Расчет шихты для производства сплавов ферросилиция: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория и технология производства ферросплавов»

Цель и задачи курсовой работы

Целью курсового проектирования является закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных студентами при изучении курса «Теория и технология производства ферросплавов».

Заданием на курсовую работу предусматривается расчет шихты для выплавки ферросилиция определенной марки, составление материального и теплового балансов плавки, а также разработка технологии плавки.

Расчетно-пояснительная записка выполняется в соответствии с требованиями указанными в методических указаниях [1].

Рекомендуется следующее размещение материала:

1. Титульный лист.

2. Задание на курсовую работу.

3. Оглавление.

4. Введение.

5. Общая часть.

6. Специальная часть.

7. Расчетная часть.

8. Список используемых источников.

Методические указания к выполнению отдельных разделов курсовой работы

Введение

Во введении оценивается значение электрометаллургии ферросплавов для развития народного хозяйства, направление и перспективы развития ферросплавного производства, приводится краткий исторический обзор развития отрасли электрометаллургии стали и ферросплавов, тенденция развития.

1 Общая часть

В общей части студент по литературным данным рассматривает области применения ферросилиция, физико-химические свойства сплава, рассматривает возможные технологические схемы, описывает физико-химические основы восстановления оксидов и образования сплава в печи, а также явление рассыпаемости ферросилиция.

Производится выбор типа и конструкции печи (открытая или закрытая), формулируются требования к исходным сырьевым материалам.

2 Специальная часть

В специальной части разрабатывается технология выплавки заданного сплава.

При разработке технологии студент, опираясь на выводы аналитического обзора, обосновывает выбор технологической схемы производства и производит описание основных этапов технологической схемы (подготовка сырья, плавка, разливка, расстройства хода процесса и пути их устранения, улавливание и очистка выбросов в атмосферу).

Описывается устройство электропечи (основные узлы, футеровка, электроды).

3 Расчетная часть

В расчетной части приводится расчет материального и теплового баланса заданной марки ферросилиция или кристаллического кремния.

3.1 Пример расчета шихты для выплавки ферросилиция марки ФС45

Расчет шихты для плавки ферросилиция обычно основывается на практических данных о распределении компонентов исходных материалов между продуктами плавки [2]. Более точный расчет затруднен тем, что плавка ферросилиция является теоретически бесшлаковым процессом. Состав образующегося в реальных условиях шлака и его количество непостоянны во времени и подвержены влиянию большого числа технологических и конструкционных факторов, зачастую не поддающихся точному учету. Процесс плавки сопровождается испарением кремния и других элементов, что в настоящее время не может быть с достаточной точностью учтено. Если механизм восстановительных процессов в ферросплавной печи в значительной мере является гипотетическим, коэффициенты распределения компонентов шихты между продуктами плавки зависят от концентрации кремния в конечном сплаве, поскольку она определяет температуру в горне и особенности температурного поля в ванне печи. На рисунке 1 представлена зависимость коэффициентов извлечения отдельных компонентов шихты от концентрации кремния по данным балансов плавок ферросилиция.

Рисунок 1 – Зависимость коэффициентов извлечения компонентов шихты от концентрации кремния

Данные по распределению элементов для различных марок ферросилиция приведены в таблице 1 [3].

Состав промышленного ферросилиция соответствует ГОСТ 1415–93.

Ниже рассмотрена методика расчета шихты на конкретном примере выплавки ферросилиция марки ФС45.

Таблица 1 – Распределение компонентов кварцита, кокса и полукокса между продуктами плавки