Практичні роботи

неділя 27.04-30.04,04.05.2020р.

Практична робота №5

       Тема:  Способи складання та розрахунку теплового балансу доменної  плавки

      Мета: Навчитись розраховувати тепловий баланс доменної  плавки

1.1 Тепловий баланс плавки

Енергетичні витрати на виплавку одиниці маси чавуну визначають в ході розрахунку теплового балансу доменної плавки. Відомі три традиційні форми зведення теплового балансу.

Перша, найбільш поширена форма теплового балансу доменної плавки, форма дисоціацій Л.Грюнера, заснована на умовному діленні відновних реакцій на дві стадії і дисоціацію оксидів заліза та супутніх відновлюваних металів, а також і окислення киснем, що виділився, вуглецю, СО і водню. Поділ реакцій відновлення на дві стадії використано для полегшення розрахунків. В реальній доменній печі такого поділу не існує, тому, небезпідставно вважають, що I форма зведення балансу не відповідає реальному стану доменного процесу

За схемою II, запропонованою Окерманом, в «приході» враховується тільки  та кількість тепла, котра надходить від горіння палива біля фурм, а у «витраті» - результативний тепловий ефект реакцій прямого і посереднього відновлення. Статті теплового балансу II відповідають фізико-хімічним процесам доменної плавки, але не враховують додаткових витрат палива із-за особливостей доменного процесу. Частина вуглецю коксу розчиняється в металі без окислення і виділення енергії. Біля третини тепла, яке могло б виділитися при згоранні палива, не використовується в доменній печі і не враховується у формі I теплового балансу.

Третя форма зведення теплового балансу Р.Бунзена є теплоенергетичною. По суті така форма призначена для оцінки роботи теплових агрегатів, в яких проводять повне спалювання палива. В «приході» балансу III враховується все тепло повного спалювання коксу і паливних добавок, а у «витраті» додатково до  статей,  що  враховуються  двома  першими  формами,  з’являється  стаття:

«невикористана потенціальна і хімічна енергія колошникового газу і вуглецю в чавуні». Недоліком форми III є подвійне врахування тепла гарячого дуття. Так в

«приході» враховується внесення тепла з гарячим дуттям, але не мається на увазі  той  факт,  що  більша  частина  цього  тепла  отримана  при  згоранні  «втраченої» хімічної енергії колошникового газу. Тому розрахункова величина витрат тепла виявляється завищеною,

1.2 Характеристики роботи печі, що розраховуються   за даними теплового балансу

Характеристикою досконалості теплової роботи печі є коефіцієнт використання тепла (КВТ)

h = 100 (1 –Qн / QS)

де Qн  іQS    - невикористане в доменній печі тепло і загальний прихід тепла, МДж/т чавуну

Його значення залежить від вибраної форми теплового балансу і складає:

hI  = 85,3%;            hII = 68,6;      hIII = 46,8%;  hIV =hV = 51,1%

За даними теплового балансу іноді вираховується  така характеристика, як тепловий коефіцієнт корисної дії

Кт = Qвик / QS  · 100%,

де:Q – використане в доменній печі тепло, МДж/т чавуну.

Значення  Кт   також  залежить  від  форми  теплового  балансу  і  чисельно дорівнює КВТ,

наприклад КтIV  = КтV = hIV = hV = 51,1%

Статті балансу	І		II		III
	МДж/т	%	МДж/т	%	МДж/т	%
1	2	3	4	5	6	7
Горіння  вуглецю  коксу  до СО біля фурм	3122	27,70	3122	59,10
Горіння  дуттьової добавки біля фурм (пр. газ)	202	1,79	202	3,82
Окислення:
- СО в СО2	4027	35,74
- Н2  в Н2О	1368	12,14
- вуглецю прямого  відновлення	591	5,24
Повна теплота згорання коксу					14020	68,33
Повна теплот згорання дуттьової добавки					4539	22,12
Ентальпія дуття	1957	1737	1957	37,04	1957	9,54
Ентальпія шихти	2	0,02	2	0,04	2	0,01
Всього прихід	11269	100,00	5283	100,00	20518	100,00
Відновлення			1113	21,07
Дисоціація оксидів	7099	63,00			7099	34,60
Розкладення карбонатів і гідратів	110	0,98	110	208	110	0,54
Випарювання вологи шихти і розкладення вологи дуття	289	2,56	289	5,47	289	1,41
Ентальпія:
- чавуну	1250	11,09	1250	23,66	1250	6,09
- шлаку за відрахуванням теплоти шлакоутворення	864	7,67	864	16,35	864	4,21
Ентальпія    колошникового газу	866	7,68	866	16,39	866	4,22
Зовнішні втрати тепла	79	7,02	791	14,97	791	3,86
Хімічна енергія колошникового газу і вуглецю в чавуні					9249	45,08
Ентальпія димових  газів       і втрати тепла на ВН
Разом загальні витрати	11269	100,00	5283	100,00	20518	100,00

По зразку виконати розрахунок відповідно варіанту початкових та розрахунокових даних з практичних робіт №2, №3,4

Статті балансу	кДж	%
Прихід тепла
1 Горіння вуглецю	7831098,226	70,54
2 Горіння природного газу	182469,69	1,64
3 Горіння водню	724974,54	6,53
4 Вноситься дуттям	2153725,105	19,4
5 Тепло утворення шлаку	209503,719	1,89
Разом	11101771,28	100
Витрати тепла
1 На дисоціацію окислів і перевід сірки в шлак	7061536,156	63,61
2 Розкладання карбонатів	126484,371	1,14
3 Розкладання водяної пари	140650,896	1,27
4 Випаровування вологи шихти	51887,48	0,47
5 Виноситься чавуном	1130000	10,18
6 Виноситься шлаком	669860,975	6,03
7 Виноситься колошниковим газом і пилом	676399.057	6,09
8 Витрати тепла з охолоджуючою водою і в зовнішній простір радіацією і конвекцією(1.3.15)	1244952,345	11,21
Разом	11101771,28	100

неділя 21.04-24.04.2020р.

 Таблиця 1 – Різні форми зведення теплового балансу виплавки чавуну в доменній печі №1 ВАТ «МК Азовсталь»:

І – за Грюнером; ІІ – за Окерманом; ІІІ – за Бунзеном

1.3  Розрахунок теплового балансу доменної плавки

1.3.1 Розрахунок приходу тепла від горіння коксу СО і СО₂

Qⁿ₁ = q₁ ∙ V^CO2₃ + q₂ ( V^CO₁ – V^CO2₃)  ,кДж

Qⁿ₁ = 17899 ∙ 310,811  + 5250 (522,333 –310,811 ) = 6673696,589    кДж

1.3.2 Розрахунок приходу тепла від горіння природного газу з утворенням СО і Н₂

               а) при спалюванні 1 м³ природного газу виділяється тепла

q₃ = 0,01 ∙ ( 1658 CH₄ + 6050 C₂H₆ + 10121 C₃H₈ + 13796 C₄H₁₀ + 18053 C₅H₁₂ - - 12642 CO – 10806 H₂O)  , кДж / м³

q₃ = 0,01 ∙ ( 1658 ∙93,2 + 6050 ∙ 4,1 + 10121 ∙ 1,1 + 13796 ∙0,6+18053∙0,4 ) =

= 2059,625  кДж/м³

               б) при спалюванні всієї кількості природного газу на 1 т чавуну виділяється тепла

 Q^П₂ = q₃ ∙ ПГ  ,кДж

Q^П₂ = 2059,625  ∙ 140 = 288347,5   кДж

1.3.3 Розрахунок приходу тепла від окислюванню водню в реакціях непрямого відновлення

Q^П₃ = 10806 ∙ V^H2₄  ,кДж

Q^П₃ = 10806  ∙ 123,792 = 1337696,352  кДж

1.3.4 Розрахунок кількості тепла, що вноситься нагрітим дуттям

               а) визначаємо кількість водяних парів при 1,5 % абсолютної вологості

V_H2O = V^P_Д ∙ W ∙ 0,01  м³

V_H2O = 940,774 ∙ 1 ∙ 0,01 =  9,408 м³

               б) кількість сухого повітря складає

V^C_пов. = V^P_Д – V_H2O   м³

V^C_пов. =940,774 –9,408 = 931,366    м³

               в) визначаємо прихід тепла від нагрітого дуття

Q^П₄ = (C_{C. П.} ∙ V^C_пов. + С_Н2О ∙ V_H2O) ∙ t^og  ,кДж

Q^П₄ = (1,4453 ∙931,366    + 1,7908 ∙9,408) ∙ 1220 =1662800,301  кДж

            1.3.5 Розрахунок кількості тепла, що виділяється в процесі шлакоутворення

Q^П₅ = q₅ ∙ Ш ∙ СаО_шл.  ,кДж

Q^П₅ = 11,3 ∙  375,163 ∙ 49,7 = 210695,292 кДж

            1.3.6 Загальний прихід тепла складає

Q^П_заг. = Q^П₁ + Q^П₂ + Q^П₃ + Q^П₄ + Q^П₅  ,кДж

Q^П_заг. =6673696,589 +288347,5+1337696,352  +1662800,301  + 210695,292 = 10173236,03 кДж

            1.3.7 Розрахунок витрати тепла на дисоціацію окислів і перевід сірки в шлак

               а) визначення кількості закису заліза, що вноситься в піч шихтовими матеріалами

                  Залізорудними матеріалами  

М^FeO_{з/р мат.} = М_{з/р. мат.} ∙ FeO_{з/р.мат.} ∙ 0,01  ,кг

М^FeO_{з/р. мат.} = 1651,435 ∙ 8,9 ∙ 0,01 = 146,978   кг

                      Золою коксу

М^FeO_{золи к.} = М^А_коксу ∙ Fe^А_коксу ∙ 72 / 56 ∙ 0,01  ,кг

М^FeO_{золи к.} =39,44 ∙ 18, 5  ∙ 72 / 56 ∙ 0,01 =  9,381 кг

                       Разом              М^FeO_ш.м.   =146,978   +  9,381 = 156,359   кг

               б) умовно вважаємо, що в золі коксу увесь закис заліза, а в офлюсованому агломераті 10% FeO зв’язані в силікатних з’єднаннях. Кількість закису, зв’язаного в силікати магнетиту і вільного окису заліза складає

М^FeO_сил. = М^FeO_{золи к.} + М^FeO_{з/р м.} ∙ 10 ∙ 0,01  ,кг

М^FeO_сил. = 9,381 + 146,978   ∙ 10 ∙ 0,01 = 15,636   кг

М^FeO_магн. = М^FeO_ш.м. - М^FeO_сил.  ,кг

М^FeO_магн. =156, 359   – 15,636   = 140,723  кг

М^Fe2O3_магн. = M^FeO_магн. ∙ 160 / 72  ,кг

М^Fe2O3_магн. = 140,723  ∙ 160 / 72 = 312,718  кг

М^Fe3O4 = M^FeO_магн. + М^Fe2O3_магн.  ,кг

М^Fe3O4 = 140,723  + 312,718  = 453,441 кг

               в) визначення кількості Fe₂O₃ , що вноситься залізорудними матеріалами

М^Fe2O3_{з/р м.} = М_{з/р м.} ∙ Fe₂O₃ ∙ 0,01  ,кг

М^Fe2O3_{з/р м.} =1651,435 ∙ 71,92 ∙ 0,01 = 1187,712  кг

М^Fe2O3_вільн. = М^Fe2O3_{з/р м.} – М^Fe2O3_магн.  ,кг

М^Fe2O3_вільн. = 1187,712  – 312,718  = 874, 994   кг

               г) визначення витрати тепла на дисоціацію окислів заліза

Q^В₁ = q₁ ∙ ( M^FeO_сил – М^FeO_шл.) + q₂ ∙ M^Fe3O4 + q₃ ∙ M^Fe2O3_вільн.   кДж/кг

Q^В₁ = 4076 ∙ (15,636 – 1,719) + 4800 ∙ 453,441+ 5174 ∙874,994 =

6760461,448   кДж/кг

               д) визначення витрати тепла на дисоціацію окислів марганцю

Q^В₂ = ( 7360 + 532) ∙ М^Mn_чав.  кДж

Q^В₂ = (7360 + 532) ∙4,5  = 35514 кДж

               е) визначення витрати тепла на розкладання кремнезему

Q^В₃ = 31079 ∙ М^Si_чав.  ,кДж

Q^В₃ = 31079 ∙ 7,3 = 226876,7  кДж

               ж) визначення витрати тепла на розкладання P₂O₅ із фосфорно – кальцієвої солі

Q^В₄ = 35755 ∙ М^Р_чав.  ,кДж

Q^В₄ = 35755 ∙0,54  =19307,7  кДж

               з) визначення витрати тепла на перевід сірки у шлак

Q^В₅ = 5728 ∙ Ш ∙ 0,01 ∙ S_шл.  ,кДж

Q^В₅ = 5728 ∙375,163  ∙ 0,01 ∙1,47  = 31589,325  кДж

                           і) визначення загальної витрати тепла на дисоціацію окислів

Q^В₆= Q^В₁ + Q^В₂ + Q^В₃ + Q^В₄ + Q^В₅   кДж

Q^В₆ =6760461,448 + 35514 + 226876,7  + 19307,7  +31589,325  = 7073749,173   кДж

            1.3.8 Розрахунок витрати тепла на розкладання карбонатів вапняку по реакціям

                                                   СаСО₃ = СаО + СО₂        МgCO₃ = MgO + CO₂

CO₂^CaCO3 = CaO_вап. ∙ 44 / 56   ,%

СО₂^СаСО3 = 51,4 ∙ 44 / 56 =40,386   %

СО₂^MgCO3 = MgO_вап. ∙ 44 / 40   ,%

СО₂^MgCO3 = 0,7 ∙ 44 / 40 = 0,77  %

Q^В₇ = 4045 ∙ М_вап. ∙ СО₂^СаСО3 ∙ 0,01 + 2576 ∙ М_вап. ∙ СО₂^MgCO3 ∙ 0,01   ,кДж

Q^В₇ = 4045 ∙86,264  ∙40,386   ∙ 0,01 + 2576 ∙ 86,264  ∙ 0,77 ∙ 0,01= 142633,116  кДж

            1.3.9 Розрахунок витрати тепла на дисоціацію вологи внесеної дуттям

Q^В₈ = 10806 ∙ V_H2O  ,кДж

Q^В₈ = 10806 ∙9,408 = 101662,848 кДж

            1.3.10 Розрахунок витрати тепла на дисоціацію вологи шихти

               а) вноситься вологи коксом

К_і ∙ W_к ∙ 0,01 ∙  ,кг

375,63 ∙3,1  ∙ 0,01 = 11,645  кг

                 вноситься вологи вапняком

М_вап. ∙ W_вап. ∙ 0,01  ,кг

86,264  ∙3,4 ∙ 0,01 =2,933   кг

                  Всього вологи     М_вол. =11,645  +2,933   = 14,578   кг

               б) визначення витрати тепла на випаровування вологи

Q^В₉ = (2261 + 419) ∙ М_вол.  , кДж

Q^В₉ = (2261 + 419) ∙ 14,578   = 39069,04  кДж

            1.3.11 Розрахунок кількості тепла, що вноситься чавуном

Q^В₁₀ = 1130 ∙ 1000 = 1130000  кДж

            1.3.12 Розрахунок кількості тепла, що вноситься шлаком

Q^В₁₁ = 1675 ∙ Ш  ,кДж

Q^В₁₁ = 1675 ∙ 375,163 = 628398,025  кДж

1.3.13 Розрахунок кількості тепла, винесеного колошниковим газом і пилом, водяною парою.

Приймаємо температуру колошникових газів 250 С^о

М_К.П. = М_{вик.і вол.} – М_вол.

М_К.П. =53,733 – 14,578 = 39,155 кг

Q^В₁₂ = С_газ. ∙ V_к.г. ∙ 250 + С_Н2О ∙ М_вол. ∙ (250 – 100) + С_к.п. ∙ М_к.п. ∙ 250  ,кДж

Q^В₁₂ = 1,3678 ∙1616,665  ∙250 + 1,5276 ∙14,578 ∙ (250 – 100) + 0,7536 ∙39,155 ∙ 250 =  563535,802  кДж

1.3.14 Визначаємо витрату тепла по статтям 1 – 7

Q^В_заг. = Q^В₆ + Q^В₇ + Q^В₈ + Q^В₉ + Q^В₁₀ + Q^В₁₁ + Q^В₁₂  ,кДж

Q^В_заг. =7073749,173+142633,116+101662,848+39069,04 +1130000+628398,025+ 563535,802  = 9679048,004 кДж

1.3.15 Тепло, що губиться з охолоджуючою водою і в зовнішній простір радіацією і конвекцією, визначається по різниці між загальним приходом і загальною витратою тепла

Q_загуб. = Q^П_заг. – Q^В_заг.

Q_загуб. =10173236,03  – 9679048,004 = 494188,026   кДж

Таблиця 2 - Зведена таблиця теплового балансу

            1.3.16 Коефіцієнт корисної дії тепла складе

η = 100 – (Q^В₁₂ + Q_загуб.)  ,%

η = 100 – (5,54+4,86) = 89,6   %

            1.3.17 Розрахунок використання вуглецю в печі Кс

           а) визначення теплового значення 1 кг окисленого вуглецю

Q₁₃ = Q^П₁ / М_{ш.м.і дут}   ,кДж

Q₁₃ =6673696,589/ 279,821 = 23849,878  кДж

               б) коефіцієнт використання вуглецю в печі складе

Кс = Q₁₃ / 33411 ∙ 100  ,%

Кс = 23849,878  / 33411 ∙ 100 =71,38   %

Практична робота №4

       Тема:  Способи складання та розрахунку матеріального балансу доменної  плавки

 Мета: Навчитись розраховувати матеріальний баланс доменної  плавки

Матеріальний баланс (МБ) доменної плавки розраховують як для працюючих, так і для печей, що проектуються. Для печей, що працюють, МБ розраховують для перевірки відповідності маси завантажуваних в доменну піч шихти, поданих дуття і паливних добавок масі продуктів плавки колошникових газів і пилу, що отримують в результаті плавки. До складання МБ удаються також при швидкому розгорянні лещаді для визначення маси «козлового» чавуну. Іноді, крім загального МБ, розраховують баланс по окремим компонентам шихти. Такий розрахунок дозволяє визначити, в якій кількості даний компонент поступає в піч з окремими матеріалами і як розподіляється між рідкими продуктами плавки та колошниковим газом.

При складанні балансу для працюючої печі по можливості більш точно враховують за визначений період часу (звичайно за кілька діб) витрату всіх матеріалів, поданих в піч і кількість продуктів плавки, на основі чого визначають витрату кожного матеріалу і вихід шлаку, колошникових газу і пилу на одиницю  маси чавуну. Витрату дуття і вихід колошникового газу звичайно визначають розрахунком. У зв’язку з відсутністю можливості мати абсолютно точні дані про всю вхідну інформацію для складання МБ завжди має місце деяке розходження (нев’язка). МБ для печей, що проектуються, повинен співпадати з незначною нев’язкою, оскільки для проектних умов плавки задаються достатньо точними даними.

Приходна стаття МБ складається із суми мас вологої шихти, сухого дуття, вологи дуття, паливної добавки, витратна стаття підсумовує маси чавуну, шлаку, колошникових газу та пилу, вологи гігроскопічної та від непрямого відновлення, а також нев’язку. Звичайно МБ розраховується на 1т чавуну (сплаву) іноді на 100 кг металу для спрощення розрахунків теплового балансу, що пов’язаний з 

Допускається нев’язка не більше 1%.

По зразку виконати розрахунок відповідно варіанту початкових та розрахунокових даних з практичних робіт №2 та №3

1  Розрахунок матеріального балансу доменної плавки

            1.1 Визначення маси дуття

               а) визначення вмісту кисню в дутті без врахування вологи

О₂^сух.д. = О₂ ∙ ( 1 – 0,01 ∙ W )  ,%

О₂^сух.д. = 29 ∙ ( 1 – 0,01 ∙ 1 ) = 28,71 %

               б) один кубічний метр дуття важить

М^Д₁ = 0,01 ∙ ( О₂^сух.д. ∙ 32 + N₂^вол.д. ∙ 28 + f  ∙ 18 ) / 22,4  кг/м³

М^Д₁ = 0,01 (28,71 ∙ 32 + 70,29 ∙ 28 + 1 ∙ 18 ) / 22,4 =1,29  кг/м³

               в) загальна кількість дуття важить

М_дут. = М^Д₁ ∙ V^P_Д  ,кг

М_дут. =1,29  ∙ 940,774 = 1213,598   кг

            1.2 Визначення маси природного газу

               а) один кубічний метр природного газу важить

М^П.Г.₁ = 0,01 ∙ ( СН₄ ∙ 16 + С₂Н₆ ∙ 30 + С₃Н₈ ∙ 44 + С₄Н₁₀ ∙ 58 + С₅Н₁₂ ∙ 72 ) / 22,4   ,кг/м³

М^П.Г.₁ = 0,01 ∙ ( 93,2 ∙ 16 + 4,1 ∙ 30 + 1,1 ∙ 44 + 0,6 ∙ 58+0,4∙72) / 22,4 = 0,77  кг/м³

               б) загальна кількість природного газу важить

М^П.Г. = М^П.Г.₁ ∙ П.Г.   ,кг

М^П.Г. =0,77 ∙ 140 = 107,8   кг

            1.3 Визначення маси колошникового газу

               а) один кубічний метр колошникового газу важить

М^К.Г.₁ = 0,01 ∙ ( СО₂ ∙ 44 + СО ∙ 28 + N₂ ∙ 28 + Н₂ ∙ 2 + СН₄ ∙ 16 ) / 22,4  ,кг/м³

М^К.Г.₁ = 0,01 ∙ ( 20,37 ∙ 44 + 22,6 ∙ 28 + 41,04 ∙ 28 + 15,67 ∙ 2 + 0,3 ∙ 16) / 22,4  =1,21   кг/м³

               б) загальна кількість колошникового газу важить

М_к.г. = М^К.Г.₁ ∙ V_к.г.  ,кг

М_к.г. =1,21 ∙ 1616,665 = 1956,165   кг

Таблиця 1 - Зведена таблиця матеріального балансу

Задано	кг	Одержано	кг
Шихтових матеріалів	2276,18	Чавуну	1000
Дуття	1672,517	Колошникового газу	2505,107
Природного газу	69,75	Шлаку	399,917
		Вологи і пилу	55,9
		Вологи від відновлення	53,912
		Mn3O4 викидається в колошник	0,051
Разом	Мзад. =4018,447		Модер.=4014,887

1.4 Нев’язка складає

                   

( М_зад. – М_одер.) / М_зад. ∙ 100  ,%

(3488,46–3483,131) / 3488,46∙ 100 = 0,2 %

неділя  06.04- 10.04.20р., 13.04,14.04

Практична робота №3

Тема: Розрахунок витрат дуття, склад і кількість колошникового газу на одну тону чавуну

Мета: Навчитись розраховувати витрати дуття, склад і кількість колошникового газу на одну тону чавуну

          Початкові данні для розрахунку:

           

 а) склад летючих речовин коксу, %

CO₂                 CO                  CH₄                 H₂                   N₂                   ∑

  29,2                 35,8                 0,8                  4,2                  30,0                 100   

б) склад органічної маси коксу ,%

            H₂                   N₂                   O₂                   C

         0,32                  0,4                0,29                   86,5

в) склад природного газу ,%

            CH₄           C₂H₆           C₃H₈        C₄H₁₀               С₅Н₁₂          СО₂          N₂       ∑

            93,2           4,1                 1,1             0,6                   0,4             0,2             0,4     100

г) витрати природного газу – ПГ = 140 м³/т чавуну

д) температура дуття – t_д = 1220 С⁰

е) кисню в дутті – О₂ = 29

ж) волога дуття – f = 1%

 з) ступінь прямого відновлення r_d = 0,29

1.1 Визначення балансу вуглецю

 а) кокс вносить вуглецю

М^С_коксу = К_і ∙ С_омк ∙ 0,01  ,кг

М^С_коксу = 375,63∙ 86,5 ∙  0,01 = 324,92  кг

б) розчиняється вуглецю в чавуні

М^С_чав. = 1000 ∙ С_чав. ∙ 0,01  ,кг

М^С_чав. = 1000 ∙ 4,25 ∙ 0,01 = 42,5  кг

 в) витрачається вуглецю на утворення метану. Досвід роботи доменних печей показує, що на утворення метану витрачається 0,8 % вуглецю коксу, тобто

М^С_СН4 = М^С_коксу ∙ 0,8 ∙ 0,01  ,кг

М^С_СН4 =324,92  ∙ 0,8 ∙ 0,01 = 2,599   кг

г) окислюється вуглецю шихтою та дуттям

М^С_{ш.м і дут.} = М^С_коксу – (М^С_чав. + М^С_СН4)  ,кг

         М^С_{ш.м. і дут.} = 324,92  – (42,5 + 2,599) = 279,821  кг

1.2 Розрахунок витрати вуглецю на пряме відновлення, тобто окисленого шихтою

а) на відновлення кремнію по реакції

SiO₂ + 2C = Si + 2CO

надходить вуглецю

М^С_Si = M^Si_чав. ∙ 2 ∙ 12 / 28  ,кг

М^С_Si = 7,3 ∙ 2 ∙ 12 / 28 = 6,257   кг

б) на відновлення марганцю по реакції

MnO + C = Mn + CO

необхідно вуглецю

М^С_Mn = M^Mn_чав. ∙ 12 / 55  ,кг

М^С_Mn = 4,5 ∙ 12 / 55 = 0,982  кг

в) на відновлення фосфору по реакції

P₂O₅ + 5C = 2P + 5CO

  необхідно вуглецю

М^С_Р = М^Р_чав. ∙ (5 ∙ 12) / (31 ∙ 2)  ,кг

М^С_р =0,54  ∙ (5 ∙ 12) / (31 ∙ 2) = 0,523   кг

г) на відновлення заліза по реакції

FeO + C = Fe + CO

               необхідно вуглецю

М^С_Fe = M^Fe_чав. ∙ 12 / 56 ∙ rd   ,кг

М^С_Fe = 944,8 ∙ 12 / 56 ∙ 0,35 = 58,713  кг

д) всього вуглецю витрачається на пряме відновлення, тобто окислюється шихтою

М^С_{ш. м.} = М^С_Si + M^C_Mn + M^C_P + M^C_Fe  ,кг

М^С_{ш. м.} =6,257 + 0,982 + 0,523 + 58,713 = 66,475  кг

1.3 Розрахунок кількості вуглецю, що згорає біля фурм (окисленого дуттям)

М^С_дут. = М^С_{ш. м. і дут.} – М^С_{ш. м.}  ,кг

М^С_дут. = 279,821 –66,475  = 213,346  кг

1.4 Розрахунок кількості дуття

а) на згорання вуглецю біля фурм по реакції 2С + О₂ = 2СО необхідно кисню

V^O2₁ = M^C_дут. ∙ 22,4 / 2 ∙ 12  ,м³

V^O2₁ = 213,346 ∙ 22,4 / 2 ∙ 12 = 199,123 м³

б) частина кисню, що вноситься органічною масою коксу

V^O2₂ = K_і ∙ О₂^омк ∙ 0,01 ∙22,4 / 2 ∙ 16  ,м³

V^O2₂ =375,63  ∙ 0,29 ∙0,01 ∙  22,4 / 2 ∙ 16 = 0,763  м³

 в) на спалювання вуглецю вуглеводнів 1 м³ природного газу в окис вуглецю необхідно кисню

V^O2₃ = ( 0,5CH₄ + C₂H₆ + 1,5C₃H₈ + 2C₄H₁₀ + 2,5C₅H₁₂ – 0,5H₂O – 0,5CO –

-        O₂) ∙ 0,01  ,м₃

V^O2₃ = (0,5 ∙ 93,2 + 4,1 + 1,5 ∙ 1,1 + 2 ∙ 0,6 + 2,5 ∙ 0,4) ∙ 0,01 = 0,546  м³

 г) на спалювання всього природного газу необхідно кисню

V^O2₄ = ПГ ∙ V^O2₃   ,м³

V^O2₄ = 140 ∙ 0,546 = 76,44  м³

д) вміст кисню у вологому дутті при зволоженні 1,0 % складе

О₂^{вол. д.} = О₂^д ∙ (1 – W ∙ 0,01) + 0,5 ∙ W   ,%

О₂^{вол. д.} = 29 ∙ (1 – 1 ∙ 0,01) + 0,5 ∙ 1 = 29,21 %

е) визначення кількості дуття

V_д.^Р = V^O2₁ + V^O2₄ – V^O2₂ / O₂^{вол. д.} ∙ 0,01   ,м³

V_д.^Р  = 199,123 + 76,44 – 0,763 / 29,21 ∙ 0,01 = 940,774   м³

  1.5 Розрахунок складу колошникового газу

 1.5.1 Розрахунок кількості метану в колошниковому газі

а) утворюється метану по реакції     С + 2Н₂ = СН₄

V^CH4₁ = M^C_CH4 ∙ 22,4 / 12  ,м³

V^CH4₁ = 2,599 ∙ 22,4 / 12 = 4,851 м³

 б) утворюється метану з летючих речовин коксу

V^CH4₂ = K_і ∙ V ∙ 0,01 ∙ CH₄^л.р.к. ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 16   ,м³

V^CH4₂ = 375,63 ∙ 1,1 ∙ 0,01 ∙ 0,8 ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 16 = 0,056  м³

 в) всього утворюється метану

V^CH4_к.г = V^CH4₁ + V^CH4₂  ,м³

V^CH4_к.г = 4,851 + 0,056  = 4,907   м³

 1.5.2 Розрахунок кількості водню в колошниковому газі

а) утворюється водню при розкладанні природного газу і вологи дуття, що витрачається на спалювання 1 м³ природного газу

V^H2 = 0,01 ∙ (H₂O + H² + 2CH₄ + 3C₂H₆ + 4C₃H₈ + 5C₄H₁₀ + 6C₅H₁₂) + (W ∙ V^O2₃ / O₂^д + 0,5W)  ,м³

V^H2 = 0,01 ∙ (2 ∙ 93,2 + 3 ∙ 4,1 + 4 ∙ 1,1 + 5 ∙ 0,6 + 0,4) + (1 ∙ 0,546 / 29 + 0,5 ∙ 1) = 2,106  м³

              

 б) утворюється водню при розкладанні всього природного газу

V^H2₁ = ПГ ∙ V^H2  ,м³

V^H2₁ =140 ∙ 2,106 = 364,56  м³

в) утворюється водню з вологи дуття, витраченого на спалювання вуглецю коксу

V^H2₂ = V^O2₁ ∙ W / O₂^{вол. д}  ,м³

V^H2₂ =199,123 ∙ 1 / 29,21 = 6,817 м³

 г) всього утворюється водню

V^H2₃ = V^H2₁ + V^H2₂  ,м³

V^H2₃ = 4,851 + 6,817 = 371,377 м³

 д) виходячи з дослідницьких даних приймається, що 1/3 частина водню, утвореного на фурмах, приймає участь у реакціях непрямого відновлення

V^H2₄ = 1 / 3 ∙ V^H2₃  ,м³

V^H2₄ = 1 / 3  ∙ 371,377 = 123,792  м³

е) визначення кількості водню, що переходить в колошниковий газ

V^H2₅ = V^H2₃ – V^H2₄  ,м³

V^H2₅ = 371,377 – 123,792  = 247,585  м³

ж) визначення кількості водню летючих речовин коксу

V^H2₆ = K_і ∙ V ∙ 0,01 ∙ H₂^л.р.к. ∙ 0,01 ∙22,4 / 2  ,м³

V^H2₆ = 375,63 ∙ 1,1  ∙ 0,01 ∙ 4,2 ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 2 = 1,944  м³

 з) визначення кількості водню органічної маси коксу

V^H2₇ = K ∙ H₂^о.м.к. ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 2  ,м³

V^H2₇= 375,63 ∙ 0,32 ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 2 = 13,463  м³

і) витрачається водню на утворення метану по реакції     С + 2Н₂ = СН₄

V^H2₈ = V^CH4₁ ∙ 2,  м³

V^H2₈ = 4,851 ∙ 2 = 9,702  м³

к) визначення всієї кількості водню в колошниковому газі

V^H2_к.г = V^H2₅ + V^H2₆ + V^H2₇ – V^H2₈  ,м³

V^H2_к.г =247,585 + 1,944 + 13,463  - 9,702  = 253,27 м³

1.5.3 Розрахунок кількості двоокису вуглецю в колошниковому газі.

 а) визначення кількості Fe₂O₃ в залізорудних матеріалах

М^Fe2O3_з/р.м. = М_з/р.м. ∙ Fe₂O₃^з/р.м. ∙ 0,01  ,кг

М^Fe2O3_з/р.м. =1651,435 ∙ 71,92  ∙ 0,01 = 1187,712 кг

б) визначення кількості окису заліза, відновленого воднем

Частина Fe₂O₃ відновлюється воднем по реакції Fe₂O₃ + H₂ = 2FeO + H₂O

Умовно вважається, що весь водень, який приймає участь в реакціях непрямого відновлення, відновлює окис заліза до закису, тобто

М^Fe2O3_{неп. від.} = V^H2₄ ∙ 160 / 22,4  ,кг

М^Fe2O3_{неп. від.} =123,792  ∙ 160 / 22,4 = 884,229  кг

в) утворюється вологи при відновленні окису заліза воднем

М^Н2О = V^H2₄ ∙ 18 / 22,4  ,кг

М^Н2О =123,793  ∙ 18 / 22,4 =  99,477  кг

 г) визначення кількості Fe₂O₃ відновленої окисом вуглецю

М^Fe2O3_{від. СО} = М^Fe2O3_{з/р. м.} – М^Fe2O3_{неп.від.}   ,кг

М^Fe2O3_від.СО = 1187,712 – 884,229  = 303,483  кг

д) визначення кількості СО₂ , що утворюється при відновленні Fe₂O₃ до FeO по реакції FeO + CO = Fe + CO₂

V^CO2₁ = M^Fe2O3_{від. СО} ∙ 22,4 / 160  ,м³

V^CO2₁ = 884,229  ∙ 22,4 / 160 = 42,488  м³

е) визначається кількість СО₂ , що утворюється при відновленні Fe з FeO по реакції FeO + CO = Fe + CO₂

V^CO2₂ = M^Fe_чав. ∙ r_d^непр. ∙ 22,4 / 56  ,м³

V^CO2₂ = 944,8 ∙ 0,71∙ 22,4 / 56 = 268,323  м³

ж) кількість СО₂ , що витрачається на окислення марганцю ( із силікату Мn агломерату і окатишів ) до Mn₃O₄ із-за незначної величини не розраховується, крім високомарганцевих агломератів

з) утворюється СО₂ від непрямого відновлення

V^CO2₃ = V^CO2₁ + V^CO2₂  ,м³

V^CO2₃ = 42,488  + 268,323  = 310,811 м³

 і) визначення кількості СО₂ від непрямого відновлення

V^CO2₄ = K_і ∙ V ∙ 0,01 ∙ CO₂^л.р.к. ∙ 22,4 / 44  ,м³

V^CO2₄ = 375,63 ∙ 1,1 ∙ 0,01 ∙ 29,2 ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 44 = 0,614  м³

к) визначення кількості СО₂ , що виділяється від розкладання карбонатів по реакціям   СаСО₃ = СаО + СО₂;  MgCO₃ = MgO + CO₂

V^CO2₅ = М_вап. ∙ 0,01 ∙ В.П.О. ∙ 22,4 / 44  ,м³

V^CO2₅ = 86,264  ∙ 0,01 ∙40,7 ∙ 22,4 / 44 = 17,874   м³

л) визначення всієї кількості СО₂ в колошниковому газі

V^CO2_к.г. = V^CO2₃ + V^CO2₄ + V^CO2₅  ,м³

V^CO2_к.г. =310,811 + 0,614 + 17,874  = 329,299 м³

1.5.4 Розрахунок кількості окису вуглецю в колошниковому газі.

 а) утворюється окису вуглецю від окислення вуглецю шихтою та дуттям

V^CO₁ = М ^С_{шм. і дут.} ∙ 22,4 / 12  ,м³

V^CO₁ = 279,821 ∙ 22,4 / 12 = 522,333   м³

б) визначення кількості окису вуглецю, що утворюється від спалювання одного кубічного метру природного газу

V^CO₂ = 0,01 ∙ ( CO₂ + CO + CH₄ + 2C₂H₆ + 3C₃H₈ + 4C₄H₁₀ + 5C₅H₁₂)  ,м³

V^CO₂ = 0,01 ∙ (0,2 + 93,2 + 2 ∙ 4,1 + 3 ∙ 1,1 + 4 ∙ 0,6 + 5 ∙ 0,4) =1,093  м³

 в) утворюється окису вуглецю при спалюванні всієї кількості природного газу

V^CO₃ = V^CO₂ ∙ П.Г.  ,м³

V^CO₃ =1,093  ∙ 140 = 153,02  м³

 г) визначення кількості окису вуглецю з летючих речовин коксу

V^CO₄ = K_і ∙ V ∙ 0,01 ∙ СО^л.р.к. ∙0,01 ∙ 22,4 / 28  ,м³

V^CO₄ = 375,63  ∙1,1 ∙ 0,01 ∙35,8  ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 28 =1,183   м³

 д) кількість окису вуглецю, що залишається в колошниковому газі після витрати його на непряме відновлення

V^CO₅ = V^CO2₃   ,м³

V^CO₅ = 310,811  м³

 е) всього окису вуглецю в колошниковому газі

V^CO_к.г. = V^CO₁ + V^CO₃ + V^CO₄ – V^CO₅   ,м³

V^CO_к.г. =522,333 +153,02 + 1,183 – 310,811  =365,725   м³

1.5.5 Розрахунок кількості азоту в колошниковому газі

а) визначення кількості азоту у вологому дутті

N₂^{вол.дут.} = N₂ ∙ ( 1 – 0,01 ∙ W )  %

N₂ = 71 ∙ ( 1 – 0,01 ∙ 1 ) = 70,29  %

б) визначення кількості азоту, що вноситься дуттям

V^N2₁ = V^P_Д ∙ 0,01 ∙ N₂^{вол.дут.}   ,м³

V^N2₁ = 940,774 ∙ 0,01 ∙ 70,29   = 661,27

в) визначення кількості азоту, що вноситься коксом з летючих речовин

V^N2₂ = К_і ∙ V ∙ 0,01 ∙ N₂^л.р.к. ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 28  ,м³

V^N2₂ = 375,63  ∙1,1  ∙ 0,01 ∙ 30 ∙ 0,01 ∙ 22,4 / 28 =0,992   м³

г) визначення кількості азоту, що вноситься органічною масою коксу

V^N2₃ = К_і ∙ 0,01 ∙ N₂^о.м.к. ∙ 22,4 / 28  ,м³

V^N2₃ = 375,63 ∙ 0,01 ∙ 0,4 ∙ 22,4 / 28 = 1,202 м³

д) визначення кількості азоту, що вноситься природним газом

V^N2₄ = ПГ ∙ N₂ ∙ 0,01  ,м³

V^N2₄ = 140 ∙ 0,4 ∙ 0,01 =0,56 м³

 е) всього азоту в колошниковому газі

V^N2_к.г. = V^N2₁ + V^N2₂ + V^N2₃  ,м³

V^N2_к.г. = 661,27  + 0,992 + 1, 202 + 0,56= 663,464 м³

Таблиця 1 - Кількість і склад колошникового газу

Компоненти газу	м3	%
CO2	329,299	20,37
CO	365,725	22,62
N2	663,464	41,04
H2	253,27	15,67
CH4	4,907	0,30
Разом	Vк.г.= 1616,665	100

неділя 16.03.20-20.03.20 р.

Практична робота №2

Тема: Розрахунок шихти на одну тону чавуну

Мета: Навчитись розраховувати кількість шихтових матеріалів та склад шлаку на одну тону чавуну

Вихідні данні:

а) прийняти склад шихти, що складається з 62 % агломерату  та 38 % обкотишів; 

б) хімічний склад шихтових матеріалів, %

Таблиця 1- Хімічний склад шихтових матеріалів, %

Матеріали	Fe	Mn	S	P	FeO	Fe2O3	MnO	Mn3O4
Агломерат	54,8	0,73	0,031	0,035	12,92	64,8	0,98	-
Обкотиші	60,2	0,07	0,027	0,011	2,4	83,53	0,09	-
Вапняк	3,37	-	0,027	0,022	-	4,82	-	-
Зола коксу	18,5	0,82	0,72	0,12	-	26,5	-	1,14

Продовження таблиці 1

SiO2	Al2O3	CaO	MgO	FeS	P2O5	SO3	ВПО	∑	W
8,86	1,14	10, 26	0,52	0,08	0,08	-	-	100	-
8,2	0,3	4,9	0,48	0,07	0,03	-	-	100	-
1,5	0,76	51,4	0,7	0,07	0,05	-	40,7	100	3,4
41,4	23,14	4,4	1,34	-	0,28	1,8	-	100	-

Таблиця 2 Технічний аналіз коксу,%

A	S	V	W
10,5	1,59	1,1	3,1

Таблиця 3 - Хімічний склад чавуну, %

Si	Mn	P	S	C	Fe	∑
0,73	0,45	0,20	0,04	4,10	94,48	100

1.1 Розрахунок усередненого складу шихти.

% Fe_ус. = % Fe_агл. ∙а ∙ 0,01 + % Fe_обк. ∙ в ∙ 0,01

Fe_ус. = 54,8∙ 62 ∙ 0,01 + 60,2_. ∙ 38 ∙ 0,01= 56,85

Mn_ус. =0,73 ∙ 62 ∙ 0,01 + 0,07_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,5

S_ус. = 0,031∙ 62 ∙ 0,01 + 0,027_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,03

P_ус. = 0,035∙ 62 ∙ 0,01 + 0,011_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,03

FeO_ус. = 12,92∙ 63 ∙ 0,01 + 2,4_. ∙ 38 ∙ 0,01= 8,9

Fe₂O_{3 ус.} = 64,8∙ 62 ∙ 0,01 + 83,53_. ∙ 38 ∙ 0,01= 71,92

MnO_ус. = 0,98∙ 62 ∙ 0,01 + 0,09_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,64

SiO_2ус. = 8,86∙ 62 ∙ 0,01 + 8,2_. ∙ 38 ∙ 0,01= 8,6

Al₂O_{3 ус.} = 1,14∙62  ∙ 0,01 + 0,3_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,8

CaO_ус. = 10, 62 ∙ 62∙ 0,01 + 4,9_. ∙ 38 ∙ 0,01= 8,5

MgO_ус. = 0,52 ∙ 62 ∙ 0,01 + 0,48_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,5

FeS_ус. 0,08∙ 62 ∙ 0,01 + 0,07_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,08

P₂O_{5 ус.} = 0,08∙ 62 ∙ 0,01 + 0,03_. ∙ 38 ∙ 0,01= 0,06

Таблиця 4 - Хімічний склад усередненої шихти, %

Fe	Mn	S	P	FeO	Fe2O3	MnO	SiO2	Al2O3
56,85	0,5	0,03	0,03	8,9	71,92	0,64	8,6	0,8

Продовження таблиці 4

CaO	MgO	FeS	P2O5	ВПО	∑	W
8,5	0,5	0,08	0,06	-	100	-

1.2 Визначення орієнтовного виходу шлаку на 1 т чавуну.

Ш^ор = (%MnO + %SiO₂ + %Al₂O₃ + %CaO + %MgO + %P₂O₅ + %SO₃) ∙ 18, кг

Ш^ор = (0,64+ 8,6 + 0,8 + 8,5 + 0,5 +0,06) ∙ 18 = 343,8  кг

1.3 Визначення питомої витрати коксу на 1 т чавуну, аналоговим методом.

1.1    Сутність аналогового методу наступна: в якості бази приймається питома витрата коксу плавки – аналога і вносяться поправки у зв’язку з відмінністю проектних параметрів плавки від параметрів аналога. Для цього користуються Додатком 1.

1.2     Питома витрата коксу визначається:

К_і = К_о ( 1 - ∑ n К_і ) - ∆К_г

де:

К_і – питома витрата коксу в проектних умовах, кг/т;

К_о – питома витрата коксу в базових умовах 450 кг/т;

∑ n К_і – сума змін витрати в% /100 до базового у зв’язку із зміною умов плавки;

∆К_г – зниження витрати коксу у зв’язку із зміною витрати природного газу.

1.3 Для розрахунку проектної витрати коксу в якості бази приймають основні показники роботи ДП № 9.

Основні відхилення:

1.     Підвищення вмісту заліза 54,32 % ; 4,15

2.     Підвищення температури дуття 900⁰С; 6,4

3.     Підвищення вологості дуття на 8 г/м³; -1,6

4.     Зниження концентрації кисню 28%;  -0,2

5.     Підвищення витрати природного газу90 м³/т = ΔК=35

Σ=1+2+3+4; Σ=4,15 + 6,4+ (-1,6) + (-0,2) = 8,75

     Користуючись таблицями І.Г.Товарського визначається сумарна зміна витрати коксу по факторам 1, 2, 3, 4, 6, яка складе:

К_і = К_о ( 1 - ∑ n / 100) - ∆К_г

К_і = 450 ( 1 – 8,75/ 100 ) – 35 = 375,63 кг/т чавуну

r = 0,57 – 0,002 ∙ ПГ

r = 0,57 – 0,002 ∙140  = 0,29

1.4 Визначаємо кількість золи у коксі

М^А_коксу = К_і ∙ %А ∙ 0,01 кг

М^А_коксу =375,63 ∙ 10,5 ∙ 0,01 = 39,44 кг

1.5 Розрахунок кількості Fe, Si, Mn в 1000 кг чавуну.

М^Fe_чав. = 1000 ∙ %Fe_чав. ∙ 0,01 ,кг

                                       М^Fe_чав. = 1000  ∙ 94,48∙ 0,01 = 944,8 кг

                                       М^Mn_чав. = 1000 ∙ 0, 45∙ 0,01 =4,5 кг

                                       М^Si_чав. = 1000 ∙ 0,73 ∙ 0,01 = 7,3 кг

1.6 Розрахунок витрати залізорудної частини шихти (агломерату)

               а) вноситься заліза коксом

М^Fe_коксу = М^А_коксу ∙ %Fe_золи ∙ 0,01, кг

М^Fe_коксу = 39,44 ∙ 18,5 ∙ 0,01 =7,296 кг

               б) виходячи з складу шихтових матеріалів приймаємо вміст FeO в шлаку 0,5%. В шлак переходить залізо

М^Fe_шл = Ш^ор ∙ 0,5 ∙ 0,01 ∙ 56/72, кг

М^Fe_шл = 343,8  ∙ 0,5 ∙ 0,01 ∙ 56/72 =1,337 кг

               в) кількістю заліза, що вноситься вапняком, нехтуємо, як незначною величиною.

               г) повинно бути внесено заліза залізорудними матеріалами

М^Fe_агл. = М^Fe_чав. + М^Fe_шл. – М^Fe_коксу, кг

М^Fe_агл. =944,8  + 1, 337 – 7,296 = 938,841 кг

              

   д) кількість залізорудних матеріалів (агломерату) складе

М_{з/р. м.} = М^Fe_агл. : (%Fe_агл. ∙ 0,01), кг

М_{з/р. м.} = 938,841: (56,85  ∙ 0,01) = 1651,435 кг

   Відповідно:

- агломерату  

М_агл. = М_{з/р. м.} ∙ а ∙ 0,01,кг

М_агл. = 1651,435 ∙ 62 ∙ 0,01 =1023,89  кг

- обкотишів

М_обк. = М_{з/р. м.} ∙ b ∙ 0,01,кг

М_обк. = 1651,435 ∙ 38 ∙ 0,01 = 627,545 кг

               е) витрати залізорудних матеріалів (агломерату) з врахуванням викиду колошникового пилу (викид колошникового пилу визначається кількістю агломерату, обкотишів і технологією доменної плавки і змінюється від 1% до 10%, приймаємо викид рівним 2%) складає;

М^заг._{з/р. м.} = М_{з/р. м.} : (1 – 2 ∙ 0,01),кг

М^заг._{з/р. м.}  =1651,435: (1 – 2 ∙ 0,01) = 1685,138 кг

1.7 Розрахунок кількості шлакоутворюючих, що вносяться всіма шихтовими матеріалами, крім вапняку.

Таблиця 5 - Кількість шлакоутворюючих шихтових матеріалів

Матеріали	Кількість кг	SiO2		Al2O3		CaO		MgO
		%	Кг	%	кг	%	Кг	%	кг
З/р матеріали	1651,435	8,6	142,02	0,8	13,21	8,5	140,372	0,5	8,257
Зола коксу	39,44	41,4	16,328	23,14	9,126	4,4	1,735	1,34	0,528
Разом			МSiO2шу 158,348		МAl2Oшу 22,336		МCaOш. у 142,107.		МMgOш. у 8,785

               а) кількість оксиду в матеріалі визначається по формулі

                         М^SiO2_{ш. у.} = М_{з/р. м.} ∙ %SiO_{2з/р. м.} ∙ 0,01,кг

                         М^SiO2_{ш. у.} = 1651,435∙ 8,6∙ 0,01=  142,02 кг

                         М^Al2O3_{ш. у.} =1651,435∙ 0,8∙ 0,01= 13,21  кг

                         М^CaO_{ш. у.} =  1651,435∙ 8,5∙ 0,01 = 140,372 кг

                         М^MgO_{ш. у.} = 1651,435∙ 0,5 ∙ 0,01= 8,257 кг

                         М^SiO2_золи. = М^А_коксу. ∙ %SiO_2з/оли ∙ 0,01,кг

                         М^SiO2_золи. = 39,44_. ∙ 41,4 ∙ 0,01= 16, 328 кг

                         М^Al2O3_золи = 39,44_.∙ 23,14 ∙ 0,01= 9,126 кг

                         М^CaO_золи =  39,44∙ 4,4 ∙ 0,01 = 1,735 кг

                         М^MgO_золи=  39,44∙ 1,34∙ 0,01= 0,528  кг

            1.7.1 Втрачено кремнезему на кремній чавуну.

М^SiO2_чав. = М^Si_чав. ∙ 60 / 28, кг

М^SiO2_чав. =  7,3  ∙ 60 / 28 = 15,543  кг

            1.7.2 Переходить кремнезему в шлак.

М^SiO2_шлаку = M^SiO2_{ш. у.} – М^SiO2_чав. ,кг

М^SiO2_шлаку = 158,348 – 15,643 = 142,705  кг

            1.7.3 Приймаємо основність шлаку (виходячи з досвіду роботи доменних печей)

О = (СаО +MgO)/SiO₂ = 1,36

            1.7.4 Визначаємо кількість вапна і магнезії необхідну для ошлакування кремнезему

М^CaO+MgO_ошлак. = М^SiO2_шлаку ∙ О ,кг

М^CaO+MgO_ошлак. =142,705  ∙  1,36= 194,079  кг

             1.7.5 Вапняк повинен внести вапна і магнезії.

М^CaO+MgO_вап. = М^CaO+MgO_ошлак. – (М^СаО_{ш. у.} + М^MgO_{ш. у.}) ,кг

М^СаО+MgO_вап. =194,079  – (142,107 + 8,785) = 43,184  кг

            1.8 Розрахунок кількості вапняку.

               а) визначення флюсуючої здібності вапняку

Ф = %CaO_вап. +%MgO_вап. – SiO_2вап. ∙ O, %

Ф = 51,4 + 0,7 – 1,5 ∙ 1,36 = 50,06  %

               б) визначення кількості вапняку

М_вап. = М^CaO+MgO_вап. : (Ф ∙ 0,01), кг

М_вап. = 43,184  : (50,06  ∙ 0,01) = 86,264 кг

               в) визначення кількості вапняку з врахуванням викиду і вологи. Приймаємо викид вапняку 1% і волога W – %.

М^заг._вап. = М_вап. : [ 1 – (1 + W) ∙ 0,01] ,кг

М^заг._вап. =86,264 : [ 1- (1 +3,4 ) ∙ 0,01] = 90,234 кг

         1.9  Розрахунок кількості сірки у шлаку

   а) вноситься сірки шихтовими матеріалами

М^S_{ш. м.} = (М_{з/р. м.} ∙ %S_{з/р. м.} + К_і  ∙ %S_коксу )∙ 0,01 ,кг

М^S_{ш. м.} = (1651,435 ∙ 0,03  + 375,63 ∙1,59)  ∙ 0,01 = 6,468 кг

   б) переходить сірки у шлак (виходячи з досвіду роботи доменної печі приймається, що у шлак переходить 85% сірки, що вноситься шихтовими матеріалами)

М^S_шл. = М^S_{ш. м.} ∙ 85 ∙ 0,01 ,кг

М^S_шл. =6,468 ∙ 85 ∙ 0,01 = 5,498 кг

1.10 Розрахунок закису марганцю у шлаку

   а) всього завантажено марганцю в піч

M^Mn_{ш. м.} = 0,01 ∙ (М_{з/р. м.} ∙ %Mn + M^A_коксу ∙ %Mn^A) ,кг

М^Mn_{ш. м.} = 0,01 ∙ (1651,435 ∙ 0,5 + 39,44 ∙ 0,82) = 8,581  кг

               б) в чавун відновлюється М^Mn_чав. = 4,5 кг марганцю.

              

   в) виходячи з досвіду роботи доменної печі приймається, що 40 – 46% марганцю від всієї кількості, завантаженої в піч, переходить у шлак, тобто

М^Mn_шлаку = М^Mn_{ш. м.} ∙ 46 ∙ 0,01 ,кг

М^Mn_шлаку = 8,581  ∙ 46 ∙ 0,01 =3,947  кг

               г) розрахунок кількості закису марганцю в шлаку

М^MnO_шлаку = М^Mn_шлаку ∙ 71 / 55 ,кг

М^MnО_шлаку = 3,947   ∙ 71 / 55 = 5,095 кг

               д) викидається у вигляді Mn₃O₄ в колошник

M^Mn3O4 = [M^Mn_{ш. м.} – (М^Mn_чав. + М^Mn_шлаку)] ∙ 229 / 3 ∙ 55, кг

М^Mn3O4 = [8,581  – (4,5 +5,095 )] ∙ 229 / 3 ∙ 55  = - 1,407  кг

1.11 Розрахунок закису заліза у шлаку

М^FeO_шлаку = М^Fe_шлаку ∙ 72 / 56 ,кг

М^FeO_шлаку = 1,337 ∙ 72 / 56 = 1,719 кг

1.12 Розрахунок кількості шлакоутворюючих

               Розрахунок шлакоутворюючих виконується з врахуванням додатку вапняку в доменну плавку. Якщо шихта без вапняку приведений розрахунок не ведеться, враховується лише кількість окислів, що вноситься залізорудними матеріалами і коксом

Таблиця 6 -Кількість шлакоутворюючих

Компоненти шлаку	Розрахунок	кг	%
SiO2	142,705 + 86,264 ∙ 1,5 ∙ 0,01	144,0	38,38
Al2O3	22,336 + 86,264 ∙ 0,76 ∙ 0,01	22,992	6,13
CaO	142,107 + 86,264 ∙ 51,4 ∙ 0,01	186,447	49,7
MgO	8,785 + 86,264 ∙ 0,7 ∙ 0,01	9,389	2,5
MnO	5,095	5,095	1,36
FeO	1,719	1,719	0,46
S	5,498 + 86,264 ∙ 0,027 ∙ 0,01	5,521	1,47
Разом		375,163	100

1.13 Перевірка основності розрахованого шлаку.

О = СаО + MgO / SiO₂

О = 49,7 + 2,5 / 38,38 = 1,36

            1.14 Визначення кількості шихтових матеріалів.

               а) виходячи з досвіду роботи доменних печей і якості коксу приймаємо викид коксу 1% і вологу = 3,1 %

             Витрати коксу з врахуванням викиду і вологи складає

К^заг. = К_і : [1 – (1 + W) ∙ 0,01] , кг

К^заг. = 375,63 : [1 – (1 +3,1 ) ∙ 0,01] = 391,69   кг

               б) кількість шихтових матеріалів

Таблиця 7 - Кількість шихтових матеріалів

Шихтові матеріали	Витрати без викиду і вологи
Залізорудні матеріали	1651,435
Кокс	375,63
Вапняк	86,264
Разом	Мш.м. = 2113,329

           

Початкові дані для розрахунку

Варіант	Прийнятий склад шихти,%		Хімічний склад чавуну,%						Технічний аналіз коксу,%
	агломерат	обкотиші	Сч %	Siч,  %	Mnч, %	Рч %	Sч, %	tч, °С	A	S	V	W
1	65	35	4,0	0,70	0,70	0,10	0,045	1325	11,0	1,3	0,9	3,0
2	68	32	4,2	0,50	0,20	0,10	0,035	1300	10,8	1,4	1,1	3,1
3	70	30	4,0	0,60	0,15	0,15	0,030	1310	10,2	1,5	1,2	3,2
4	60	40	3,9	0,55	0,30	0,16	0,032	1315	10,8	1,6	1,25	3,3
5	67	33	3,7	0,45	0,35	0,17	0,033	1300	10,2	1,7	1,3	3,4