O3 |
∑ |
14,51 |
37,72 |
8,14 |
3,44 |
0,13 |
11,5 |
2,44 |
0,12 |
16,00 |
6,00 |
100 |
Фактична основність шлаку
Тобто відповідає заданої (допускається відхилення на ± 0,05)
Маса окислів заліза у шлаку складе:
9,465-7,383=2,082 в том числі
FeO = 9,465/100×16 =1,514 кг
Fe2O3 = 2,082-1,514 =0,568 кг
Приймаємо, що 90% вноситься бокситом у футеровки Fe2O3 востановлюється до заліза, а 10% до FeO
Востановлення Fe2O3 до заліза дає, кг:
- кисень 0,147×0,9×48/100 =0,040
- залізо 0,147×0,9-0,04 =0,092
Востановлення Fe2O3 до FeO дає, кг:
- кисень 0,147×0,1×16/100 =0,001
- FeO 0,147×0,1-0,001 =0,014
Ця кількість FeO поступає у шлак.
В зразку окислення заліза виникає, кг:
FeO 1,514-0,014 =1,500
Fe2O3 0,568
----------------------------------------------------
Усього 2,068
Окислюється заліза, кг:
1,500×56/72+ 0,568×112/160 =1,565
Визначаємо втрати заліза у виді корольків заліза, заплутавшихся у межах 4-6 % від маси металошихти, приймаємо 3 %
Вихід сталі дорівнюється, кг :
100+0,092-5,275-1,565-0,284 =92,968
Потреби кисню на окислення заліза, кг
2,068-1,565=0,503
Усього знадобиться кисню на окислення заліза та сумішей, кг
8,557+0,503-(0,040+0,001) = 9,019
Цей кисень поступає із фурм і атмосфери печі.
Кількість утворюючих газів, кг:
СО2 9,706+0,185+0,058 =9,949
Н2О 0,031+0,028 =0,063
SO2 0,008
--------------------------------------------
Усього 10,016
Таблиця 7 – матеріальний баланс плавки
Матеріальний баланс плавки |
|
Поступило, кг Чавун 65,00 Скрап 35,00 Вапно 3,083 Боксит 0,4 Доломіт 1,7 Магнезит 0,1 Кисень 9,019 |
Получено, кг Сталь 92,968 Корольків 0,284 Шлаку 9,465 Газів 10,016 Fe2O3 (дим) 1,571 |
Всього 114,302 |
114,304 |
Нев’язка (допустимо до 0,20%).
Додаток10
Завдання для розрахунку матеріального балансу в ДСА
№ варіанта |
Доля чавуну |
Состав чугуна, % |
Доля скрапа |
Состав скрапа, % |
||||||||
С |
Мn |
Si |
S |
P |
С |
Мn |
Si |
S |
P |
|||
1 |
60 |
3,95 |
1,3 |
0,74 |
0,036 |
0,16 |
40 |
0,2 |
0,40 |
0,23 |
0,029 |
0,025 |
2 |
61 |
3,89 |
1,26 |
0,71 |
0,031 |
0,15 |
39 |
0,21 |
0,41 |
0,21 |
0,032 |
0,024 |
3 |
62 |
3,87 |
1,33 |
0,72 |
0,032 |
0,16 |
38 |
0,22 |
0,42 |
0,21 |
0,031 |
0,025 |
4 |
63 |
3,79 |
1,23 |
0,73 |
0,033 |
015 |
37 |
0,.23 |
0,43 |
0,21 |
0,031 |
0,023 |
5 |
64 |
3.,97 |
1,23 |
0,74 |
0,034 |
0,16 |
36 |
0,.24 |
0,44 |
0,22 |
0,031 |
0,024 |
6 |
65 |
3,86 |
1,32 |
0,75 |
0,035 |
015 |
35 |
0,20 |
0,45 |
0,23 |
0,025 |
0,025 |
7 |
66 |
3,80 |
1,33 |
0,76 |
0,036 |
0,15 |
34 |
0,16 |
0,46 |
0,23 |
0,026 |
0,026 |
8 |
67 |
3,91 |
1,25 |
0.77 |
0,037 |
0,16 |
33 |
0,18 |
0,47 |
0,22 |
0,027 |
0,027 |
9 |
68 |
3,93 |
1,25 |
0,78 |
0,038 |
0,16 |
32 |
0,17 |
0,48 |
0,22 |
0,028 |
0,028 |
10 |
69 |
4,00 |
1,29 |
0,79 |
0,039 |
0,15 |
31 |
0,16 |
0,49 |
0,19 |
0,029 |
0,029 |
11 |
60 |
4,05 |
1,26 |
0,80 |
0,040 |
0,16 |
40 |
0,16 |
0,50 |
0,20 |
0,030 |
0,030 |
12 |
61 |
4,10 |
1,25 |
0,81 |
0,041 |
0,16 |
39 |
0,19 |
0,51 |
0,21 |
0,031 |
0,031 |
13 |
62 |
4,.05 |
1,23 |
0,82 |
0,042 |
0,16 |
38 |
0,19 |
0,52 |
0,22 |
0,032 |
0,032 |
14 |
63 |
4,12 |
1,28 |
0,83 |
0.043 |
0,12 |
37 |
0,17 |
0,53 |
0,23 |
0,030 |
0,033 |
15 |
64 |
4,11 |
1,22 |
0,84 |
0,044 |
0,14 |
36 |
0,16 |
0,44 |
0,24 |
0,031 |
0,034 |
16 |
65 |
4,03 |
1.25 |
0,71 |
0,040 |
0,13 |
35 |
0,18 |
0,45 |
0,25 |
0.026 |
0,030 |
17 |
66 |
4,01 |
1,30 |
0,72 |
0,033 |
0.14 |
34 |
0,16 |
0,45 |
0,26 |
0,031 |
0,025 |
18 |
67 |
4,01 |
1,22 |
0,74 |
0,036 |
0,14 |
33 |
0,18 |
0,45 |
0,27 |
0,031 |
0,030 |
19 |
68 |
4,00 |
1,30 |
071 |
0,036 |
0,15 |
32 |
0,18 |
0,45 |
0,22 |
0,031 |
0,025 |
20 |
69 |
4,01 |
1,26 |
0,71 |
0,036 |
0,15 |
31 |
0,18 |
0,47 |
0,23 |
0,026 |
0,026 |
21 |
60 |
4,0.5 |
1,31 |
0,71 |
0,034 |
0,14 |
40 |
0,15 |
0,45 |
0,21 |
0,025 |
0,025 |
22 |
61 |
3,98 |
1.55 |
0,71 |
0,034 |
0,16 |
39 |
0,18 |
0,44 |
0,22 |
0,028 |
0,025 |
23 |
62 |
4,00 |
1,33 |
0,75 |
0,035 |
0.16 |
38 |
0,17 |
0,44 |
0,22 |
0,026 |
0,025 |
24 |
63 |
3,96 |
1,33 |
0,75 |
0,035 |
0.17 |
37 |
0,17 |
0,41 |
0,22 |
0.026 |
0,026 |
25 |
64 |
4,01 |
1,25 |
0,75 |
0,036 |
0.17 |
36 |
0,18 |
0,41 |
0,22 |
0,028 |
0,025 |
Додаток 10а
Завдання для розрахунку матеріального балансу в ДСА
|
Марка сталі |
С |
Мп |
Si |
S не більш |
Р не більш |
1 |
Зсп |
0,14- 0,20 |
0,40-0,65 |
0,15-0,30 |
0,050 |
0,040 |
2 |
5сп |
0,28-0,37 |
0,50-0,80 |
0,20-0,40 |
0,050 |
0,040 |
3 |
10 |
0,07-0,14 |
0,35-0,65 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |
4 |
20 |
0,16-0,24 |
0,35-0,65 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |
5 |
А515-6 |
0,14-0,21 |
0,60-0,90 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
6 |
А36 |
0,15-0,20 |
0,85-1,15 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,040 |
7 |
St 37-2 |
0,12-0,17 |
0,40-0,60 |
0,15-0.30 |
0,035 |
0,035 |
8 |
St44-2 |
0,15-0,20 |
0,40-0,60 |
0,10-0,25 |
0,040 |
0,040 |
9 |
15Г |
0,12-0,19 |
0,70-1,00 |
0,17-0,37 |
0,035 |
0,035 |
10 |
St 52-3 |
0,15-0,20 |
1,2-1,60 |
0,35-0,55 |
0,030 |
0,035 |
11 |
17ГС |
0,14-0,20 |
1,00-1,40 |
0,40-0,60 |
0,030 |
0,030 |
12 |
А |
0,17-0,21 |
0,40-1,00 |
0,15-0,30 |
0,040 |
0,040 |
13 |
Е |
0,13-0,18 |
0,70-1,40 |
0,15-0,30 |
0,040 |
0,040 |
14 |
D40 |
0,12-0,18 |
0,90-1,60 |
0,15-0,30 |
0,035 |
0,035 |
15 |
А 572-50 |
0,14-0,20 |
0,85-1,25 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
16 |
А 516-55 |
0,12-0,18 |
0,60-0,90 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
17 |
А 516-70 |
0,16-0,20 |
0,85-1,20 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
18 |
АВ/ЕН |
0,12-0,18 |
1,20-1,60 |
0,17-0,50 |
0,040 |
0,040 |
19 |
А 572-65 |
0,14-0,23 |
0,90-1,30 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
20 |
А 572-60 |
0,14-0,25 |
0,90-1,30 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
21 |
А 572-42 |
0,14-0,20 |
0,85-1,25 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
22 |
ЗКП |
0,14-0,22 |
0,30-0,60 |
н.б.0,07 |
0,050 |
0,040 |
23 |
ЗПС |
0,14-0,22 |
0,40-0,65 |
0,05-0,17 |
0,050 |
0,040 |
24 |
08КП |
0,05-0,11 |
0,25-0,50 |
0,17-0,37 |
0,050 |
0,040 |
25 |
30 |
0,27-0,35 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |