новая папка 1 / 241586
.pdf
1238
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГ О ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Расчет шихтовки конвертерной плавки
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовой работе по дисциплине: «Производство стали в конвертере»
С.В. СЕБЯКИН А.Н. РОГОТОВСКИЙ
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
КАДРЫ ДЛЯ РЕГИОНА – МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ ЛГТУ
КАФЕДРА
МЕТАЛЛУРГИИ
1238
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра металлургии
Расчет шихтовки конвертерной плавки
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовой работе по дисциплине: «Производство стали в конвертере»
С.В. СЕБЯКИН А.Н. РОГОТОВСКИЙ
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра металлургии
Расчет шихтовки конвертерной плавки
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовой работе по дисциплине: «Производство стали в конвертере»
С.В. СЕБЯКИН А.Н. РОГОТОВСКИЙ
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
3
УДК 669.184(07)
С 28
Рецензент - канд. техн. наук, доцент А.А. Шипельников
Себякин, С.В.
С 28 Расчет шихтовки конвертерной плавки [Текст]: методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Производство стали
вконвертере»/ С.В. Себякин, АН. Роготовский. – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. –
23 с.
Настоящие методические указания разработаны для выполнения курсовой работы студентами металлургического института специальности 150101.65 «Металлургия чёрных металлов» направления 150400 «Металлургия», изучающих дисциплину «Производство стали в конвертере». Методические указания включают теоретический расчет температуры расплава
вконце конвертерной плавки для заданных исходных параметров шихтовки и основан на общепринятом тепловом балансе.
Табл. 4. Библиогр.: 2 назв.
© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2013
4
|
Оглавление |
|
1. |
Исходные данные для расчета ......................................................................... |
4 |
2. |
Расчет параметров внедоменной обработки чугуна......................................... |
6 |
2.1.Приход серы………………………………………………………………….…6
2.2.Расход серы....…………………………………………………………..…….…6
3. Расчет металлошихты конвертерной плавки .........………………………….…9
3.1.Приход тепла…………………………………………………………………….9
3.2.Расход тепла………………………………………………………………..….11
4. |
Контрольные вопросы..................................................................................... |
15 |
5. |
Пример оформления и расчета курсовой работы............................................ |
17 |
5.1.Расчет параметров внедоменной обработки чугуна……………………...…15
5.2.Приход тепла…………………………………………………………………..17
5.3.Расход тепла………………………………………………………………..….18
Библиографический список ................................................................................ |
22 |
Приложение 1 – Требования к оформлению титульного листа……………...21 |
|
Приложение 2 – Требования к оформлению введения ....................................... |
24 |
5
1. Исходные данные для расчета
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Основные параметры расчета |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
|
Масса |
Параметры жидкого передельного чугуна |
|
|
Выход |
|
Выход |
|||||||
|
|
|
расплава на |
|
плавки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкого от |
|
годного от |
|||
|
№ п/п |
|
повалке |
|
по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Т ж.ч. , оС |
|
|
[%Si]ч |
[%Mn]ч |
[%S]ч |
|
[%P]ч |
|
металошихты |
|
жидкого |
||||
|
|
|
конвертера, |
|
годному, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( г / м.ш. ), % |
|
( г / ж ), % |
|
|
|
|
о |
С |
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
1640-1650оС |
100 |
1320оС |
|
0,48% |
0,10% |
0,030% |
|
0,060% |
91,2% |
96,7% |
||||||
2 |
|
1645-1655оС |
120 |
1325оС |
|
0,50% |
0,10% |
0,029% |
|
0,062% |
91,7% |
97,2% |
||||||
3 |
|
1650-1660оС |
140 |
1330оС |
|
0,52% |
0,10% |
0,028% |
|
0,064% |
92,1% |
97,6% |
||||||
4 |
|
1655-1665оС |
160 |
1335оС |
|
0,54% |
0,10% |
0,027% |
|
0,066% |
92,3% |
97,9% |
||||||
5 |
|
1660-1670оС |
180 |
1340оС |
|
0,56% |
0,10% |
0,026% |
|
0,068% |
92,4% |
98,0% |
||||||
6 |
|
1665-1675оС |
200 |
1345оС |
|
0,58% |
0,10% |
0,025% |
|
0,060% |
92,6% |
98,2% |
||||||
7 |
|
1670-1680оС |
220 |
1350оС |
|
0,60% |
0,10% |
0,024% |
|
0,062% |
92,7% |
98,3% |
||||||
8 |
|
1675-1685оС |
240 |
1355оС |
|
0,62% |
0,10% |
0,023% |
|
0,064% |
92,8% |
98,4% |
||||||
9 |
|
1680-1690оС |
260 |
1360оС |
|
0,64% |
0,10% |
0,022% |
|
0,066% |
92,9% |
98,5% |
||||||
10 |
|
1685-1695оС |
270 |
1365оС |
|
0,66% |
0,10% |
0,021% |
|
0,068% |
92,9% |
98,5% |
||||||
11 |
|
1640-1650оС |
280 |
1320оС |
|
0,48% |
0,10% |
0,030% |
|
0,060% |
92,9% |
98,5% |
||||||
12 |
|
1645-1655оС |
290 |
1325оС |
|
0,50% |
0,10% |
0,029% |
|
0,062% |
93,0% |
98,6% |
||||||
13 |
|
1650-1660оС |
300 |
1330оС |
|
0,52% |
0,10% |
0,028% |
|
0,064% |
93,0% |
98,6% |
||||||
14 |
|
1655-1665оС |
310 |
1335оС |
|
0,54% |
0,10% |
0,027% |
|
0,066% |
93,0% |
98,6% |
||||||
15 |
|
1660-1670оС |
315 |
1340оС |
|
0,56% |
0,10% |
0,026% |
|
0,068% |
93,0% |
98,6% |
||||||
16 |
|
1665-1675оС |
320 |
1345оС |
|
0,58% |
0,10% |
0,025% |
|
0,060% |
93,0% |
98,6% |
||||||
17 |
|
1670-1680оС |
325 |
1350оС |
|
0,60% |
0,10% |
0,024% |
|
0,062% |
93,0% |
98,6% |
||||||
18 |
|
1675-1685оС |
330 |
1355оС |
|
0,62% |
0,10% |
0,023% |
|
0,064% |
93,0% |
98,6% |
||||||
19 |
|
1680-1690оС |
335 |
1360оС |
|
0,64% |
0,10% |
0,022% |
|
0,066% |
93,1% |
98,7% |
||||||
20 |
|
1685-1695оС |
340 |
1365оС |
|
0,66% |
0,10% |
0,021% |
|
0,068% |
93,1% |
98,7% |
||||||
|
21 |
|
1690-1700оС |
|
154,6 |
1345оС |
|
|
0,50% |
0,10% |
0,020% |
|
0,06% |
|
92,0% |
|
98,0% |
|
6
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
Химический состав расплава на выпуске из конвертера |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Массовая доля элементов, % |
|
||
[%С]вып |
|
[%Si]вып |
[%Mn]вып |
[%P]вып |
[%S] |
0,025 |
|
– |
0,04% |
0,005% |
н.б. 0,007% |
|
|
|
|
|
|
Таблица 3
Химический состав металлолома
|
|
Массовая доля элементов, % |
Засоренность |
||||
Вид лома |
|
|
|
|
|
|
(SiO2) |
|
С |
|
Si |
Mn |
S |
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Собственный |
0,1% |
|
0,35% |
0,50% |
0,025% |
0,010% |
0,5% |
|
|
|
|
|
|
|
|
Покупной |
0,1% |
|
0,35% |
0,50% |
0,080% |
0,020% |
3,0% |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4
Дополнительные данные для расчета, общие для всех вариантов
Параметр |
Единица |
Значение |
|
измерения |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Количество доменного (миксерного) шлака в |
% |
0,5 |
|
чугунозаливочном ковше |
|||
|
|
||
Содержание серы в доменном шлаке |
% |
0,5 |
|
Потери температуры чугуна при проведении |
о С |
5 |
|
десульфурации |
|
|
|
Содержание железа общего в конвертерном шлаке |
% |
20 |
|
Коэффициент распределения серы между |
– |
7 |
|
конвертерным шлаком и жидким металлом [1] |
|||
|
|
7
2. Расчет параметров внедоменной обработки чугуна
Для определения необходимости проведения внедоменной обработки чугуна рассчитаем требуемую концентрацию серы в жидком передельном чугуне, заливаемом в конвертер, с учетом содержания серы в готовом металле. Расчет выполним на основе материального баланса поступления серы с материалами металлошихты и расхода серы за счет ее перехода в конвертерный шлак, перехода в расплав и удаления с отходящими газами. Для упрощения расчетов приход серы из шлакообразующих материалов и ферросплавов примем равным нулю.
2.1. Приход серы
1) Поступление серы с металлическим ломом рассчитаем по формуле:
|
Мм.л. |
Мм.л. [%S]м.л. |
, |
|
|
(1) |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
S |
100 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где Мм.л. – масса серы, вносимая металлическим ломом, кг; |
|
|
|||||||
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мм.л. – расход металлолома, кг; |
|
|
|
|
|
|
|
||
[%S]м.л. – содержание серы в металлическом ломе, %. |
|
|
|||||||
2) Поступление серы с жидким |
передельным чугуном |
и |
доменным |
||||||
(миксерным) шлаком рассчитаем по формуле: |
|
|
|||||||
Мчуг |
Мчуг. [%S]чуг |
|
Мчуг. kд.ш. (%S)д.ш. |
|
, |
(2) |
|||
|
|
||||||||
S |
100 |
|
|
|
100 100 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
где – масса серы, вносимая чугуном и доменным (миксерным) шлаком, кг;
– расход жидкого передельного чугуна, кг;
– содержание серы в жидком передельном чугуне, %; kд.ш. – коэффициент зашлакованности чугуна, %;
(%S)д.ш. – содержание серы в доменном шлаке, %.
2.2. Расход серы
1)Переход серы в шлак рассчитаем с учетом требуемого содержания серы
врасплаве на повалке конвертера и коэффициента распределения серы между
8
шлаком и жидким металлом:
|
|
Мшл |
|
Мконв [%S] |
ст |
|
|
||
|
|
|
шл |
S |
, |
(3) |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
S |
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Mшл – масса серы, переходящей в конвертерный шлак, кг; |
|
||||||||
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мшлконв – масса конвертерного шлака (рассчитывается с учетом требуемой |
|||||||||
|
основности конвертерного шлака), кг; |
|
|
|
|||||
S |
(%S)конв.шл. |
– коэффициент |
распределения |
серы между |
шлаком и |
||||
[%S]ст |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
расплавом в конвертере;
(%S)конв.шл. – массовая доля серы в конвертерном шлаке, %;
[%S]ст – массовая доля серы в расплаве на повалке конвертера (в расчетах принимаем равной требуемой массовой доле серы в готовом металле), %.
Мконв Мм.л. [%Si]м.л. Мж.ч. [%Si]ч SiO 2 |
Мм.л. (%Засор) Si , |
||
шл |
Si 17 |
|
|
|
|
|
|
где SiO 2 – молекулярная масса оксида кремния, 60 г/моль;
Si – атомная масса кремния, 28 г/моль;
(%Засор) – засоренность металлолома неметаллическими примесями, %; [%Si]ч – доля кремния в передельном чугуне, %;
[%Si]м.л. – доля кремния в металлоломе, %; Мж.ч. – масса жидкого передельного чугуна, т;
17 – коэффициент, учитывающий содержание оксида кремния конвертерном шлаке.
(4)
в
2) Переход серы в жидкий металл для упрощения расчетов определим с учетом массы плавки по жидкому и требуемой концентрации серы в расплаве на повалке конвертера:
MSсталь |
Мгод [%S] |
1000 |
|
|
||
пл |
ст |
|
|
, |
(5) |
|
|
г / ж |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
9
где MSсталь – масса серы, переходящей в жидкий металл, кг;
Мгодпл – масса плавки по годному, т; ηг/ж – коэффициент выхода годного от жидкого, %.
3) Удаление серы с отходящими газами рассчитаем по следующей формуле:
Мгаз 0,10 Mм..л. Mчуг , |
(6) |
||
S |
S |
S |
|
где 0,10 – доля серы от общего поступления с шихтовыми материалами, удаляемой с отходящими газами в виде SO2, по данным В.И. Явойского с соавторами [2].
Используя уравнения (1)-(5), с учетом требуемой концентрации серы в готовом металле, требуемая концентрация серы в чугуне [%S]чугтреб перед заливкой в конвертер составит:
|
|
[%S]ст |
|
|
год |
10 |
5 |
|
|
|
Мм.л. |
|
k д.ш. (%S)д.ш. |
|
|
треб |
|
|
|
Мпл |
|
конв |
|
|
|
|
|||||
[%S]чуг |
|
|
|
|
|
|
|
|
Мшл |
S |
|
|
[%S]м.л. |
|
, % (7) |
0,9 |
Мчуг |
г / ж |
|
Мчуг |
100 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В случае, если требуемая концентрация серы в чугуне, заливаемом в конвертер, превышает содержание серы в чугуне для исходных данных расчета,
чугун подвергается десульфурации до требуемой концентрации серы. При этом минимально достижимая концентрация серы в чугуне после проведения десульфурации составляет 0,003%.
10