Материальный и тепловой баланс ваграночной плавки. Расчет количества и состава шлака, образующегося в процессе плавки

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального обучения

²Сибирский государственный индустриальный университет²

Кафедра литейного производства

Материальный и тепловой баланс ваграночной плавки

Методические указания на выполнение курсового проекта по дисциплине «Оборудование литейных цехов». Специальность «Литейное производство черных и цветных металлов» (110400)

Новокузнецк 2004

УДК 621.365.5

М 33

Рецензент:

к.т.н., доцент кафедры «Металлургия чугуна»

ГОУ ВПО «СибГИУ»

Изложены рекомендации и приведен пример расчета материального и теплового баланса ваграночной плавки.

Содержание

Введение.................................................................................................................. 4

Методические указания........................................................................................ 4

Некоторые особенности расчета......................................................................... 4

Пример расчета материального и теплового балансов ваграночной плавки 5

1 Топливо............................................................................................................ 6

2 Флюсы.............................................................................................................. 7

3 ФУТЕРОВКА.................................................................................................. 8

4 Расчет требуемого для плавки количества известняка............................ 9

5 Расчет количества и состава шлака, образующегося в процессе плавки 12

6 Расчет количества подаваемого в вагранку воздуха.............................. 17

7 Расчет количества и состава отходящих колошниковых газов............ 21

8 Материальный баланс (на 100 кг металла).............................................. 23

9 Тепловой баланс (на 100 кг шихты).......................................................... 24

10 Определение КПД вагранки и температуры отходящих газов........... 27

Библиографический список............................................................................... 29

Введение

Плавка чугуна в вагранке  представляет собой совокупность  сложных  физико – химических  процессов, основными из которых являются: горение топлива изменение химического состава и температуры металла, процессы  шлакообразования.

Материальный баланс дает наглядную картину соотношения материалов, вводимых в вагранку и получаемых из нее.

Тепловой баланс показывает соотношение между количеством вводимого в вагранку тепла, суммой полезно использованного тепла и тепла,  потерянного в ходе процесса [1,2], что позволяет определить КПД вагранки.

Таким образом, расчет материального и теплового балансов позволяет получать количественное представление о процессах, протекающих в печи.

Методические указания

Материальный и тепловой балансы составляются после расчета шихты.

В результате расчета шихты (см. методического указания по расчету шихты) имеем следующие данные:

1   Химический состав шихты.

2   Величины угара химических элементов шихты.

3   Температуру металла на выпуске из печи.

4   Тип топлива.

5   Расход топлива.

6   Производительность вагранки и поперечное сечение шахты печи.

7   Температуру подогрева дутья.

8   Основность шлака.

9   Расход шихты на выплавку 100 кг чугуна.

В процессе  расчета выбираем по данным литературы:

1   Конкретную марку и состав кокса.

2   Химический состав золы кокса.

3   Флюс и его химический состав.

4   Тип футеровки и ее химический состав.

Некоторые особенности расчета

1  Расчет ведется на 100 кг шихты.

2 Расчет количества известняка, необходимого для ошлакования соответствующего продукта плавки, производится по формуле  (I), исходя из химического состава этого продукта. Причем вначале расчет ведется на 100 кг этого продукта, а затем производится пересчет на то количество продукта, которое расходуется на выплавку 100 кг металла (см. раздел 4.1. –  4.4.2).

3  Все пересчеты  с химического элемента на его окисел (соединение) или наоборот производится с учетом стехиометрического соотношения данного химического соединения (соотношение атомных и молекулярных масс) (см., например, раздел 4.4.1).

4  При расчете изменений в составе и количестве шлака с учетом перераспределения серы считаем, что FeS вносится не только золой кокса, но и образуется в шахте вагранки, и, следовательно, сера способствует переносу железа  в шлак.

5  Расчет количества шлака по составляющим шлак окислам элементов производим по формуле m = a * b

где:               m - количество окисла, вносимого каким-либо компонентом.

a  - количество этого компонента (кг), расходуемое при выплавке 100 кг металла.