Конструкція двохванної сталеплавильної печі (стр. 2 из 4)
Для зменшення дії струменів повітря в конструкції передбачені сопла, що подають повітря, спрямований проти руху потоку повітря. Струменя із цих отворів створюють завісу на вході в амбразуру, тим самим скорочуючи присос повітря зменшення ефективності.
При зменшенні кількості повітря зменшується загальна кількість диму, що надходить d камеру нагрівання. Це дозволяє обладнати піч між ваннами з установкою з кожної сторони ежекторів. При цьому можливо забезпечення незалежного регулювання тиску під зводом печі в кожній камері, що має велике значення для поліпшення теплової роботи печі й забезпечує гарні умові для повного згорання.
Мал.1 Пристрій для відсмоктування димових газів, що вибиваються з робочого простору печі: 1-колектор; 2-парасоль; 3-колектор стисненого повітря; 4-повітряний струмінь.
Більші труднощі викликає ущільнення прорізу завалочних вікон при відкритій; заслінці. Якщо вікно перебуває під розрядженням, то через нього засмоктується 30000-40000
повітря в годину. Для забезпечення можливості роботи печі при підвищеному тиску під зводом передбачені пристрої, що відсмоктують дим. Наявність резервної очистки приводить до подорожчання будівництва печі.2. Зразковий розрахунок двохванної сталеплавильної печі
2.1 Паливний розрахунок
Розрахувати двухванную піч, ємністю ванн по G= 250т кожна, приймаючи загальну тривалість плавки рівної -1440 з (0,4 ч), з яких: випуск і заправлення – 1440 з (0,4 ч); завалка й прогрів -4680 з (1,3 ч); заливання чавуну й плавлення -4680 (1,3 ч); доведення - 3600 з (1,0 ч).
Продувка ванн проводиться технічним киснем. Недолік тепла від горіння в «холодній» ванні компенсується подачею природного газу. Розрахунок сталеплавильної печі включає: 1) розрахунок матеріального балансу; 2) розрахунок теплового балансу; 3) розрахунок витрати палива (природного газу) по періодах плавки.
2.2 Матеріальний баланс
Розрахунок шихти проводять на 100 кг металевої садки, причому плавку умовно ділять на два періоди: I період від завалки до повного розплавлювання, II період - від розплавлювання до розкислення стали.
I період
Знайдемо середній состав шихти, з огляду на, що в 100 кг металевої шихти втримується .65 кг чавуну й 35 кг скрапу (див, вище).
Вигар домішок визначимо як різниця між змістом домішки в шихті, і сталі після розплавлювання. Приймемо, що при продувці ванни технічним киснем 10% S окисляється до SO2, а вигар заліза в дим прийнятий рівним 1 % (по 0,5 % у кожному періоді).
З 2,505-1,30 = 1,205 кг
Si. 0,650 кг
Мn 0,760-0,04 =0,720 кг
Р 0,144 - 0,015-0,129 кг
S 0, 0465 - 0, 03 - 0, 00465=0,012 кг
Fе (у дим) 0,500 кг
Усього 3,216 кг
Тепер можна визначити витрату кисню й кількість оксидів, що утворилися:
Витрата кисню, кг
З-З 1,205-16:12=] ,607
Si->SiO2 0,65-32:28=0,743
Мn-MnO 0,76-16:55 0,221
Р-Р2О6 0,144-80:62-0,186
Fe у дим-Fе2О3 0, 5-48:112=0,214
S-SO2 0, 0465-32:32-0, 0465 3,0175
Для розрахунку состава й кількості шлаків варто зробити наступні допущення.
При завалці зі скрапом вноситься 2 % забруднень типу глини, що має состав: 52 % SiO2; 25 % А1гО3; 23 % Н2О. Таким чином, забрудненнями вноситься, кг:
SiO
35.0, 02.0, 52-0,364Al
35-0, 02.0, 25-0, 1575H
35-0, 02.0, 23-0,1610,6826 кг.
Звичайно скрап окислений {~1 %), тобто зі скрапом попадає 0,35 кг окалини у вигляді Fe
Оз. Разом із чавуном з міксера попадає деяка кількість шлаків, що для даного розрахунку приймемо рівним 0,5 кг наступного состава: 46 % СаО; 8 % А12О3; 6 % MgO; 2 % S.У шлаки надходить деяка кількість матеріалу футеровки, зношування якої приймаємо рівним, кг:
Доломить обпалений
Відповідно до технології виробництва стали, після заливання чавуну 5–6 % шлаків. Приймаємо, що в розглянутому випадку 6 % шлаків (6 кг) состава, %: 21 SiO2; 3,5 А12О3; 4 MnO; S MgO; 25 СаО; 4 P2O-3; 0,3 S; 0,1 Cr2O3; 27,6 FeO; 6,5 Fe2O3.
Зі шлаками йде, кг:
SiO2...6, 0-0,210 = 1,260
А12О3...6,0-0,035-0,210
Мnо ... 6,0-0,040 -0,240
MgO...60-0,080 = 0,480
CaO ...6, 0-0,250-1,500
Р2О5...6…6,0-0,040=0,240
S..,0-0,003 = 0,018...
Сг2О3...6…6,0-0,001=0,006
FeO..,0.0,276=1,656
Fe2O3...6,0-0,065 =0,39
6,00 кг
Зі шлаками губиться 1,5:0,53=2, 83 кг вапняки (0,53 зміст Сао в 1 кг вапняку).
Позначаючи витрату вапняку за х., будемо вважати загальну витрату вапняку рівним (2,83+х) кг із урахуванням втрат зі шлаками. Тепер знаходимо:
Надходження
, кг, з:металевої шихти 1,393
доломіту 1,3-0,02=0,026
забруднень скрапу 0,364
міксерних шлаків 0,5-0,38=0,19
вапняку 2,83+х)0,02=0,0566+0,02х
2,036+0,02х
Надходження А1ЕО3, кг; з;
Доломіту 1,3-0,02=0,026
забруднень скрапу 0,1575
міксерних шлаків 0,5-0,08=0,040
вапняку (2,83+х)0,003=0,0085+0,003х
0,236+0,003х
Надходження Сао, кг, з:
Доломіту 1,3-0,55=0,715
міксерних шлаків 0,5-0,46=0,23
вапняку (2,83+х)0,53= 1,5+0,53х
2,447+0,53х
Надходження РзО5, кг; з:
металевої шихти . . . 0,330
вапняку (2,83+х)0,007=0,002+0,0007х
0,332+0,0007х
Приймаючи за практичним даними, що в шлаку втримується 16 % FeO і 6 % Fe2O3, складемо з обліком шлаків, формулу кількості його наприкінці 1 періоду, кг: SiO2...2,036+ 0,02х-1,260 = 0,776+ 0,02х
А12О3...0,236 + 0,003 – 0,210 = 0,026 + 0,003х
Мnо ...0,981-0,240 = 0,741
MgO ... 0,6206 + 0,02х – 0,48 =0,1406 + 0,02х
СаО ... 2,447 + 0,53 х-х– 1,50 = 0,947 + 0,53х
Р2О6...0,332 + 0,0007х –0,24 = 0,092 + 0,0007х
S ... 0,111+0,001х –0,018 = 0,093 + 0,001х
Сг2О3...0…0,012–0,006=0,006
FeO,.,16шл
Fe2O3...0…0,16шл
Lшл = 0,22Lшл + 2,8216 + 0,5747х або
LШП = 3,617 + 0,737х.
Думаючи, що кількість шлаків наприкінці I періоду повинна бути дорівнює 2,6, одержимо рівняння для визначення витрати вапняку
0,947 + 0,53х = 2,0176 + 0,052х або х = 2,24 кг.
Тепер можна знайти кількість шлаків LШЛ - 3,617 + 0,737-2,24 = 5,987 кг.
Остаточний состав і кількість шлаків:
| Речовини | Маса, кг | Зміст, % |
| SiO2 | 0,9328 | 15,58 |
| А12О3 | 0,0371 | 0,62 |
| МnО | 0,8421 | 14,06 |
| MgO | 0,2107 | 3,52 |
| СаО | 2,4254 | 40,52 |
| РА | 0,1063 | 1,78 |
| S | 0,1081 | 1,82 |
| Сг2О3 | 0,0068 | 0,10 |
| FeO | 0,9579 | 16,00 |
| Fe2O3 | 0,3592 | |
| Lшл,=5,9870 |
Сумарна витрата вапняку дорівнює 2,83+2,24 = 5,07 кг. Загальна кількість шлаків 6+5,987 = 11,987 кг.
Складемо баланс заліза на 1 період плавки.
Кількість заліза, що окислилося, дорівнює 0,232+1,949 = = 2,181 кг.
Витрата кисню на окислювання заліза до Fe2O3 0,232X Х48: 112 = 0,099 кг; до FeO 1,949-16:56 = 0,557 кг.
Приймаючи, що з атмосфери печі у ванну надходить 30% від загальної кількості кисню, знайдемо величину останнього 3,0175+0,099+0,557+0,1 (3,0175+0,099+ +0,557) =4,04 кг.
З огляду на те, що в першому періоді ванна недостатньо й нерівномірно прогріта й процеси обміну вповільнені, приймаємо коефіцієнт засвоєння подаваного у ванну кисню, рівним 0,9. Тоді витрата технічного кисню складе
Тут 0, 95-частка O
Витрата чистого кисню 4,04-22,4/32 – 2,828 м3.
Витрата чистого кисню з урахуванням коефіцієнта засвоєння 2,828/0,9 = 3,142 м3.
Кількість незасвоєного кисню 3,142–-2,828 = = 0,314 м3 або 0,486 кг.
Кількість азоту, що подається з технічним киснем 3,3–3,142 = 0,158 м3 або 0,197 кг.
Кількість технічного кисню, що надходить у ванну 4,04+0,486+0,197 = 4,723 кг.
Вихід придатного з урахуванням металу, шлаками (10 % від кількості шлаків)
100-3,216-2,181-0,6825-0,35-0,5-0,6=92,47 кг, де 3,216 - вигар домішок; 2,181 - кількість заліза, що окислилося; 0,6825 - забруднення скрапу; 0,35 - окалина скрапу; 0,5 - міксерні шлаки; 0,6 - втрати металу зі шлаками.
II період
Розрахунок матеріального балансу для другого періоду плавки від розплавлювання до розкислення стали, проводиться аналогічно розрахунку для I періоду.
2.3 Тепловий баланс
Метою розрахунку теплового балансу, робочого простору камери печі, є визначення середнього теплового навантаження й теплового навантаження холостого ходу. Розрахунок робимо для однієї камери печі.
Прихід тепла
Тепло, внесене скрапом
820,75-103 кДж = 0,82 ГДж.
Тут сск=0,469 кДж/( кг-до) – питома теплоємність скрапу при £CK=20°C; DCK=0,35 – частка скрапу в шихті; G –250 т ємність однієї ванни печі.
2, Тепло, внесене чавуном
Q4 = GD4 == 250- 10s-0,65 [0,745 ■ 1200 + 217,72 + + 0,837 (1300 – 1200)3 = 194255,75:10^ кДж -= 194,26 ГДж, де Л, –0,65 – частка чавуну в шихті; с™ =0,745 кДж/
/( кг-до) - середня питома теплоємність твердого чавуну в інтервалі температур 0–1200°С:'
cf =0,837 кДж/( кг-до) - теж рідкого чавуну в інтервалі температур 1200–1300 °С;
1-4 = 217,72 кДж/кг – схована теплота плавлення чавуну; £ч=1300°С – температура чавуну, що заливається; ш.год –1200°С – температура плавлення чавуну.
3. Тепло екзотермічних реакцій
З-З2 ... 0,02405 250 103 34,09 = 204966,1
Si-SiO2...0,00650 250 103 31,10 = 50537,5
Мn-мnо ... 0,00680 250 103 7,37= 12529,0
Fe-Fе2О3(у дим) ... 0,010000-250.103-7,37 = 18425,0
Р-Р2О5...0,00129 250 103 25,00 = 8062,5
S-SO2...0,00012 250 10
9,28 = 278,4Fe-FeO ... (0,01940 + 0,00053)250-103 4,82 = 24015,6
FeFe2O3 ... (0,00232 –0,00018) 250-103 7,37 = 3943,0
=322757,1 МДж = = 322,76 ГДжтут перший стовпчик чисел-частка вигорілої домішки;
другий - ємність ванни, кг;
третій - теплові ефекти реакцій, віднесені до 1 кг елемента, Мдж/кг (див. додаток XII).
4. Тепло шлакоутворення
SiO2-(CaO)2SiO2...0,01393-250-103;28.60-2,32 =8075,75
Р206-(Са0)8РАСа0...0,033 250 103 62 142 4,71 =738,63
QШ.про =8,81 ГДж=8814,38 МДж
5. Тепло від горіння природного газу