Общий приход тепла на плавку

Физическое тепло подогретого лома

где К₁ - коэффициент усвоения тепла угля.

Q_нагр = 28680 · 0,6 · 0,35 = 6022,8 кДж

Тепло оставшейся части неокисленного углерода учитывается при расчете химического тепла реакций окисления элементов металлошихты.

Физическое тепло жидкого чугуна

Физическое тепло жидкого чугуна можно определить по формуле

где G_чуг - количество жидкого чугуна в металлической шихте, G_чуг = 80 кг;

- теплоемкость твердого чугуна, ;

t_чуг - температура заливаемого в конвертер чугуна, t_чуг = 1380 °С

g_чуг - скрытая теплота плавления чугуна, g_чуг = 217,9 кДж/кг;

- температура плавления чугуна, °С;

C_чуг - теплоемкость жидкого чугуна, С_чуг = 0,92 кДж/кг · град;

Химическое тепло металлошихты

Значения тепловых эффектов реакций окисления элементов при температурах их окисления приведены в таблице 18.

Таблица 18 - Значение тепловых эффектов реакций окисления

Реакция	Тепловой эффект реакции окисления на 1 кг элемента, кДж
[C] + {O2} = {CO2}
[C] + 0,5{O2} = {CO}	10458,2
[Si] + {O2} = (SiO2)	30913,8
[Mn] + 0,5{O2} = (MnO)	7018,3
2P + 2,5{O2} = (P2O5)	24327,1
[Fe] + 0,5{O2} = (FeO)	4826,9
2[Fe] + 1,5{O2} = (Fe2O3)	7374,4

На основании данных таблицы 18 и результатов материального баланса можно определить химическое тепло реакций окисления элементов металлошихты Q_хим, результаты представлены в таблице 19.

Таблица 19 - Химическое тепло реакций окисления

Элемент-окисел	Выгорело элементов, кг	Расчет	Вносится тепла, кДж
М.з.	[C] ® {CO2}	0,545	0,545 · 34094	18581,230
[C] ® {CO}	3,593	3,593 · 10458,2	37576,313
[Si] ® (SiO2)	0,576	0,576 · 30913,8	17806,349
[Mn] ® (MnO)	0,315	0,315 · 7018,3	2210,765
[P] ® (P2O5)	0,065	0,065 · 24327,1	1483,953
[Fe] ® (FeO)	1,507	1,507 · 4826,9	7274,138
[Fe] ® (Fe2O3)	0,45	0,45 · 7374,4	3318,48
[Fe] ® (Fe2O3)пыль	0,6	0,6 · 7374	4424,640
Итого:	7,651	Итого:	92675,868

2.1.4 Химическое тепло реакций шлакообразования

Считаем, что все количество SiO₂, P₂O₅ и Fe₂O₃ в шлаке связано следующими реакциями:

SiO₂ + 2CaO = (CaO)₂ · SiO₂ + 137432 кДж/кг·моль_SiO2;

P2O5 + 4CaO = (CaO)₄ · P₂O₅ + 691350 кДж/кг·моль_P2O5;

Fe₂O₃ + CaO = (CaO) · Fe₂O₃ + 211176 кДж/кг·моль_Fe2O3;

Физическое тепло миксерного шлака

Среднюю теплоемкость миксерного шлака определяем по формуле:

С₀ = 0,73 + 0,003 · Т_м.шл.,

где 0,73 - теплоемкость шлака при 0 К, кДж/кг·град;

0,0003 - приращение теплоемкости шлака на 1°, кДж/кг·град;

Т_м.шл. - средняя температура миксерного шлака, К.

Среднюю температуру миксерного шлака, попадающего в конвертер из чугуновозного ковша, ориентировочно можно принимать на 15-20° ниже температуры заливаемого в конвертер чугуна, тогда:

Т_м.шл. = (1380 - 20) + 273 = 1633К,

С₀ = 0,73 + 0,0003 · 1633 = 1,22 кДж/кг·град.

Количество вносимого тепла миксерным шлаком определится из выражения:

Q_м.шл. = М_м.шл. · (С₀ · t_м.шл. + q_м.шл.),

где М_м.шл. - количество миксерного шлака на 100 кг металлошихты, кг;

t_м.шл. - средняя температура миксерного шлака, °С;

С₀ - средняя теплоемкость миксерного шлака, кДж/кг·град;

q_м.шл. - средняя теплота плавления шлака, q_м.шл. = 209,5 кДж/кг.

Q_м.шл. = 0,5 · (1,22 · (1380 - 20) + 209,5) = 934,35 кДж

Общий приход тепла на плавку

Общий приход тепла на плавку рассчитывается следующим образом:

Q_прих = 6022,8 + 103020 + 92675,868 + 5341,02 + 934,35 = 207994,038 кДж.

Расход тепла

Физическое тепло стали

Физическое тепло стали Q₁ можно определить по уравнению

где M_ст - вес жидкой стали перед раскислением, кг;

- теплоемкость твердой стали, = 0,7 кДж/кг·град;

t_пл - температура плавления стали, °С;

q_пл - скрытая теплота плавления стали, q_пл = 272,4 7 кДж/кг·град;

t_ст - температура стали перед выпуском, °С;

- теплоемкость жидкой стали, 0,84 7 кДж/кг·град.

Температура плавления стали:

t_пл=1539-65·(%C),

где 1539 - температура плавления чистого железа, °С;

65 - снижение температуры плавления стали на 1% углерода в металле, °С;

(%С) - содержание углерода в металле перед раскислением.

t_пл = 1539 - 65 · 0,054 = 1535^оС.

Физическое тепло шлака

Среднюю теплоемкость конечного шлака (как и миксерного) определяем по формуле:

C₀ = 0,73 + 0,0003 × T_шл ,

где Т_шл - температура конечного шлака, К.

Температуру конечною шлака принимаем выше температуры металла в конце продувки на 10°С, т.е. 1651°С, так как превышение температуры шлака над температурой металла составляет обычно 5-15°С.

С₀ = 0,73 + 0,0003 · (1651 + 273) = 1,3 кДж/кг·град.

Потери тепла со шлаком определяются по формуле:

Q₂ = (C₀ · t_шл + q_шл) · М_шл,

где q_шл - скрытая теплота плавления шлака, q_шл = 209,5 кДж/кг·град;

М_шл - количество конечного шлака, кг.

Q₂ = (1,3 · (1641 + 10) + 209,5) · 12,9 = 30389,82 кДж.