Расчет шихты, материального и теплового балансов доменной плавки - Курсовая работа

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Флюсом называются добавки, загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических свойств.Чугун выплавляют в печах шахтного типа - доменных печах. Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды, оксидом углерода, водородом и твердым углеродом, выделяющимся при сгорании топлива в печи. Распар - самая широкая цилиндрическая часть печи, где происходит плавление пустой породы руды и флюса с образованием из них шлака. Чугун выпускается из печи через летку, расположенную на дне лещади, по желобам в ковши, а шлак в специальные ковши через две шлаковые летки. Из чаши шихта попадает на большой конус, при опускании которого шихтовые материалы попадают в доменную печь, предотвращая при этом выход газов из доменной печи в атмосферу.В ковшах-чугуновозах емкостью, 80…100 т, везут его по железнодорожным путям, попадают либо в сталеплавильный цех для передела в сталь, либо на разливочную машину. В первом случае чугун сливают в миксеры (копильники), емкостью до 2000 т, отапливаемые газом. По содержанию вредных примесей (P и S) чугуны делятся на классы (А, Б и т.д.) по фосфору и на категории (I, II и т.д.) по сере. Чугуны этих марок применяют для выплавки стали мартеновским и кислородно-конверторным способом. Чугуны марок Б1, Б2, содержащие фосфора ?0,06% (класс А) и серы ?0,04%(категория III), используют для передела в сталь кислым процессом.Химический состав сырых материалов приведен в таблице 1. В чугуне содержится: 1000 · 0,945 = 945 кг Fe, 1000 · 0,007 = 7 кг Mn, 1000 · 0,007 = 7 кг Si, где 1000 - количество чугуна, кг; 0,945; 0,007; 0,007 - содержание в чугуне соответственно Fe, Mn и Si (в долях единицы). в) в соответствии с составом шихтовых материалов и опытными данными принимаем выход шлака равным 480 кг, в содержание FEO в нем 0,5% (оно обычно изменяется от 0,3 до 0,7%); г) переходит железа в шлак ж) расход агломерата с учетом выноса в колошник (принимаем вынос равным 2%, он определяется качеством агломерата и технологией доменной плавки и изменяется от 1 до 10%) составляетОкисляется шихтой, т. е. расходуется на прямое восстановление кремния, марганца, фосфора и железа: а) на восстановление 7 кг кремния по реакции б) на сжигание углерода углеводородов 1 м? природного газа до оксида углерода требуется кислорода дутья Количество водорода в газе: а) образуется водорода при разложении природного газа и влаги дутья, расходуемого на сжигание 1 м? природного газа б) образуется водорода при разложении 120 м? природного газа в) образуется водорода из влаги дутья, расходуемого на сжигание углерода коксаМасса дутья: а) 1 м? дутья весит б) дутье весит 1,288 · 1157,57 = 1490,95 кг. Масса природного газа: а) 1 м? природного газа весит Масса колошникового газа: а) 1 м? колошникового газа весит б) колошниковый газ весит 1,234 · 1836,08 = 2254,7 кг.Тепло горения углерода кокса: 17899 · 280,4 5250 · 327,2 = 6736679,6 КДЖ, где 280,4 и 327,2 - соответственно количество CO2, образующееся при непрямом восстановлении, и CO, образующееся при окислении углерода кокса шихтой и дутьем, за вычетом CO, расходуемой в реакциях косвенного восстановления, м?; 17899 и 5250 - тепло, выделяющееся при горении углерода соответственно в CO2 и CO, КДЖ/м?. Тепло сгорания природного газа с образованием CO и H2: а) при сгорании 1 м? природного газа выделяется тепла б) при сгорании 120 м? природного газа выделяется тепла Тепло окисления водорода в реакциях косвенного восстановления железа: 10806 · 95,04 = 1027002,2 КДЖ, где 10806 - тепло, выделяющееся при сгорании 1 м? H2, КДЖ. На диссоциацию оксидов и перевод серы в шлак: а) количество FEO, вносимое шихтовыми материаламиОпределим полезный объем доменной печи: Vпол = 6500 · 0,46 = 2990 м?. Определим диаметр распара, принимая коэффициент k’ равным 0,53: Dp = = 12,71 м. Принимаем относительный расход кокса 0,42 на 1 т чугуна (печь будет работать с применением высоконагретого комбинированного дутья и полностью офлюсованного агломерата, с высоким содержанием железа). Павловым интенсивность сгорания кокса на 1 м? сечения горна 26,4 т/(м?·сут), определяем площадь горна: 2730 : 26,4 = 103,41 м?. Высоту горна определим из условия, что на 1 т суточной выплавки чугуна необходимо 0,062 м? объема горна, что вполне достаточно при частых выпусках чугуна: hг = (6500 · 0,062) : 103,41 = 3,9 м. где 6500 - суточная производительность печи, т чугуна.Черная металлургия - ведущая отрасль народного хозяйства, от которой существенно зависит благополучие страны. С позиций сегодняшнего дня, когда новым технологиям уделяется первейшее внимание, произошло много изменений в металлургических технологиях.

Содержание

Введение

1. Сущность доменного процесса

1.1 Устройство доменной печи

1.2 Продукты доменной плавки

2. Расчет шихты, материального и теплового балансов доменной плавки

2.1 Расчет шихты

2.2 Расчет состава и количества колошникового газа и количества дутья

2.3 Материальный баланс доменной плавки

2.4 Тепловой баланс доменной плавки

3. Расчет профиля доменной печи

Заключение

Список используемой литературы

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Сырыми материалами доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс.

Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Кроме того кокс разрыхляет столб шихтовых материалов и облегчает прохождение газового потока в шихте доменной печи.

Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь и науглероживаясь в печи, железо переходит в чугун. С марганцевой рудой в доменную печь вносится марганец для получения чугуна требуемого состава.

Флюсом называются добавки, загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических свойств. Для руд с кремнеземистой (кислой) пустой породой в качестве флюса используют материалы, содержащие оксиды кальция и магния: известняк и доломитизированный известняк.

Для получения высоких технико-экономических показателей доменной плавки сырье и материалы предварительно подвергают специальной подготовке.

Черная металлургия - ведущая отрасль народного хозяйства, от которой существенно зависит благополучие страны. С позиций сегодняшнего дня, когда новым технологиям уделяется первейшее внимание, произошло много изменений в металлургических технологиях. Установившаяся технология производства чугуна, стали и проката к началу XX века принципиально сохранилась до настоящего времени, хотя агрегатное оформление стало другим. Доменная печь за первые 50 лет XX века приобрела современный профиль, ее объем возрос от нескольких сотен кубических метров до 1-3 тысяч, а за следующие 50 лет до 5 и более тысяч м?. За это время доменная печь получила современную систему загрузки, подготовленное сырье, высокую температуру дутья с добавкой кислорода, природного газа и других заменителей кокса, повышенное давление.

В данном курсовом проекте был рассчитан материальный и тепловой баланс доменной плавки. По подсчетам выяснилось, что для получения 1 т чугуна потребуется 2197 кг шихтовых материалов, 1491 кг дутья и 107 кг природного газа.

1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А, Якушев A.M.: Общая металлургия, 6 изд., переработанный и доп. - М., ИКЦ "Академкнига", 2002 - 768 с.

2. Полтавец В.В.: Доменное производство - М., "Металлургия", 1981 - 416 с.

3. Е.Ф. Вегман, Б.Н. Жеребин, А.Н. Похвиснев, Ю.С. Юсфин, И.Ф. Курунов, А.Е. Пареньков, П.И. Черноусов: Металлургия чугуна, М., "Академкнига", 2004 - 774 с.

4. Павлов М.А.: Сборник трудов по теории доменной плавки, т. 1, М., "Металлургия", 1957.

5. Готлиб А.Д.: Доменный процесс, 2 изд. М., "Металлургия", 1966.

Размещено на .ru