Реферати українською » Физика » Розрахунок основних розмірів відновної та рафінувальних печей


Реферат Розрахунок основних розмірів відновної та рафінувальних печей

Страница 1 из 2 | Следующая страница

року міністерство освіти

Російської Федерації

>Липецкий Державний технічний університет

Кафедра металургії


Домашнє завдання

на уроках «>Электрометаллургия»

Розрахунок основних розмірів відновлювальної ірафинировочной печей


>виПОЛНИЛ:вАЛУЙСКИХ е. в.

>ЧМ – 98 - 2

ПРИЙНЯВ: ВЕЧІР в. зв.

>Липецк-2002

 


ЗАВДАННЯ

Визначити основні розміри відновлювальної печі для виплавки 45%FeSi для добової продуктивності.

Продуктивність печі на добу = 50 т.

Визначити основні параметрирафинировочной печі для виплавкинизкоуглеродистогоFeCr для добової продуктивності.

Продуктивність печі на добу = 10 т.


>СОДЕРЖАНИЕ

Запровадження

1. Визначення основних параметрів відбудовних електропечей

1.1 Визначення потужності трансформатора і електричних параметрів відновлювальної печі

1.2 Визначення геометричних розмірів відновлювальної печі

2. Визначення основних параметріврафинировочних електропечей

2.1 Визначення електричних параметріврафинировочной печі

2.2 Визначення геометричних параметріврафинировочной печі

>Библиографический список.


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

У нижче проведену роботу ми виробляємо розрахунок основних ж розмірів та параметрів феросплавних печей, посеред яких ми отримуємо різні феросплави.Ферросплави — це сплави заліза з кремнієм, марганцем, хромом, вольфрам та інші елементами, застосовувані під час виробництва стали підвищення її властивостей і легування. Вводити в сталь потрібний елемент над вигляді чистого металу, а вигляді його сплаву з залізом зручніше внаслідок дешевше температури його плавлення і вигідніше, оскільки вартість ведучого елемента у сплаві з залізом нижче порівняно з вартістю технічно чистого металу.

Вихідним сировиною щоб одержати феросплавів служать руди чи концентрати. Для виробництва основних сплавів - феросиліцію, феромарганцю іферрохрома - використовують руди, позаяк у них високо зміст окислів елемента, що підлягає відновленню. За виробництваферровольфрама,ферромолибдена,феррованадия,ферротитана та інших сплавів руду через недостатню концентрації у ній корисного елемента збагачують, одержуючи концентрат з досить високою змістом окислів основного елемента.

>Ферросплави отримують відновленням окислів відповідних металів. Для отримання будь-якого сплаву необхідно вибрати підходящийвосстановитель і створити умови для, щоб забезпечити високе вилучення цінного (ведучого) елемента із перероблюваної сировини. Користуючись законами термодинаміки, можна визначити хімічне спорідненість елементів до кисню. По зростанню цього спорідненості елементи розподіляються в наступний ряд:Ni,Fе,Мn, V,Сг, Si,Ti,Al,Mg,Ca. Кожен нижчий елемент може бутивосстановителем для вищого. Особливе його місце займає вуглець, котрі можуть відновлювати ці елементи лише за перевищенні температури вище певних значень, зростаючих зі збільшенням хімічного спорідненості до кисню кожного елемента, наприклад, розрахунки доводять, що з марганцю ця температура становить близько1150°С, для кремнію 1450 °З повагою та для алюмінію 1900оС.

Відбудовні процеси облегшуються, якщо вони у присутності заліза або його окислів.Растворяя відновлений елемент чи створюючи з нею хімічну сполуку, залізо зменшує його активність, виводить його із зони реакції, перешкоджає зворотної реакції- окислювання. Нерідко температура плавлення сплаву з залізом нижче від температури плавленнявосстанавливаемого елемента, отже, реакція може протікати за більш низької температури.

Залежно від виду застосовуваного відновлювача розрізняють три основних способи отримання феросплавів:углевосстановительний,силикотермический іалюминотермический. Найдешевшим є вуглець, тому його використовують під час виробництва вуглецевих феромарганцю іферрохрома, і навіть всіх сплавів з кремнієм (кремній перешкоджає переходу вуглецю до сплаву). Реакції відновлення металів та його окислів вуглецемендотермичние, томууглевосстановительний процес вимагає підвода тепла. Повнота вилучення ведучого елемента залежить від температури і тиску, у яких ведуть процес, від складу шлаку і сплаву.

>Силикотермическим іалюминотермическим способами отримують феросплави зі зниженим або дуже низьким змістом вуглецю:среднеуглеродистие імалоуглеродистие феромарганець і,безуглеродистийферрохром, металеві хром і марганець, феросплави ілигатури з титаном, ванадієм, вольфрам, молібденом, цирконієм, бором та інші металами. Коливиделяющегося при екзотермічних реакціях тепла достатньо отримання металу і шлаку в рідкому вигляді, плавку проводять у відособлених осередках -футерованних шахтах. При нестачі тепла плавку проводять у дугових печах сталеплавильного типу.

Тепер проведемо стисле опис самих феросплавних печей.

Відбудовні феросплавні печі працюють безупинно. У працюючої печі електроди занурені в тверду шихту, яку поповнюють принаймні їїпроплавления; сплав і шлак випускають періодично.Печи цього оснащені потужними трансформаторами (7,5—65 MB . A).Печи трифазні, стаціонарні чи які працюють раніше виготовляли відкритими, а нові печі закриті склепіннями.

>Дуговиеруднотермические печі призначені для різних феросплавів, кристалічного кремнію, технічного хрому і марганцю, карбіду кальцію, і навіть щоб одержатититанистих, марганцевих і синтетичних шлаків.Подводимая до печі потужність виділяється вдуговом розряді, в шихті і розплаві. У цьому розподіл потужності визначається типом печі і властивостямишихтових матеріалів, шлаку і металу. У печах,виплавляющих, наприклад,висококремнистие феросплави, більшою мірою виражений дугового режим, а при виплавці вуглецевого феромарганцю - режим опору. У працюючої печі струм протікає як у електродах через дугового розряд за схемою "зірка", і через шихту за схемою "трикутник" і "зірка". Тожтрехфазной печі необхідно розглядати суміщення вертикального і горизонтального електричних полів, т. е. тривимірне полі.

У процесі плавки електрична енергія перетворюється на теплову. за рахунок тепла, який виділяється вдуговом розряді й у шихті, і навіть з допомогою тепла екзотермічних реакцій (й фізичного теплашихтових матеріалів) відбуваються фізико-хімічні процеси плавки. З рівня колошника до зони високих температур (при виплавці феросиліцію і феромарганцю температура дуги сягає6000-7000°К) поступово опускаються дедалі нові порції шихти, а знизу вгору спрямований потік газів і парів перероблюваних матеріалів. Отже, у чинній дугового печі при виплавці феросплавів отримують розвиток складні електричні, теплові і металургійні процеси. У табл. 1 наведено розмірний ряд виробництварафинировочних та відновлювальних електропечей для феросплавів.Рафинировочние печі зазвичай працюють періодичним процесом, а відбудовні - безперервним з періодичним випуском продуктів плавки (металу і шлаку).

 

Таблиця 1Размерний рядрафинировочних та відновлювальних електропечей для феросплавів.

Тип печі Номінальна потужність,мВА Ванна

Механізм

нахилу

Механізм

обертання

>Виплавляемий сплав
>РАФИНИРОВОЧНЫЕЭЛЕКТРОПЕЧИ
>РКО-2,5 2,5 >откр. є є

безмалоугле

рід.Феррохром, феро марганець

>РКО-3,5 3.5 >откр. є є
>ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕЭЛЕКТРОПЕЧИ
>РКО-10,5 10,5 >откр. немає є >Fe-Si,Fe-Mn

>РКЗ-10,5

(базова)

10.5 >закр. немає є >Fe-Cr,Si-Mn
>РКО-16,5 16,5 >откр. є є >Si-Cr,Si-Ca
>РКЗ-16,5 16,5 >закр. немає є те
>РКЗ-24 24,0 >закр. немає є >Fe-Si,Fe-МnFe-Cr

>РКЗ-33

(базова)

33,0 >закр. немає є >Si-Mn,Si-Сг

>РПЗ-48

(базова)

48,0 >закр. немає немає >Fe-Si,fe-Mn
>РПЗ-72 72,0 >закр. немає немає >Si-Мn

Примітка: першу букву (Р) означає принцип нагріву -руднотермический (дугового, змішаний); другабуква-форма ванни:К-круглая,П-прямоугольная; третя літера:О-откритая,3-закритая;

Цифра після позначення печі відповідає потужностімВА.


1.ОПРЕДЕЛЕНИЕОСНОВНЫХПАРАМЕТРОВВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

>восстановительнаярафинировочная електропіч феросплав

Основними елементами відновлювальної електропечі безперервного дії є: ванна, підбійка, кожух, електроди,електродержатели, пічний трансформатор, коротка мережу, пристрій для перепуску електродів, звід, механізм обертання ванни та інших. У печах, працюючихбесшлаковим процесом, ~70% активної потужності виділяється у ванні, тому й розрахунок слід розпочинати з визначення геометричних і електричних параметрів ванни. Відправним моментом розрахунку є продуктивність печі при виплавці даного сплаву. Як приклад зробимо розрахунок печі з продуктивністю 130 тонн45%-го феросиліцію (>ФС 45) на добу.

1.1 Визначення потужності трансформатора і електричних параметрів відновлювальної печі

 

Потужність трансформатора пічний установки визначається за такою формулою

 (1)

деG-суточная продуктивність, т/добу;А-удельний витрати, кВт.ч/т; дляФС 45А=4800 кВт·год/т;

-коефіцієнт завантаження трансформатора під час фактичної роботи, рівний 0,95-0,98 для печей, працюючих безперервним процесом. Приймаємо= 0,98;

-коефіцієнт використання робочого дня, рівний 0,97-0,98, Якщо прийняти це 10 діб на планово-попереджувальні ремонти, то =(365-10):365=0,972;

>k3 -коефіцієнт, враховує умови, що ускладнюють роботу печі (наприклад, падіння напруги у мережі). Зазвичайk3=0,98.

Коефіцієнт потужності діючих відбудовних печей коливається не більше 0,82-0,92. З огляду на показники роботи потужних печей при виплавціФС 45, приймаємо орієнтовно = 0,88, Тоді при 0.94

Приймаємо найближчу велику потужність печі (див. табл.1), тобто.16,5МВА. У цьому фактична, продуктивність становитиме 69,3 тонн на добу. З з метою отримання симетричній навантаження фаз передбачаємо харчування печіРКЗ-16,5.

1 .>Определим активну потужність установки

кВт (2)

кВт

2. Корисна потужність кВт (3)

Електричний ккд діючих печей у межах 0,85-0,95. При виплавці феросиліцію = 0,90. Тоді кВт.

Кориснефазное напруга

3. Важливою характеристикою роботи печі є кориснефазное напруга Під кориснимфазним напругою розуміють напруга між частиною електрода, яке знаходить в шихті, і металом. У цьомуфазное напруга на висновках пічного трансформатора одно >суммеи падіння напруги у вільному частини електрода, контактах та короткою мережі


тобто.

Повнефазное напруга

 (4)

де з, і п – постійні (див. Табл.2),

Коефіцієнт п характеризує розподіл потужності ванній печі залежно від виду процесу. Длябезшлакових процесів (наприклад, при виплавціFeSi) з переважним об'ємним розподілом енергії, значення n слід сприймати рівним 0,33 (див. Табл.2), амногошлакових процесів з величезним переважанням розподілу потужності з поверхніn=0,25,

Щільність струму на електроді беруть у залежність від виду сплаву і діаметра електрода (див.Табл. 4).

Таблиця 2 Значення з' в різних сплавах і коефіцієнти п .

Сплав

<13500кВа

 >13500кВа

>n=0,25 >n=0,33 >n=0,25 >n=0,33
Феросиліцій (45% Si) - 3,2 - 3,3
Феросиліцій (75% Si) - 3,4 - 3.4
>Ферромарганец вуглець 5,3 . 5,4 -
>Силикомарганец 5,7 - 6,0 -
>Силикохром (50% Si) 6,8 - 7,0 -
>Феррохром переробний 7,6 - 7.9 -
>Силикокальций 5,7 . 6.0 -
>Рафинированнийферрохром 17 - - -

Отже, знаючивеличину,определяем

0,33=75,87 (У)

Струм електрода:


 (5)

 >кА

4. Раніше було прийнято орієнтовні значенняcos і . Для визначення зазначених величин треба зазначити активне опір ванни, реактивне опір (>Xк ) й активна опір короткій мережі (>Rк. )

Активне опір ванни:

 (6)

 >Ом.

Приймаємо такі значення

>Хкс іRкс:

>Ом;

>Ом.

Електричний коефіцієнт корисної дії

 (7)

, це добре цілком узгоджується з раніше прийнятим значенням

Коефіцієнт потужності можна наближено висунути зі висловлювання:


 (8)

.

Не надають можливість отримати заданий (або як високе) значенняcos, те з з підвищення цієї величини для потужних печей застосовують установкупродольно-емкостной компенсації (КПК).

5.Линейное напруга пічного трансформатора, відповідне величиніUnф, визначається за такою формулою:

 (9)

 (У).

З огляду на необхідність наявності зниженого при розігріві печі в пускової період, і навіть можливість підвищення потужності установки, визначаємо нижчу і вище значення робочого напруги з співвідношення: .

Нижчу напруга (У).

Вище напруга (У).

Проміжні значення щаблів напруги міжUв;Uн„ відрізняються на 5-6 вольт.

 

1.2 Визначення геометричних розмірів відновлювальної печі

Для визначення геометричних розмірів ванни треба зазначити розмір діаметра електродів.

1. Діаметрсамоспекающегося електрода визначається виходячи з її теплового балансу. Між струмом і з діаметром електрода (в метрах) встановлено статечний залежність виду: (10)

>Величинис1 тощо (див.Табл. 3), враховують вид сплаву й умови теплообміну електродів, отримані виходячи з аналізу роботи промислових печей, мають кращі техніко-економічні показники. На одній із таких печей сприймають як "зразкову".

Таблиця 3 Значення коефіцієнтівс1 тощо

Тип сплаву >c1 >m
>Снликомарганец 51,5 1,52
>Ферромарганец 52,8 1,70
>Феррохром 46,0 1,70
Феросиліцій 38,6 1,88

Тоді для феросиліцію

 чи

Звідкиdе приймаємо рівним у відповідність із прийнятим поруч 1200 мм.

У Росії її прийнято наступний рядсамоспекающихся електродів (мм): 750, 850,1000, 1200, 1400, 1700 і 2000. Ведеться розробка електродів діаметром 2400 мм,

 

Таблиця 4 >Допустимие значення щільності струму всамоспекающемся електроді

Вироблений продукт j,А/см 2
Феросиліцій45%-ний до 7,0
Феросиліцій75%-ний 7,0
>Силикохром50%-иий 7,0
>Силикомарганец 6.2
>Ферромарганец 7,6
>Электрокорунд 4,0
>Карбид кальцію 6,8
>Силикокальций 12,0

Перевіряється щільність струму електрода:

 >А/см2,

що менше припустимою величини (див.Табл. 4).

2. Розміри ванни визначаються з геометричного подоби проектованої і "зразковою" печі. Як визначального параметра приймається розмір діаметра електрода.Геометрическое подобу обох печей буде дотримана за однакової кількості відносних значень

; ; ; (11)

(див. рис. 1) і однакового розміру критерію подоби

. (12)

Формула висловлює зв'язок діаметра електрода з електричними параметрами (>Jф іUnф) і зниження фізичної характеристикою шихти як усередненого питомої опору фази печі р.

Усереднена удільне опір фази р залежить відгранулометрического складу шихти, температури у її шарах й інших чинників. Отже, величина р справді записано електричні властивостішихтових матеріалів, тож з достатньої точністю вважатимуться, що з однаковою шихті р "зразковою" печі дорівнюватиме р проектованої печі.

Як "зразковою" печі приймемо піч зWmp= 21000кВА і такими характеристиками:

>сos= 0,84 >UА=186,6 У >Dре=3445 мм
>Э=0,91 >JЭ=60830 А >Dв=6750 мм
>Unф=83,2 У >dЭ=1300 мм >Нв=2450 мм

Якщо викреслити ванну "зразковою" печі у певному масштабі (рис. 1) і побачити нею значення

, ,

то, приdЭ =1400 мм можна визначити значення,f, L проектованої печі

мм,

мм,

мм.

3. Діаметр ванни лише на рівні вугільних блоків визначається за такою формулою:

, (13)

 мм.

Діаметр ванни вище вугільних блоків можна висунути зі співвідношення:

 мм. Внутрішній діаметр кожуха .

Товщина футерівки стін () вибирається по тепловому розрахунку із забезпеченням на кожусі температури не вище 1500 З. Ці умови реалізуються при = 750 мм. Тоді мм.

4. При визначень діаметра розпаду електродів необхідно:

а) забезпечити рівномірне прогрів матеріалів уникнути можливості швидкого розпалу футерівки;

б) передбачитине9бходимое відстань міжтоконесущими елементами конструкцій різних

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація