Читайте также:
|
|
Полезным расходом называют такое количество электроэнергии, которое необходимо ввести в сталеплавильную ванну в расчете на 1 т жидкой стали для того, чтобы полностью реализовать технологические задачи периода или плавки в целом. В данном рассматривается получение стали марки 20.
Общий полезный расход:
Необходимый для расчетов полезный расход электроэнергии или просто равен:
определяется потребностями процесса для периода плавления:
Для периода рафинировки:
где - удельный расход тепла на нагрев, расплавление и перегрев металлических шихтовых материалов в период плавления (1) и рафинировки (2), МВт-ч/т, - то же для шлакообразующих материалов, МВт-ч/т, удельный расход тепла на осуществление эндотермических реакций (например, разложение известняка, испарение влаги, восстановление железа из оксидов и др.), МВт-ч/т, удельный расход тепла на нагрев, расплавление, перегрев и растворение легирующих ферросплавов, МВт-ч/т.
Размерность везде одинакова, расход тепла отнесен к 1 тонне стали (а не шлака или ферросплава).
Расчетные формулы и вычисление:
где Tо, Тош - исходная температура металлических и шлакообразующих материалов, К;
Тпл, Тп, Тв - температуры плавления металлической шихты, конца периода плавления и выпуска стали, К;
Ств, Сж, Сшл - средние удельные теплоемкости твердой стали, жидкой стали и шлака, равные соответственно 1.95∙10 -4, 2.34∙10 -4, 2.92∙10 -4МВт∙ч / (т∙К);
q - теплота плавления стали, 7.23∙10 -2 (МВт∙ч/т);
В1, В2, В12 - отношение массы шлака к массе стали в период плавления, вновь наведенного в период рафинировки и для шлака рафинировки, оставшегося от периода плавления. Принимаем их равными 0,10; 0,07 и 0,03, соответственно;
С, Д - коэффициенты, равные соответственно 5.81∙10 -4МВт∙ч/(т∙К) и 38.36∙10 -2МВт∙ч/т.
Тпл в зависимости от среднего содержания углерода (0,5%C) приблизительно соответствует 1793 К.
Перегрев металла к концу периода плавления колеблется в пределах 10...90 К, увеличиваясь с ростом удельной мощности трансформатора Sн/G. Для расчетов принимаем:
Т0 и Тош при работе без предварительного подогрева шихты принимаем равными 293К.
Тв для разливки с последующей ВПО можно принять:
Расчет:
Тепло окислительных химических реакций Wхр развивающихся в ванне, усваивается ванной практически без потерь.
При этом тепловой к.п.д. процесса окисления элементов растворенных в ванне ηхр =1.
Wхр определяют термодинамическим расчетом основных окислительных реакций электроплавки. Окислителем является оксид железа или газообразный кислород (А0), а окисляющимся элементом (Аi) – железо, углерод, кремний, марганец, хром или другие компоненты ванны. Химическая реакция в общем виде записывается:
где A'i – продукт реакции окисления элемента A;
υi, υ0, υ'I – число молей окисляющегося элемента, окислителя и продукта реакции соответственно.
Для расчетов необходимо знать массу окисляющихся компонентов мi в кг/т отдельно для периода плавления и рафинировки, а также температуры реагирующих веществ и продуктов реакции.
При определении Wхр рекомендуется воспользоваться методом полных энтальпий I 0(А,Т) позволяющим в простой и доступной форме учесть различие температур веществ, участвующих в реакции. Расчетные формулы следующие:
где Wшо - теплота шлакообразования, приблизительно определяемая как 0.2 Wш1 для периода плавления и 0.2 Wш2 для периода рафинировки, МВт ч/т;
N - число окисляющихся элементов (Fе, С, Мn, Si, Cr…);
∆Hрез i - результирующее выделение тепла при окислении 1 кг или 1 моля элемента i, МВт*ч/кг или кДж/моль. Для перевода ∆Hрез в МВт ч/кг надо ∆Hрез в кДж/моль умножить на два коэффициента K1 = 1000/Ат моль/кг и
К2 = 2.78 10 -7 Мт*ч/кДж, где Ат - грамм-моль окисляющегося элемента, что для металлов равно атомному весу, выраженному в граммах (грамм-атом).
мi - масса окисляющегося элемента, кг/т стали;
I0(А,Т) - полная энтальпия окисляющегося элемента Аi, окислителя A0 и продукта реакции A'i при соответствующих температурах Т, Т0, T';
∆Hр - теплота растворения вещества в жидком железе, кДж/моль.
В период плавления окисление элементов происходит на 15% за счёт закиси железа и на 85% за счёт газообразного кислорода. Из таблиц приложения [1] выписываем энтальпии, кДж/моль:
I(A,T) | ΔHp | m, кг/т | |
I(Fe,1800) | 58,3 | 14,047 | |
I(C,1800) | 30,7 | 22,6 | 6,500 |
I(Si,1800) | 89,6 | -119,3 | 5,073 |
I(Mn,1800) | 77,6 | 3,134 | |
I(Cr,1800) | 51,3 | 20,9 | 0,050 |
I(FeO,1800) | -144,8 | ||
I(CO,1800) | -61 | ||
I(SiO2,1800) | -808,4 | ||
I(MnO,1800) | -304,4 | ||
I(Cr2O3,1800) | -949,8 | ||
I(Fe2O3,1800) | -604,2 | ||
I(O2,298) | -117,3 | ||
I(FeO,1800) | -144,8 | ||
I(O2,2200) | 66,8 |
Реакции окисления элементов следующие:
Окисление железа под дугами:
Окисление углерода:
Окисление кремния:
= -0,00771, МВт*ч/кг
*2.78*10 -7 = -0,00362, МВт*ч/кг.
Окисление марганца:
= -0,00193, МВт*ч/кг
Окисление хрома:
∆
Тепло окислительных химических реакций:
Тепло, усвоенное ванной от сжигания топлива в топливно-кислородных горелках равно:
Использование ТКГ на современном этапе преследует в большей мере технологические цели. В большинстве случаев это подрезка шихты кислородом в тех зонах печи, где плавление шихты затягивается.
В период рафинировки окисление элементов происходит на 100% за счёт газообразного кислорода. Из таблиц приложения [1] выписываем энтальпии, кДж/моль:
Реакции окисления элементов (7.1.4.11) следующие:
Окисление железа:
I(A,T) | ΔHp | m, кг/т | |
I(Fe,1850) | 68,1 | 14,047 | |
I(C,1850) | 22,6 | 4,500 | |
I(Si,1850) | -119,3 | 1,268 | |
I(Mn,1850) | 2,090 | ||
I(Cr,1850) | 53,8 | 20,9 | 0,211 |
I(FeO,1950) | -133,8 | ||
I(CO,1950) | -55,6 | ||
I(SiO2,1950) | -789,4 | ||
I(MnO,1950) | -395,7 | ||
I(Cr2O3,1950) | -928,9 | ||
I(Fe2O3,1950) | -580,9 | ||
I(O2,298) | |||
I(O2,2200) | 66,8 | ||
I(FeO,1950) | -133,8 |
Окисление углерода:
Окисление кремния:
Окисление марганца:
Окисление хрома:
Тепло окислительных химических реакций:
Полезный расход:
период плавления:
период рафинировки:
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 76 | Нарушение авторских прав