Тепловой баланс плавки
В кислородно-конвертерном процессе нагрев металла до заданной температуры осуществляется за счет внутренних источников тепла: физического и химического тепла чугуна и теплоты шлакообразования. Согласно заданию даны расход чугуна, их химический состав, ранее произведены расчеты, необходимые для составления теплового баланса, который содержит приходную и расходную части. Приход тепла 1. Физическое тепло жидкого чугуна. Физическое тепло жидкого чугуна может быть определено по формуле: Q = Gчуг∙ [C ∙ t + gчуг + (tчуг – t ) ∙ Cчуг] , где C − средняя теплоемкость чугуна до температуры плавления, равная 0,75 кДж/кг ∙ град; – температура плавления чугуна, равная 1200 оС; gчуг – скрытая теплота плавления чугуна, равная 217,9 кДж/кг; tчуг – температура заливаемого в конвертер чугуна, равная 1300 оС; Счуг – теплоемкость жидкого чугуна, равная 0,92 кДж/кг ∙ град; Gчуг – количество жидкого чугуна в металлошихте, равное 78 кг. Q1 =78 ∙ [0,75 ∙ 1200 +217,9 + (1300 – 1200) ∙ 0,92] = 94372 кДж. 2. Тепло экзотермических реакций. На основании данных таблицы 15 и тепловых эффектов реакций окисления элементов производится расчет количества тепла, приведенный в таблице 20.
Таблица 20 − Химическое тепло реакций окисления элементов
3. Тепло шлакообразования. Считается, что все количество SiO2, P2O5 и Fe2O3 связано в соединения (CaO)2SiO2, (CaO)4P2O5 и Fe2O3 с выделением тепла в количестве 137432, 691350 и 211176 кДж/кг моль соответственно. Qшл = 1,551: 60 ∙ 137432 + 0,479 : 142 ∙ 691350 + 0,43 : 160 ∙ 211176 = 6452 кДж. Итого приход тепла составит: Qприх = 94372 + 87253 + 6452 = 188077 кДж. Расход тепла 1. Физическое тепло стали. Физическое тепло стали Q1 можно определить по уравнению Q1 = Мст∙ [C ∙ tпл + qпл + C ∙ (tст – tпл)], где C – средняя теплоемкость стали до температуры плавления, равная 0,7 кДж/кг ∙ град; tпл – температура плавления стали, оС; qпл – скрытая теплота плавления стали, равная 272,4 кДж/кг; C – теплоемкость жидкой стали, равная 0,84 кДж/кг ∙ град; tст – температура стали на выпуске из конвертера, оС; Мст – выход жидкой стали до раскисления, равный 91,121 кг; 0,5 и 1,0 – потеря металла с корольками и выбросами соответственно, кг. Q1 = (91,121 + 0,5 + 1,0) ∙ [ 0,7 ∙ 1535 +272,4 + 0,84 ∙ (1630 – 1535)] = 132142 кДж. 2. Физическое тепло шлака Физическое тепло шлака Q2 определяется из выражения Q2 = М шл ∙(Cшл∙tшл + qшл), где Мшл – выход шлака, равный 10,74 кг; Cшл– средняя теплоемкость шлака, равная 1,2 кДж/кг ∙ град; tшл – температура шлака, принятая равной выше температуры металла на выпуске на 10 оС, т.е. 1640 оС; qшл – скрытая теплота плавления шлака, равная 209,5 кДж/кг; Q2 = 10,74∙(1,2∙1640 + 209,5) = 23386 кДж . 3. Потеря тепла конвертером принимается равной 3 % от прихода тепла (обычно 1,5 – 4 %). Q3 =188077 ∙ 0,03 = 5642 кДж. 4. Тепло, уносимое частицами Fe2O3 (дым) , где – количество частиц пыли, Fe2O3 (дым), кг; – теплоемкость пыли, равная 1,23 кДж/кг ∙ град; – температура частиц пыли, оС; Q4 =2,143 ∙1,23 ∙ 1465 = 3862 кДж. 5. Тепло, уносимое дымовыми газами Тепло, уносимое дымовыми газами (Q5) определяется как Q5 = ∑ (C газ ∙ Vгаз ∙ tгаз), где Cгаз – теплоемкость газа, кДж/ м3 ∙ град; Vгаз – объем газа, м3; tгаз – температура отходящих газов, принятая равной 1465 оС. СО2 1,48 ∙ 0,782∙1465 = 1696 СО 2,34 ∙ 5,229 ∙1465 = 17926 H2O 1,84 ∙ 0,157∙1465 = 423 О2 1,54 ∙ 0,237 ∙1465 =535 N2 1,44 ∙ 0,027∙1465 = 57 Суммарное количество тепла, уносимое отходящими газами, Q5 = 20637 кДж. Итого расход тепла составит: Qрасх = 132142 + 23386 + 5642 +3862 + 20637 = 185669 кДж. Избыток тепла: Qизб = Qприх − Qрасх = 188077 – 185669 = 2408 кДж. Тепловой баланс плавки приведен в таблице 21. Корректировка теплового баланса плавки Энтальпия 1 кг стали при температуре 1630 оС составит 1440 кДж. Таблица 21 − Тепловой баланс плавки
Продолжение таблицы
В данном случае избытка тепла достаточно на расплавление 2408 : 1440 = 1,7 кг скрапа дополнительно. Следовательно, в данных расчетах следовало бы принять в шихте 76,3 % (кг) чугуна и 23,7 % (кг) скрапа. При недостатке тепла исправление теплового баланса возможно за счет: − изменения в допускаемых пределах температур заливаемого чугуна и стали на выпуске; − присадок углеродсодержащего материала (кокса, графита, антрацита и т.д.) с учетом их теплотворной способности, равной 27000 − 29500 кДж/кг, и коэффициента полезного использования тепла η = 0,27 – 0,35.
Приложение А
Приложение Б Атомные и молекулярные веса элементов и оксидов
Учебное издание
Составители: Чернышева Наталья Анатольевна Ганзер Лидия Альбертовна Числавлев Владимир Владимирович Фейлер Сергей Владимирович
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (198)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |