4. Тепловой баланс

Приход тепла складывается из следующих величин: физическое тепло чугуна, химическое тепло реакций окисления элементов металлической шихты , химическое тепло реакции шлакообразования , физическое тепло миксерного шлака.

4.1. Физическое тепло чугуна (q1)

где С_тв - теплоёмкость твердого чугуна (0,745 кДж / кг ·гр);

С_*- тепло жидкого чугуна (0,870 кДж / кг·гр);

Q_пл - скрытая теплота плавления (217,7 кДж / кг);

t_пл- температура плавления (1150....1200 °С);

t_чуг - температура чугуна (1320 °С);

М_чуг - масса чугуна (79, кг) .

Q₁ = [0,745 ·1150 + 217,7 + 0,870·(1320 -1150)]·78,1 = 95,478 кДж =

= 95,48 МДж

4.2 Химическое тепло реакций окисления, (q2). Удельные тепловые эффекты реакций:

Элемент окисел	МДж/кг	Δ элемента, кг
С → CO2	34,71	0,542
C → CO	11,1	3,070
Mn → MnO	7,03	0,417
Si → SiO2	26,92	0,590
P → P2O5	19,76	0,112
Fe → FeO	4,82	1,160
Fe → Fe2O3	7,32	0,795

При окислении элементов выделится тепло, МДж

С → CO2	18,804
C → CO	34,076
Mn → MnO	2,931
Si → SiO2	15,886
P → P2O5	2,219
Fe → FeO	5,592
Fe → Fe2O3	5,820
Итого Q2	18,804	МДж

4.3. Тепло реакций шлакообразования , (q3). Удельные тепловые эффекты реакций:

	МДж/кг	М окисла, кг
(SiO2) → (2CaO·SiO2)	2,3	1,797
(P2O5) → (4CaO·P2O5)	4,86	0,257

При образовании шлака выделится тепло, МДж

(SiO2) → (2CaO·SiO2)		4,133
(P2O5) → (4CaO·P2O5)		1,250
Итого Q3		5,383

4.4. Теплосодержание миксерного шлака, (q4), мДж

где С_ш - средняя теплоемкость шлака равная С₀ =0,733 + 0,00025·Т

(Т= 1337-15+273 = 1595 К);

t_ш - температура шлака (t_чуг- 15...20 °С);

q_ш - скрытая теплота плавления (210 кДж/кг);

М_ш - масса миксерного шлака (0,381 кг).

Q₄ = [(0,733+0,00025 ·1595)·1322+210] · 0,381 ≈ 0,657МДж

Суммарный приход тепла ΣQ_пр:

ΣQ_пр = Q₁+Q₂+Q₃+Q₄ = 186,846.

Расход тепла складывается из следующих величин: теплосодержание жидкого металла, шлака и отходящих газов; тепло уносимое из конвертора выносами, выбросами, корольками и «бурым дымом»; тепло диссоциации влаги СаСО₃ и окислов железа, вносимых шихтой.