Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования «Уральский федеральный  университет

имени первого  Президента России Б.Н.Ельцина» 
 
 

                                                                                     Кафедра   Металлургия железа и сплавов

                                                                                     Допустить к защите 

                                                                                     Зав.кафедрой    
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

Пояснительная записка

Дисциплина: «Теория и технология производства стали»

Тема: «Расчёт материального и теплового балансов кислородно-конвертерного процесса с верхней подачей кислорода» 

  
 
 
 

Руководитель                                                                                     Гудов А. Г.

Студент гр. Мт-380102б                                                                     Рубба М. С. 

  
 
 

2010 г.

Содержание

Исходные данные для расчета 4

1.Средний состав металлической части шихты 4

1.1. Выбор состава металла после продувки 4

1.2. Выбор технологических свойств шлака 5

2. Материальный баланс 5

2.1 Определение угара элементов, количество кислорода и образующих продуктов окисления 5

2.2 Определение расхода извести, веса и состава шлака 6

2.3 Определение выхода жидкой стали 9

2.4. Определение расхода кислородного дутья 10

2.5. Определение количества и состава газа, выделяющегося из конвертера 10

2.6. Материальный баланс кислородно-конвертерного процесса 11

3. Тепловой баланс конвертерного процесса 12

Приход тепла 12

3.1. Физическое тепло чугуна Q_чуг 12

3.2. Тепло экзотермических реакций 12

3.2.1. Тепло от окисления углерода до СО2 12

3.2.2. Тепло от окисления углерода до СО 12

3.2.3. Тепло от окисления кремния 13

3.2.4. Тепло от окисления марганца 13

3.2.5. Тепло от окисления железа 13

3.2.6 Тепло от окисления фосфора 13

3.2.7 Тепло образования (СаО)₄Р₂О₅ 13

3.2.8 Тепло образования (СаО)₂SiO₂ 13

3.3 Расход тепла 14

3.3.1. Физическое тепло выпускаемой стали 14

3.3.2 Физическое тепло шлака 14

3.3.3. Физическое тепло отходящих газов 14

3.3.4. Физическое тепло корольков металла в шлаке 14

3.3.5. Физическое тепло выбросов металла 15

3.3.6. Физическое тепло пылевидного оксида Fe₂O₃ уносимого газами 15

3.3.7. Тепло, расходуемое на нагрев кислорода дутья. 15

4.Определение основных размеров конвертера 16 
 
 
 
 

5. Потери тепла в окружающее пространство 18

5.1 Потери теплопроводностью через наружную поверхность ограждения рабочего пространства конвертера. 18

5.2 Потери тепла излучением через открытую горловину конвертера в период между продувками 20

5.3 Расход тепла на охлаждение водой кислородной фурмы 21

6. Определение количества металлического лома, необходимого для охлаждения ванны 22

7. Проверочный расчет 22

7.1. Пересчет шлака на 100%. 23

7.2. Определение числа молей оксидов в 100г шлака. 23

7.3. Определение числа грамм-ионов катионов 23

7.4. Определение суммы грамм-ионов всех катионов в 100 г шлака 24

7.5.  Определение ионных долей компонентов в шлаковом расплаве 24

7.6. Определение десятичных логарифмов коэффициентов активности Fe,Mn и P в шлаке 24

7.7. Определение коэффициентов активности Fe, Mn и P в шлаке 24

7.8. Расчет коэффициентов активности Mn и P в металле 25

7.9. Расчет равновесного содержания марганца 25

7.10. Расчет равновесного содержания фосфора 25

7.11. Расчет равновесного содержания серы 26

8. Расчет сопла Лаваля. 27

8.1. Определение давления в критическом сечении 27

8.2. Определение температуры газа в критическом сечении 27

8.3. Определение скорости газа в критическом сечении 27

8.4. Определение плотности газа в критическом сечении 28

8.5. Определение площади и диаметра критического сечения 28

8.6. Определение параметров скорости истечения газа 28

8.7. Определение скорости на выходе из сопла 29

8.8. Определение температуры на выходе из сопла 29

8.9. Определение плотности газа на выходе из сопла 29

8.10. Определение площади и диаметра выходного сечения сопла 29

8.11. Определение длины сопла 30

9. Расчет количества ферросплавов 30

Библиографический список 32

Исходные  данные для расчета

       Сталь 10Г2С1, конвертер 250 т., 14% лома.

       Таблица 1.

       Химический  состав чугуна и стали, %.

1.Средний  состав металлической части шихты

 

где [%i] - среднее содержание элемента в металлической части шихты;

              [%i]_чугун - содержание элемента в чугуне;

              [%i]_лом - содержание элемента в ломе.

       [%C]=4·86/100 + 0,07·14/100 = 3,45%

       [%Si]= 0,6·86/100 + 0,8·14/100=0,628%

       [%Mn]=0,8·86/100 + 0,3·14/100 = 0,87%

       [%S] =0,045·86/100 + 0,04·14/100=0,044%

       [%P] =0,3·86/100 + 0,035·14/100=0,263%

1.1. Выбор состава металла после продувки

       [%C]=0,07% (нижний предел содержания в заданной марке);

       [%Si]=0% ( Si окисляется полностью, так как футеровка основная);

       [%Mn]=0,174% (20% от металлической части шихты);

       [%S] =0,031% (70% от металлической части шихты);

       [%P] =0,0263% (10% от металлической части шихты).

       Таблица 1.1.

       Составы чугуна и металла, получаемого к  окончанию продувки