Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный

В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный, в связи с чем, при его загрузке приводит к механическим повреждениям футеровки агрегата. Поэтому применение легковесного лома требует пакетировная, что не исключается попадания в пакеты посторонних предметов, закрытых емкостей и т.д.

Климатические условия нашего региона способствуют попаданию в пакеты воды и снега, что приводит не только к технологическим сложностям ведения процесса переработки лома, но и значительно ухудшает безопасность производственного процесса в целом.

При заливки жидкого чугуна с температурой 1300-1400°С на металлический лом, содержащего закрытые емкости с водой, льдом, маслами и т.п. происходит взаимодействие расплавленного металла с данными материалами, сопровождающееся взрывом.

Для предотвращения взрывом и проводится предварительный подогрев лома в конвертере.

Таблица 3 - Состав исходных материалов

Наименование материала Содержание компонентов, %
CaO SiO2 MgO Fe2O3 FeO Al2O3 CaF2 MnO P2O5 CO2 H2O S
Известь 89,6 1,25 2,02 1,13   0,71       4,3 0,018
ФОМИ                
Электродный бой           15,1 34,4     50,42   0,08
Футеровка 5,8 88,7 1,25   1,25            
Миксерный шлак 7,5 54,5 3,3   18,7 10,6   0,2     0,2
Загрязнение стального скрапа   24,0            
Зола угля 2,4 69,4 0,5 5,7   22,0            

С учетом теплотворной способности, химического состава угля (см. таблицу 4), их расходами на предыдущей плавке и коэффициента усвоения тепла от топлива, определяется тепловой эффект предварительного нагрева лома.

Таблица 4 - Химический состав теплоносителей, %

Хим. состав угля Содержание элементов
CP HP SP OP NP WP AP
Уголь 81,1 4,0 0,3 4,5 2,0

В данном расчете расход угля принят равным 0,6 кг на 100 кг металлической завалки.

Qнагр = Qуголь;

Qуголь = Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru (уголь) · Mуголь · К1;

где K1 - коэффициент усвоения тепла угля, %;

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru (уголь) = 28680 кДж/кг;

К1 = 70%;

Qнагр = 28680 ∙ 0,3 ∙ 70 / 100 = 6022,8 кДж/100 кг.

Затем определяется температура лома после нагрева по формуле:

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru = Qнагр / (Мл · Сл) + tл,

где Сл - темплоемкость твердого лома, равная кДж/кг·град;

Мл - количество лома, кг;

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru - температура лома после нагрева, °С;

tл - температура лома до нагрева, °C (принимаем равной 0 °C);

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru = 6022, 8 / (20 · 0,7) = 430,2 °C

Избыточное тепло чугуна Qизб рассчитывается на 100 кг чугуна. Во время продувки выгорит следующее количество основных примесей чугуна:

Qизб = 103 · [(8,35 - 0,1 · B) · Si + 1,6 · Mn + 3,8 · C + 2 + 0,0195 · tчуг] –

– [(0,44 + 0,64 · B) · Si + 0,17 · Mn + 0,785 · C + 20,4] · tм

где Si, Mn, C - окислившееся их количество, % от веса чугуна;

B - основность шлака (CaO / SiO2 = 3,0);

C = 4,45%; Mn = 0,31 %; Si = 0,68;

tчуг - температура заливаемого чугуна, °С;

tм - температура металла на выпуске, °С;

Qизб = 103 · [(8,35 - 0,1 · 3) · 0,68 + 1,6 · 0,31 + 3,8 · 4,45 + 2 + 0,0195 · 1380] –

– [(0,44 + 0,64 · 3) · 0,68 + 0,17 · 0,31 + 0,785 · 4,45 + 20,4] · 1641 =

= 43058,199 кДж / 100 кг чугуна.

Далее рассчитывается величина охлаждающего эффекта лома, которая, в зависимости от температуры его нагрева будет иметь разную величину:

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru

где Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru - теплоемкость лома, равная 0,7 кДж / кг · град;

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru - температура плавления лома, °С (принимается равной температуре плавления выплавляемой стали);

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru - температура лома после нагрева;

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru - скрытая теплота плавления лома, равная 284,9 кДж / кг;

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru - температура металла в конце продувки, °C;

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru - теплоемкость расплавленного лома, равная 0,84 кДж / кг · град;

qл = 0,7 · (1535 - 430,2) + 284,9 + (1641 - 1535) · 0,84 = 1147,3 кДж / кг.

При этом, расчетный расход лома составит:

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru

где qл - охлаждающий эффект лома, кДж / кг;

Расчет технологических параметров периода нагрева лома. В последнее время все чаще используется амортизационный лом, который является более габаритным, чем оборотный - student2.ru

По заданию имеем процентное содержание лома 20%, разность позволит повысить шлакообразование.

Факел определяется количество кислорода на нагрев (таблица 5), а также состав и объем отходящих газов этого периода (таблица 6). Основываясь на практических данных работы конвертеров, принимаем, что углерод угля сгорает с образованием 40% CO и 60% CO2. Также необходимо учитывать кислород для сжигания находящегося в угле водорода (окисление происходит по реакции 2H2 + O2 = 2H2O).

Таблица 5 - Количество кислорода и образовавшихся оксидов

Элемент Количество окислившегося элемента, кг Потребное количество кислорода, кг Количество образовавшегося окисла, кг
Уголь 81,1 · 0,6 / 100 · 0,6 · 0,5 = 0,146 0,146 · 32 / 12 = 0,389 0,535
С - {CO2}
C - {CO} 81,1 · 0,6 / 100 · 0,4 · 0,5 = 0,097 0,097 · 16 / 12 = 0,130 0,227
H2 - {H2O} 4,0 · ,6 / 100 = 0,024 0,024 · 32 / 4 = 0,192 0,216
Итого: 0,267 0,711 - 4,5 · 0,6 / 100 = 0,684* 0,978
* - вычитаем кислород топлива, где 4,5 - кислород угля;

Учитывая тот факт, что операция нагрева ограничена по времени (5 - 7 минут), в данном расчете принято, что в процессе нагрева сгорают летучие компоненты топлива, а также 40 - 70% углерода. Перед заливкой чугуна в конвертере остается не окислившийся углерод топлива и зола. Количество не окислившегося углерода может быть принято 50%.

Таблица 6 - Количество и состав газов

Уголь
CO2 (81,1 · 0,6 / 100 · 0,6 · 44) / 12 · 0,5 = 0,535
CO (81,1 · 0,6 / 100 · 0,4 · 28) / 12 · 0,5 = 0,227
N2 (0,6 · 2) / 100 = 0,012
H2O (от H) (4 · 0,6) / 100 · 18 / 2 = 0,216
H2O 7,0 · 0,6 / 100 = 0,042
O2 0,684 - 0,65 = 0,034*
Итого: 1,07 кг
* - не усвоенный ванной кислород;

С учетом усвоения кислорода ванной, равной 95%, чистоты технического кислорода 99,6%, а также количества азота, поступившего в металл с кислородом, определяется его количество на прогрев:

0,684 · 95 / 100 = 0,65 кг или 0,65 · 22,4 / 32 = 0,455 м3;

0,455 / 99,6 · 100 = 0,457 м3.

Вместе с кислородом поступит азота:

0,457 - 0,455 = 0,002 м3 или 0,003 кг.

Всего технического кислорода на прогрев требуется:

0,65 + 0,003 = 0,654 кг.

В процессе продувки образуются газы: CO2, CO, N2, H2O от водорода топлива, H2O, неусвоенный O2.

В итоге за период нагрева выделится 1,07 кг газов.

Рассчитанные количества кислорода и газов входят в итоговую таблицу материального баланса.

Наши рекомендации