Общий приход тепла на плавку

Физическое тепло подогретого лома

где К1 - коэффициент усвоения тепла угля.

Qнагр = 28680 · 0,6 · 0,35 = 6022,8 кДж

Тепло оставшейся части неокисленного углерода учитывается при расчете химического тепла реакций окисления элементов металлошихты.

 

Физическое тепло жидкого чугуна

Физическое тепло жидкого чугуна можно определить по формуле

где Gчуг - количество жидкого чугуна в металлической шихте, Gчуг = 80 кг;

- теплоемкость твердого чугуна, ;

tчуг - температура заливаемого в конвертер чугуна, tчуг = 1380 °С

gчуг - скрытая теплота плавления чугуна, gчуг = 217,9 кДж/кг;

- температура плавления чугуна, °С;

Cчуг - теплоемкость жидкого чугуна, Счуг = 0,92 кДж/кг · град;

Химическое тепло металлошихты

Значения тепловых эффектов реакций окисления элементов при температурах их окисления приведены в таблице 18.

 

Таблица 18 - Значение тепловых эффектов реакций окисления

Реакция Тепловой эффект реакции окисления на 1 кг элемента, кДж
[C] + {O2} = {CO2}
[C] + 0,5{O2} = {CO} 10458,2
[Si] + {O2} = (SiO2) 30913,8
[Mn] + 0,5{O2} = (MnO) 7018,3
2P + 2,5{O2} = (P2O5) 24327,1
[Fe] + 0,5{O2} = (FeO) 4826,9
2[Fe] + 1,5{O2} = (Fe2O3) 7374,4

 

На основании данных таблицы 18 и результатов материального баланса можно определить химическое тепло реакций окисления элементов металлошихты Qхим, результаты представлены в таблице 19.

 

Таблица 19 - Химическое тепло реакций окисления

Элемент-окисел Выгорело элементов, кг Расчет Вносится тепла, кДж
М.з. [C] ® {CO2} 0,545 0,545 · 34094 18581,230
[C] ® {CO} 3,593 3,593 · 10458,2 37576,313
[Si] ® (SiO2) 0,576 0,576 · 30913,8 17806,349
[Mn] ® (MnO) 0,315 0,315 · 7018,3 2210,765
[P] ® (P2O5) 0,065 0,065 · 24327,1 1483,953
[Fe] ® (FeO) 1,507 1,507 · 4826,9 7274,138
[Fe] ® (Fe2O3) 0,45 0,45 · 7374,4 3318,48
[Fe] ® (Fe2O3)пыль 0,6 0,6 · 7374 4424,640
Итого: 7,651 Итого: 92675,868

 

2.1.4 Химическое тепло реакций шлакообразования

Считаем, что все количество SiO2, P2O5 и Fe2O3 в шлаке связано следующими реакциями:

SiO2 + 2CaO = (CaO)2 · SiO2 + 137432 кДж/кг·мольSiO2;

P2O5 + 4CaO = (CaO)4 · P2O5 + 691350 кДж/кг·мольP2O5;

Fe2O3 + CaO = (CaO) · Fe2O3 + 211176 кДж/кг·мольFe2O3;

 

Физическое тепло миксерного шлака

Среднюю теплоемкость миксерного шлака определяем по формуле:

С0 = 0,73 + 0,003 · Тм.шл.,

где 0,73 - теплоемкость шлака при 0 К, кДж/кг·град;

0,0003 - приращение теплоемкости шлака на 1°, кДж/кг·град;

Тм.шл. - средняя температура миксерного шлака, К.

Среднюю температуру миксерного шлака, попадающего в конвертер из чугуновозного ковша, ориентировочно можно принимать на 15-20° ниже температуры заливаемого в конвертер чугуна, тогда:

Тм.шл. = (1380 - 20) + 273 = 1633К,

С0 = 0,73 + 0,0003 · 1633 = 1,22 кДж/кг·град.

Количество вносимого тепла миксерным шлаком определится из выражения:

Qм.шл. = Мм.шл. · (С0 · tм.шл. + qм.шл.),

где Мм.шл. - количество миксерного шлака на 100 кг металлошихты, кг;

tм.шл. - средняя температура миксерного шлака, °С;

С0 - средняя теплоемкость миксерного шлака, кДж/кг·град;

qм.шл. - средняя теплота плавления шлака, qм.шл. = 209,5 кДж/кг.

Qм.шл. = 0,5 · (1,22 · (1380 - 20) + 209,5) = 934,35 кДж

 

Общий приход тепла на плавку

Общий приход тепла на плавку рассчитывается следующим образом:

Qприх = 6022,8 + 103020 + 92675,868 + 5341,02 + 934,35 = 207994,038 кДж.

Расход тепла

Физическое тепло стали

Физическое тепло стали Q1 можно определить по уравнению

где Mст - вес жидкой стали перед раскислением, кг;

- теплоемкость твердой стали, = 0,7 кДж/кг·град;

tпл - температура плавления стали, °С;

qпл - скрытая теплота плавления стали, qпл = 272,4 7 кДж/кг·град;

tст - температура стали перед выпуском, °С;

- теплоемкость жидкой стали, 0,84 7 кДж/кг·град.

Температура плавления стали:

tпл=1539-65·(%C),

где 1539 - температура плавления чистого железа, °С;

65 - снижение температуры плавления стали на 1% углерода в металле, °С;

(%С) - содержание углерода в металле перед раскислением.

tпл = 1539 - 65 · 0,054 = 1535оС.

Физическое тепло шлака

Среднюю теплоемкость конечного шлака (как и миксерного) определяем по формуле:

C0 = 0,73 + 0,0003 × Tшл ,

где Тшл - температура конечного шлака, К.

Температуру конечною шлака принимаем выше температуры металла в конце продувки на 10°С, т.е. 1651°С, так как превышение температуры шлака над температурой металла составляет обычно 5-15°С.

С0 = 0,73 + 0,0003 · (1651 + 273) = 1,3 кДж/кг·град.

Потери тепла со шлаком определяются по формуле:

Q2 = (C0 · tшл + qшл) · Мшл,

где qшл - скрытая теплота плавления шлака, qшл = 209,5 кДж/кг·град;

Мшл - количество конечного шлака, кг.

Q2 = (1,3 · (1641 + 10) + 209,5) · 12,9 = 30389,82 кДж.