- •Основні
- •Практична робота № 1 Тема: Розрахунок основних параметрів кисневих конверторів.
- •Практична робота №2
- •Практична робота № 3
- •Практична робота № 4 Тема: Розрахунок теплового балансу киснево-конверторної плавки.
- •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 № 9 Тема: Розрахунок розкислювання мартенівської сталі.
- •Практична робота № 10 Тема: Розрахунок теплового балансу мартенівської плавки
- •Практична робота № 11 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 №12 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.
- •Допоміжні практичні роботи для виконання курсових та дипломних робіт Практична робота 16 Тема: Визначення витрати чавуну на виплавку сталі у двованних сталеплавильних агрегатах.
- •Практична робота 17 Тема:Розрахунок розмірів робочого простору дса
- •Практична робота № 18 Тема: Вибір і розрахунок кисневої продувної фурми в дса
- •Практична робота 19 Тема: Розрахунок шихти та матеріального балансу конвертерної плавки з десульфурацією сталі порошковою проволокою силікокальцію.
- •1. Окислювальний напівперіод верхнім фурменим дуттям
- •Маса шлаку без оксидів заліза з відрахуванням переходу кисню у метал при переході сірки у шлак складе, кг :
- •На утворення сульфідів кальцію витрачається сірки, кг:
- •Практична робота №21
- •Практична робота № 22 Тема: Розкислення складнолегованої сталі при ковшовому варіанті розкислення.
- •Практична робота №24
- •Теоретична частина
- •Практична робота № 27 Тема: Розрахунок основних геометричних розмірів кисневого конвертора
- •Практична робота № 28 Тема: Розрахунок основних геометричних розмірів кисневої фурми
- •Практична робота № 29 Тема: Розрахунок кисневих фурм донного дуття.
- •Розрахунок кисневої фурми верхнього дуття.
- •Практична робота № 30 Тема: Розрахунок тривалості періодів плавки
- •Практична робота № 31
- •Практична робота №32
- •Практична робота № 33 Тема: Розрахунок виливниці для злитка спокійної сталі
- •Практична робота № 34 Тема: Розрахунок прибуткової надставки
- •Практична робота № 35 Тема: Розрахунок матеріального і теплового балансів для виплавки сталі в дуговій електропечі з основною футеровкою
- •Практична робота №36 Тема: Визначення розмірів дугової електросталеплавильної печі та її основних електричних параметрів.
- •Практична робота №37 Тема: Проектування відділень цеху та розрахунок обладнання
- •Практична робота №38
- •Потрібно до витрати
- •Практична робота №39
- •Проектування виливниці
- •Компонування потягу
- •Визначення режимних параметрів розливання
Практична робота № 11 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 |
||||
А 572 - 50 |
0,14-0,20 |
0,85-1,25 |
0,15-0,40 |
н.б.0,040 |
н.б.0,050 |
Таблиця 2 - Хімічний состав металічної частини шихти, сталі перед розкисленням .
Матеріал |
Масовий склад елементів в %. |
||||
С |
Mn |
Si |
P |
S |
|
Чавун передільний 65% |
4,14 |
1,22 |
0,84 |
0,14 |
0,044 |
Скрап 35% |
0,16 |
0,44 |
0,24 |
0,034 |
0,031 |
Сталь перед розкисленням |
0,14 |
0,15 |
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 64/100×4,14= 2,649
Si 64/100×0,84=0,5376
Mn 64/100×1,22=0,7808
P 64/100×0,14=0,0896
S 64/100×0,044=0,02816
Для скрапа
С 36/100×0,16= 0,057
Si 36/100×0,24=0,086
Mn 36/100×0,44=0,158
P 36/100×0,034=0,012
S 36/100×0,031=0,011
Таблиця 4 – середній склад металевої шихти
|
С |
Mn |
Si |
P |
S |
Чавун вносить |
2,649 |
0,780 |
0,537 |
0,089 |
0,028 |
Скрап вносить |
0,057 |
0,158 |
0,086 |
0,012 |
0,011 |
Середній склад(сума) |
2,708 |
0,938 |
0,623 |
0,101 |
0,039 |
Визначаємо скільки видалиться сумішей із ванни на 100 кг металу за весь період плавки.
С 2,708-0,14×0,9 = 2,582
Mn 0,938-0,15 ×0,9 = 0,803
Si 0,623
P 0,095-0,012×0,9 = 0,090
S 0,039-0,022×0,9 = 0,0192
Fe (в дим) приймаємо = 1,1
---------------------------------------------------------------
Всього 5,217
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:
0,039/10=0,0039=0,004 кг. сірки.
Розхід кисню на окислення сумішей складе, кг:
C – CO2 2,582×32/12 = 6,885
Si – SiO2 0,623×32/28 = 0,712
Mn – MnO 0,803×16/55 = 0,234
S – SO2 0,004×32/32 = 0,004
P – P2O5 0,090×80/62 = 0,116
Fe – Fe2O3 /в дим/ 1,1×48/112 =0,471
8,422
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 2,582×44/12 =9,467
SiO2 0,623×60/28 = 1,335
MnO 0,803×71/55 = 1,036
P2O5 0,090×142/62 = 0,206
SO2 0,004×64/32 = 0,008
Fe2O3 1,1×160/112 = 1,571
Перехід сірки до шлаку, кг:
0,0193-0,004 = 0,015
При цьому визволяється кисню, кг:
0,015 /2 = 0,007
Розхід кисню складе:
8,422-0,007= 8,415
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 1,442+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(1,422+0,02х)
0,918+0,86х = 3,749+0,052х
0,918 - 3,749 = 0,052х - 0,86х
-2,831 = -0,808 х
Х = 2,831/0,808
Х = 3,504
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 |
1,335 |
0,040 |
0,051 |
0,005 |
0,07 |
1,501 |
|
CaO |
- |
0,016 |
0,901 |
0,002 |
3,013 |
3,932 |
|
MgO |
- |
- |
0,612 |
0,067 |
0,105 |
0,784 |
|
Al2O3 |
- |
0,216 |
0,044 |
0,004 |
0,07 |
0,334 |
|
S |
0,015 |
- |
- |
- |
- |
0,015 |
|
MnO |
1,036 |
- |
- |
- |
- |
1,036 |
|
P2O5 |
0,206 |
- |
- |
- |
- |
0,206 |
|
Fe2O3 |
- |
0,100 |
0,034 |
0,013 |
- |
0,147 |
|
Cг2О2 |
- |
- |
- |
0,011 |
- |
0,011 |
|
∑ |
2,592 |
0,372 |
1,642 |
0,102 |
3,258 |
7,966 |
Крім того у вапні міститься:
3,504/100×6,0= 0,210 кг СО2
3,504/100×1,0= 0,035 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:
7,966-0,147=7,819
Приймає склад окислів заліза в шлаку16% FeO і 6% Fe2O3 , тоді маса окислів без FeO і Fe2O3 буде складати 78%.
Маса шлаку равна, кг:
7,819/78×100=10,024
Робемо розрахунок для таблиці 6
% SiO2 1,501/ 10,024× 100 = 14,97%
%СаО 3,932 / 10,024×100 = 39,23%
% MgO 0,784 / 910,024× 100 =7,82%
% Al2O3 0,334 / 10,024× 100 =3,33%
%S 0,015 / 10,024×100 =0,15%
% MnO 1,036/10,024× 100 =10,34%
% P2O5 0,206 / 10,024× 100 =2,06%
% Cг2F2 0,011 / 10,024× 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 |
∑ |
14,97 |
39,23 |
7,82 |
3,33 |
0,15 |
10,34 |
2,06 |
0,12 |
16,00 |
6,00 |
100 |
Фактична основність шлаку
Тобто відповідає заданої (допускається відхилення на ± 0,05)
Маса окислів заліза у шлаку складе:
10,024-7,819=2,205 в том числі
FeO = 10,024/100×16 =1,604 кг
Fe2O3 = 2,205-1,604 =0,601 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 1,604-0,014 =1,59
Fe2O3 0,601
----------------------------------------------------
Усього 2,191
Окислюється заліза, кг:
1,59×56/72+ 0,601×112/160 =1,657
Визначаємо втрати заліза у виді корольків заліза, заплутавшихся у межах 4-6 % від маси металошихти, приймаємо 3 %
Вихід сталі дорівнюється, кг :
100+0,092-5,217-1,657-0,284 =92,934
Потреби кисню на окислення заліза, кг
2,191-1,657=0,534
Усього знадобиться кисню на окислення заліза та сумішей, кг
8,422+0,534-(0,040+0,001) = 8,915
Цей кисень поступає із фурм і атмосфери печі.
Кількість утворюючих газів, кг:
СО2 9,467+0,185+0,058 =9,71
Н2О 0,031+0,028 =0,063
SO2 0,008
--------------------------------------------
Усього 9,781
Таблиця 7 – матеріальний баланс плавки
Матеріальний баланс плавки |
|
Поступило, кг Чавун 64,00 Скрап 36,00 Вапно 3,504 Боксит 0,4 Доломіт 1,7 Магнезит 0,1 Кисень 8,915 |
Получено, кг Сталь 92,934 Корольків 0,3 Шлаку 10,024 Газів 9,781 Fe2O3 (дим) 1,571 |
Всього 114,61 |
114,619 |
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 |