Расчет материального баланса

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по учебной дисциплине:
"Современные технологии сталеплавильного производства"

Выполнил: ст.гр. МЧМ-09
Рыбак П.А.

Руководитель: доцент, к.т.н.
Ганзер Л.А.

г. Новокузнецк
2012

ЗАДАНИЕ

1. Разработать технологию выплавки стали марки 08Ю в конвертере садкой 350 т, при верхней кислородной продувке с интенсивностью 3,0 м³/т·мин, принять долю чугуна в металлозавалке 80%.

2. Предусмотреть в процессе плавки использование угля ССО. Расход угля 0,6%.

3. Состав чугуна, %: Si - 0,68; Mn - 0,41; S - 0,013; P - 0,086.

4. Известь: CaO - 89,6%; ППП - 9,2%; РСМ - 1:14 мин; РСГ - 80 гр;

5. Расход ФОМИ - 1,4%.

6. Расход электродного боя - 0,3%.

В соответствии с требованиями, утвержденными на заседании кафедры, курсовой проект, представленный к защите в комиссии, должен содержать следующие разделы:

1. Расчет материального баланса плавки;

2. Расчет теплового баланса;

3. Разработка технологии конвертерной плавки с пересчетом расходных коэффициентов, полученных в пункте 1, на садку конвертера;

4. Расчет основных размеров конвертера;

5. Расчет сопла Лаваля, выбор и проектирование кислородной фурмы;

6. Выбор и обоснование типа и конструкции футеровки, способов "горячих" ремонтов;

7. Выбор и обоснование системы газоочистки;

8. Графическая часть проекта (1 лист - 3 проекции агрегата, 2 лист - разрез по футеровки и головке кислородной фурмы).

СОДЕРЖАНИЕ

Введение6

1 Расчет материального баланса 7

1.1 Исходные данные7

1.2 Расчет технологических параметров периода нагрева лома8

1.3 Расчет технологических параметров плавки13

1.3.1 Определение среднего состава металлошихты и

количества примесей, окисляющихся к концу продувки13

1.3.2 Определение расхода извести 14

1.3.3 Определение содержания окислов железа в шлаке15

1.3.4 Предварительное определение количества и состава

шлака в концу продувки16

1.3.5 Определение состава металла в конце продувки 18

1.3.6 Определение содержания фосфора в металле19

1.3.7 Определение содержания серы в металле 20

1.3.8 Определение угара примесей чугуна и количество образовавшихся окислов21

1.3.9 Уточнение количества и состава конечного шлака22

1.3.10 Баланс окислов железа в шлаке24

1.3.11 Расчет технического расхода кислорода 24

1.3.12 Расчет количества и состав газов выходящих из

горловины конвертера 25

1.3.13 Определение жидкого металла в конце продувки26

1.4 Расчет раскисления и выхода годной стали 27

1.4.1 Расчет необходимого количества ферросплавов для

раскисления 27

1.4.2 Проверка химического состава готовой стали29

2 Расчет теплового баланса31

2.1 Общий приход тепла на плавку 32

2.1.1 Физическое тепло подогретого лома 32

2.1.2 Физическое тепло жидкого чугуна 32

2.1.3 Химическое тепло металлошихты 33

2.1.4 Химическое тепло реакций шлакообразования 33

2.1.5 Физическое тепло миксерного шлака34

2.1.6 Общий приход тепла на плавку 34

2.2 Расход тепла 35

2.2.1 Физическое тепло стали 35

2.2.2 Физическое тепло шлака 35

2.2.3 Тепло, уносимое отходящими газами 36

2.2.4 Тепло, уносимое выбросами металла 37

2.2.5 Тепло, уносимое пылью отходящих газов 37

2.2.6 Тепло диссоциации извести 38

2.2.7 Тепло диссоциации окислов железа, внесенных

шихтой и футеровкой 38

2.2.8 Тепло, уносимое корольками 38

2.2.9 Тепло, уносимое отходящими газами периода

прогрева лома 39

2.2.10 Общий расход тепла39

2.2.11 Избыток тепла39

3 Расчет основных размеров кислородного конвертера 41

4 Расчет параметров и конструирование кислородной фурмы 45

4.1 Расчет сопла Лаваля 45

4.2 Разработка конструкции наконечника и фурмы 48

4.3 Расчет расхода воды на охлаждение фурмы 49

4.4 Определение рабочего давления кислорода перед гибким

шлангом фурмы 50

5 Разработка технологии конвертерной плавки 52

5.1 Шихтовые материалы для выплавки стали 52

5.2 Добавки, шлакообразующие материалы и ферросплавы 53

5.3 Шихтовка плавки и загрузка конвертера 53

5.4 Режим ведения плавки 54

5.5 Технология выплавки стали марки 08Ю 55

5.6 Выпуск плавки 58

5.7 Раскисление стали 58

6 Футеровка кислородного конвертера 60

6.1 Материалы, применяемые для футеровки конвертера 60

6.2 Огнеупорные растворы и массы 61

6.3 Конструкция футеровки конвертера62

6.4 Ремонт футеровки конвертера 65

7 Газоотводящий тракт конвертера 68

7.1 Охлаждение конвертерных газов 69

7.2 Установки без дожигания оксида углерода69

Список литературы74

ВВЕДЕНИЕ

Общая схема современного производства стали, которая включает в себя технологические этапы подготовки шихтовых материалов, выплавки стали в кислородных конвертерах, мартеновских или электродуговых печах, выпуска и доводки стали в ковше (коррекция химического состава и температуры стали), а также разливку на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) или в слитки, в обобщенном виде представляет собой технологический цикл нагрева исходных шихтовых и вспомогательных материалов и последующего охлаждения конечной заготовки.

Кислородно-конвертерный процесс занимает первое место в мировой практике благодаря высоким технико-экономическим показателям и представляет собой сочетание технологий выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки.

Преимущества кислородно-конвертерного способа производства стали: более высокая производительность одного работающего агрегата; экологическая чистота; простота управления; низкие удельные капиталовложения, мощность производства высококачественной стали широкого сортамента из чугуна различного химического состава; переработка относительно большого количества металлолома. Все это обеспечило его быстрое распространение в мире.

Сочетание конвертеров с установками непрерывной разливки стали позволило снизить расход металла на прокат на 14-15%, повысить производительность труда на 5-15%, уменьшить затраты условного топлива на 60-70 кг/т заготовок.

В будущем предусматривается повысить долю стали, выплавляемой в конвертерах, значительно увеличить также долю стали, разливаемой непрерывным способом и обработанной различными внепечными методами.

РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА

Исходные данные

Расчет материального баланса производится на 100 кг металлической завалки (чугун + скрап). Доля чугуна 80%.

Химический состав чугуна, скрапа, металла перед раскислением и готовой стали, приведен в таблице 1.

Таблица 1- Состав исходных материалов и продуктов

Наименование материала	Содержание элементов, %
C	Mn	Si	P	S
Жидкий чугун	4,5	0,41	0,68	0,19	0,020
Стальной скрап	0,25	0,60	0,16	0,28	0,033
Металл перед раскислением	0,10	0,15	следы	0,010	0,020
Готовая сталь 08Ю	до 0,07	до 0,35	до 0,03	до 0,025	до 0,025

На основе практических данных принимаем расход материалов и потери металла (в процентах от веса металлической завалки) значения которых приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Расход материала и потери металла

Наименование	Условные обозначения	Расход 100 кг металлозавалки, кг (%)
1. ФОМИ	Мфоми	1,4
2. Электродный бой	Мэл. бой	0,3
3. Футеровка	Мф.	0,1
4. Потери железа в виде пыли	Мпыли	0,60
5. Потери железа в виде корольков	Мкор.	0,30
6. Потери железа с выбросами и выдувкой	Мвыбр.	1,0
7. Расход миксерного шлака	Мм.шл.	0,50
8. Загрязнения вносимые стальным скрапом	Мзагр.	0,40
9. Потери металла в ковше при разливке	Мразл.	1,5
10. Расход угля ССО	qуголь	0,6

Температура чугуна при заливке в конвертер принята равной t_чуг = 1380 °С. Температура металла в конце продувки принимается равной = 1641 °С.

Примерный химический состав неметаллической части шихты, футеровки конвертера и других материалов приведен в таблице 3.