Теорія доменної плавки

Теорія доменної плавки

Теорія доменної плавки

Зміст
Вступ
1. Літературний огляд
2. Методика виконання розрахунків
3. Аналіз результатів
Висновок
Список літератури
Додаток А
Додаток Б

ВСТУП
Споживання окатишів в усіх технічно розвинених країнах безперервно росте. Вони стають важливим компонентом доменної шихти, хоча поява їх була викликана не стільки потребою технології доменної плавки, скільки необхідністю раціоналізації далеких перевезень сировини.
Доля окатишів в шихті коливається від 0 до 50 %, складаючи в середньому 35 %. Основними показниками якості окатишів являється початкова міцність (на розчавлювання і по барабанному випробуванню) і стабільність хімічного складу (за змістом заліза і основності) при обмеженні розмірів [1]. При високій однорідності властивостей окатишів доменні печі можуть працювати з будь-якою їх долею в шихті.
Застосування окатишів обумовлює необхідність організації постійного контролю їх властивостей. Висока однорідність металургійних характеристик окатишів нерідко виявляється важливішим чинником, ніж абсолютні їх значення.
Оптимальна доля окатишів в шихті залежить від місцевих умов і визначається з урахуванням їх негативних властивостей (менша віддача від підвищення змісту заліза, гірші газодинамічні характеристики із-за раннього розм’якшення, посилена стиранність, гірший розподіл в печі та ін.) і переваг, пов’язаних з хорошою транспортабельністю і можливістю тривалого зберігання.

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
Одним з основних заходів по поліпшенню показників роботи доменних печей є підготовка шихтових матеріалів. Нині велика увага приділяється отриманню металізованих матеріалів, які можна використовувати в доменному і сталеплавильному виробництві. Виробництво металізованих матеріалів у всьому світі складає більше 30 млн. т. При цьому на виробництво чавуну витрачається 65 % цих матеріалів, а решта — на виплавку сталі.
Витрата коксу на 1 т чавуну при роботі доменної печі на повністю відновленій шихті має дорівнювати приблизно 300 кг при мірі металізації шихти 0,85 і температурі дуття 1000°С.
Максимальна міра металізації доменної шихти при роботі печі без вдування вуглеводнів і температурі дуття 900°Із складає 0,19. Вдування ж в піч замінників коксу дозволяє підвищити максимальну міру металізації до 0,56.
Встановлено, що при низькій мірі металізації збільшення змісту в шихті металевого заліза на 1% дає зниження витрати коксу і підвищення продуктивності на 0,7%.
Оптимальною, з точки зору продуктивності і витрати коксу, являється міра металізації доменної шихти 0,85. При роботі доменної печі на 100% металізованої шихти працездатність її збільшується на 65% в порівнянні з роботою на шихті з 100% окислених окатишів [1].
Завдяки використанню заздалегідь відновлених окатишів або брикетів можна понизити питому витрату коксу до 300-400 кг і значно збільшити продуктивність доменних печей.
Підвищення утримання в шихті доменних печей металізованих матеріалів на 10% забезпечує зниження витрати коксу на 5% і ріст продуктивності на 6%.
Таким чином, є різні відомості про вплив металізації шихти на показники роботи доменної печі. Мало вивчено питання про спільний вплив складу і температури дуття, вдуванні різних реагентів при плавці металізованої шихти на продуктивність печі і питому витрату коксу.
З результатів розрахунків виходить, що міра металізації шихти чинить різний вплив на продуктивність доменної печі. Так, при мірі металізації шихти менш граничної (α < αn) вплив буде максимальним. Якщо ж міра металізації шихти буде більше за граничну, то підвищення продуктивності буде меншим. У останньому випадку термічно-резервна зона теплообміну скорочується до нуля. Для доказу цього положення були проведені додаткові розрахунки, результати яких приведені в таблиці 1.1.
При плавці повністю металізованої шихти продуктивність доменної печі може бути збільшена в 2 рази при аналогічному зменшенні витрати коксу. Це підтверджено досвідом експлуатації доменних печей, в яких проплавляли шихту з високим вмістом металодобавок [2]. Так, при роботі доменної печі об’ємом 364 м3 з температурою дуття 700-750оС на шихті, що містить 750-870 кг стружки на 1 т чавуну, продуктивність при виплавці ливарного чавуну збільшилася на 30-40 % в порівнянні з продуктивністю при роботі на руді. Витрата коксу для цих умов склала 500 кг/т чавуну, а при збільшенні витрати дуття продуктивність можна було б збільшити ще на 20%.
Розрахункові дані по впливу міри металізації на продуктивність і витрату коксу задовільно узгоджуються з результатами досвідчених плавок.
При плавці металізованих окатишів в досвідченій доменній печі об’ємом 8,5 м3 на кожні 10% підвищення міри металізації шихти було отримано підвищення продуктивності доменної печі на 6,5% і зниження витрати коксу на 5%. Робота досвідченої доменної печі на повністю металізованій шихті дозволила збільшити її продуктивність на 100% при зниженні використання коксу на 50%.
Аналогічні результати були отримані при плавці металізованих окатишів і в інших доменних печах.
Металізовані окатиші проплавляли також і в досвідченій доменній печі НТМК [3]. Шихта складалася із звичайних або заздалегідь відновлених окатишів з мірою металізації від 46,7 до 53,5 %. Було встановлено, що на кожні 10 % металізацій витрата коксу знижується на 4,85 — 5,65 %, а продуктивність підвищується на 1,78 — 2,44%. У доменній печі НТМК об’ємом 259 м3 проплавляли металізовані окатиші, виготовлені заводом Сибелектросталь». Міра металізації шихти, що складалася з високогірського агломерату і цих окатишів, була рівною 23 %. При роботі на цій шихті витрата коксу знизилася на 9,4 %, а виробництво печі зросла на 3,65 % на кожні 10 % металізації.
Якщо взяти до уваги відхилення умов проведення досвідчених плавок, що мають місце, від базових, наприклад по витраті дуття, його температурі, виходу шлаку та ін., можна вважати, що розрахункові данні про вплив металізації шихти на показники роботи доменної печі добре узгоджуються з досвідченими.
У зв’язку з вищевикладеним велике значення придбаває вивчення металургійних властивостей окатишів. У лабораторії заводу «Сибелектросталь» було проведене дослідження поведінки (зміна міцності, міри металізації і змісту сірки) окислених рудних і відновлених приблизно до 50 % рудних окатишів у умовах, близьких до умов, спостережуваних в доменних печах. Температуру і склад газової фази в лабораторній установці змінювали в процесі нагріву окатишів відповідно до даних, отриманих при дослідженні доменних печей (мал. 1.1, а і б)[4]. Результати цих досліджень приведені на мал. 1.1, в і р.
Дослідженнями виявлено, що окислені окатиші відновлюються значно швидше металізованих і до кінця процесу досягають практично однаковій мірі металізації (малюнок 1.1, в).

Мал. 1.1 — Поведінка металізованих з початковою мірою металізації 43 % (1) і рудних обпалених (2) окатишів в доменній печі а і б — відповідно зміна температури і складу газової фази в дослідах; у і г — зміна міри металізації і міцності
Металізовані окатиші мають високу постійну міцність упродовж усього процесу нагріву і відновлення в умовах доменної плавки. Окислені ж окатиші в процесі низькотемпературного (до початку зварювання кристалів заліза) відновлення втрачають свою міцність до декількох кілограмів.
Зміна міцності окатишів від характеру нагріву до 1000°З показано на мал. 1.1.
При проведенні металізації в конвеєрній печі разом з газами випаровується тільки 30 % S, що міститься в сирих рудних окатишах. Тому представляє інтерес проведення сірки в процесі до відновлення цих окатишів. Дослідження вели в моделі трубчастої печі, що забезпечує нагріваючи і витримку металізованих окатишів при 1000°З у відновному середовищі спільно з вапном і без неї. При досягненні за 2 годину міри металізації 90 % міра десульфурації досягла приблизно 40 % без істотного впливу вапна (мал. 1.2).

Мал. 1.2 — Поведінка металізованих окатишів (початкова міра металізації 43 %, температура в печі 1000 оС) 1 – без вапняку; 2 — з вапняком (10 % від маси шихти); 3 — сірка у вапняку
Представляє також великий інтерес тривалість зберігання металізованих окатишів. З цією метою партія металізованих рудних окатишів впродовж 6 місяців зберігалася на відкритому повітрі, причому окатиші змочували водою через кожні 2 — 3 дні.
При такому способі зберігання міра металізації окатишів зменшувалася за 6 місяців з 76 до 72%.
При високій однорідності властивостей окатишів доменні печі можуть працювати з будь-якою їх долею в шихті. Застосування окатишів обумовлює необхідність організації постійного контролю їх властивостей. Висока однорідність металургійних характеристик окатишів нерідко виявляється важливішим чинником, ніж абсолютні їх значення.
Найбільш перспективним напрямом підвищення якості окатишів є збільшення їх основності до 1,2 — 1,4 при використанні концентрату з низьким вмістом кремнезему і доломітизованого вапняку [5].
В процесі відновлення шару окатишів під навантаженням 0,1 МПа (по ГОСТ 21707-76) в температурному інтервалі активного їх розм’якшення (850-1050 °С) повинне обмежуватися утворення щільних спеків, що чинять опір газовому потоку більш ніж 200 Па, а за деякими даними і менше 130 Па при відновленні не менше чим на 85 %.
Важливою умовою ефективної роботи доменних печей є постійний контроль якості окатишів (і агломерату), що завантажуються в доменні печі.
Несприятливий вплив окатишів на хід доменної плавки може бути ослаблений зміною профілю печі, пристроєм рухливих плит на колошнику, зміною елементів конструкцій засипних апаратів (кута нахилу, довжини тієї, що утворює і профілю конуса), встановленням раціональної системи завантаження і вибором оптимального співвідношення між компонентами рудної частини, що забезпечує задану плавку (основність) шихти.
Підвищенню ефективності застосування окатишів сприятимуть чинники вдосконалення систем завантаження, дуттєвого і шлакового режимів [6].
Важливими перевагами металізованих окатишів є висока чистота по шкідливих домішках і невелика кількість порожньої породи, тому їх використовують, передусім, в електросталеплавильних печах, що спеціалізуються на виплавці якісних сталей.
На комбінаті НЛМК була проплавлена невелика партія металізованих окатишів в доменних печах №1 і №2, об’ємом відповідно до 1060 м3 і 1000 м3. Це дозволило вивчити вплив міри металізації шихти на техніко-економічні показники доменної плавки в умовах промислового виробництва.
При дослідженні металізованих окатишів було відмічено, що насипна вага окатишів складає 1,97 — 2,05 т/м3, зміст фракції коливається від 1,3% до 13,7%. Металізовані окатиші характеризуються високою пористістю, розвиненою питомою поверхнею пір (до 3 м2/г) і великим об’ємом (до 5 м3/г). Хімічний аналіз металізованих окатишів в середньому за період їх проплавлення в доменних печах НЛМК був наступним (%) Feмет = 81,80; SiO2 = 4.42%; З = 1,57; S = 0,004; Р = 0,014; MgO = 0,30; CaO = 0,15; Mn = 0,028; Міра металізації — 90,3 %.
Результати плавок з використанням в шихті металізованих окатишів і без них приведені в таблиці 1.1. За результатами проведених плавок складені матеріальний, загальний тепловий і зональні теплові баланси. Матеріальний баланс виявив високу збіжність результатів для усіх періодів в середньому нев’язка прибуткової і витратної частини складала 2,2 %. Загальний тепловий баланс, складений за методикою [7] показав збільшення тепла у разі використання металізованих окатишів до 9,4 % з 7,3 % на звичайній шихті. Основні результати розрахунку зональних теплових балансів представлені в таблиці 1.2.
Таблиця 1.1 — Основні техніко-економічні показники роботи доменної печі № 1 НЛМК в період без використання металізованих окатишів (I) і з їх використанням (II)

Показник
I
II

Тривалість періоду, сут
16
18

Продуктивність, т/сут
2138
2187

Витрата вологого коксу, кг/т
490
454

Приведена витрата коксу, кг/т
490
462

Рудне навантаження, т/т
3,64
3,82

Інтенсивність плавки, т/м3 сут

по коксу
0,982
0,940

по сумарному вуглецю
0,976
0,930

Зміст заліза в шихті, %
53,64
55,89

Витрата шихтовых матеріалів, кг/т

агломерат НЛМК
1340
1182

окатиші ЛебГОК
430
351

окатиші металізовані
—
113

руда криворізька
5
3

конвертерний шлак
36
38

Міра металізації шихти, %
0,3
9,6

Витрата природного газу, м3 /т
110 144
105 130

Витрата технологічного кисню, м3 /т

Дуття витрата, м3 /мін температура, °З вміст кисню, % вологість, г/м3
1667 1167 28,5 3,4
1601 1183 28,4 4,6

Колошниковий газ

температура, °З
239
237

зміст, %

С02
19,0
18,3

З
25,5
26,2

Н2
8,3
8,3

Міра використання відновної здатності газів, % окисли вуглецю водню Міра розвитку процесів непрямого відновлення, %
42,7 38,5 79,2
41,1 36,5 78,0

Перепади тиску, кПа верхній нижній
23 86
21 89

Шлак вихід, кг/т основність Сао/SiO2 Простий, ч-мин
471 1,16 1-25
458 1,15 2-40

Таблиця 1.2 — Зміна температури газового потоку у міру нагріву шихтових матеріалів в період плавки металізованих окатишів

Температура шихти і продуктів плавки
Температура газового потоку, °З

I
П

1500
2132
2074

1200
1631
1555

900
987
970

Ці таблиці 1.2 вказують на значне зменшення температури газового потоку внизу доменної печі при використанні металізованих окатишів і незмінність характеру теплообміну між шихтою і газом в шахті.
Таким чином, має місце розігрівання горна, про що свідчить і той факт, що в усі періоди використання металізованих окатишів спостерігається збільшення змісту кремнію в чавуні на 0,06-0,07 %, з одночасним збільшенням вмісту вуглецю на 0,1-0,2 %.
Описаний характер зміни теплового стану доменної печі і, передусім, збільшення змісту кремнію в чавуні вказують на недолік збільшення рудного навантаження в період плавки металізованих окатишів, тобто не була використана повною мірою можливість зниження витрати коксу.
В той же час, скорочення протяжності високотемпературних зон і зміщення їх вниз разом зі зменшенням кількості кисню, помітно позначається на зниженні використання відновної здатності водню, яка зменшується з 38,5 % до 36,5 % на металізованій шихті, тоді як міра використання відновної здатності окислу вуглецю знижується на 1,6 %.
1. Встановлена можливість істотного підвищення виробництва доменних печей і значного зниження витрати коксу при використанні в шихті металізованих окатишів. Отримані розрахункові дані добре узгоджуються з досвідченими.
2. Визначені можливі величини оптимальної міри металізації шихти; при мірі металізації шихти менш граничної — ефект від попереднього відновлення буде максимальним.
3. У умовах, що мають місце в доменних печах, відновлення окислених окатишів відбувається з більшою швидкістю, чим частково металізованих. Процес відновлення окислених окатишів супроводжується зниженням їх міцності.
4. Металізовані окатиші можна зберігати у відкритих складах довгий час.
5. Збільшення міри металізації шихти до 9,6 % привело до збільшення продуктивності доменної печі на 2,3 % і зниження витрати коксу на 5,7 %.
6. Використання металізованих окатишів при недостатньому збільшенні рудного навантаження і нижнього перепаду тисків в шахті печі супроводжується підвищенням напруги в роботі її горна.
При цьому скорочення протяжності високотемпературних зон привело до зменшенню долі участі водню у відновних процесах і погіршенню міри використання його відновних здібностей.
7. Збільшення міри металізації шихти призводить до значних змін співвідношення типів відновних процесів в доменній печі.
8. Підтверджено, що ефективність металізації залізорудної сировини проявляється при роботі доменної печі на високих параметрах комбінованого дуття у меншій мірі, чим при помірному збагаченні дуття киснем.

2. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКІВ

Завдання курсової роботи, спрямованої на вдосконалення доменної технології, являється вивчення впливу міри металізації окатишів в шихті на техніко-економічні показники доменної плавки. Для з’ясування цього впливу на показники доменної плавки дана зміна міри металізації окатишів.
Технологічний розрахунок можна розділити на розділи
1. Розрахунок шихти.
2. Розрахунок кількості дуття.
3. Розрахунок кількості і складу колошникового газу.
4. Розрахунок температури колошникових газів.
5. Тепловий баланс.
6. Розрахунок теоретичної температури горіння.
7. Розрахунок міри прямого відновлення.
8. Розрахунок КИПО.
Розрахунок шихти визначає точну витрату окатишів, флюсу; кількість і склад шлаку, коефіцієнт розподілу сірки між шлаком і чавуном.
Розрахунок кількості дуття здійснює розрахунок збагаченого киснем вологого сухого дуття.
Розрахунок кількості і складу колошникового газу і включає баланс водню, розрахунок середньої міри використання Н2 і СО2 визначає кількість N2; Н2; СО2; З, що перейшли в колошниковий газ.
Розрахунок температури колошникових газів є розрахунком кількості Н2; О2; СО2; склад колошникових газів.
Тепловий баланс є розрахунком теплового балансу, усіма шлаками теплового балансу.
Розрахунок теоретичної температури горіння визначає об’єм фурмених газів і температури горіння (теоретичною).
Розрахунок міри прямого відновлення є розрахунком міри прямого відновлення заліза.
Розрахунок КИПО — розрахунок об’єму шматків різного фракційного складу, а також склад горнового газу, розрахунок КИПО і інтенсивності ходу доменної печі.
У таблиці 2.1 приведені найбільш змінювані техніко-економічні показники доменної плавки залежно від міри металізації окатишів.
Таблиця 2.1 — Вплив міри металізації окатишів на основні техніко-економічні показники

Техніко-економічні показники
Міра металізації окатишів, %

0
10
20
40

1
2
3
4
5

Витрата агломерату, кг
1235,85
1220,56
1205,50
1189,99

Витрата флюсу, кг
114,657
114,966
115,291
115,617

Вихід шлаку, кг/т чуг.
503,688
500,225
496,833
493,334

Вуглець коксу, кг
408,04
407,49
407,07
406,60

Витрата коксу, кг/т чуг.
469,01
468,38
467,90
467,35

Середня міра використання Н2 і З
0,374
0,358
0,343
0,328

Об’єм колошникового газу, м3/т чавуну
1917,91
1918,98
1920,49
1921,92

Температура колошникових газів, оС
395,99
386,88
380,22
372,24

Сумарна витрата тепла, кДж
2634743,13
2582960,16
2533968,67
2481992,29

Iх по сумарному вуглецю), кг/м3•сут
921,133
921,315
921,375
921,484

КИПО, м3•сут/т
0,511
0,510
0,510
0,509

Вихід шлаку, кг/т чуг.
527,481
523,587
519,782
515,855

Кількість SiO2, що вноситься шихтовими матеріалами, кг
207,749
206,348
204,971
03,553

Витрата дуття, м3/т
1252,23
1250,08
1248,39
1246,47

Об’єм горнового газу, м3/т чавуну
1965,66
1962,88
1960,69
1958,22

3. АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ РОЗРАХУНКУ
При збільшенні міри металізації окатишів від 0 до 40 % витрата агломерату зменшується на 46 кг, що пояснюється вищим вмістом заліза в окатишах і є дуже важливим техніко-економічним показником (мал. 3.1.).

Мал. 3.1 — Залежність витрати агломерату від міри металізації окатишів
Підвищення витрати вапняку при збільшенні міри металізації окатишів пояснюється тим, що у окатишів основність менше ніж у агломерату. Це призводить до збільшення витрати сирого вапняку.
Завантаження в піч неофлюсованих окатишів більше 35 % негативно позначається на техніко-економічних показниках, оскільки збільшення витрати вапняку призводить до підвищення витрати коксу і зниження продуктивності (мал. 3.2).

Мал. 3.2 — Залежність витрати флюсу від міри металізації окатишів
Вищий вміст заліза в окатишах, чим в агломераті, в середньому на 6,5 %, і менший зміст порожньої породи призводять до зниження виходу шлаку (мал. 3.3)

Мал. 3.3 — Залежність виходу шлаку від міри металізації окатишів

Зі збільшенням міри металізації окатишів зменшується кількість порожньої породи і, отже, підвищується основність шлаку (мал. 3.4).

Мал. 3.4 — Залежність основності шлаку від міри металізації окатишів
Найважливішим показником доменної плавки, що характеризує економічність роботи доменної печі, є питома витрата коксу. Ця величина не лише безпосередньо впливає на продуктивність печі, але і є показником використання теплової і хімічної енергії в робочому просторі печі.
При збільшенні міри металізації окатишів витрата коксу знижується, що пояснюється підвищенням змісту заліза в шихті, зниженням витрати флюсу і, як наслідок, зниженням виходу шлаку.
Залежність витрати коксу від міри металізації окатишів представлена на мал. 3.5.

Мал. 3.5 — Залежність витрати коксу від міри металізації окатишів
Зниження витрати коксу, у свою чергу, призводить до зниження витрати дуття (мал. 3.6) і середньої міри використання Н2 і З (рис.3.7).

Мал. 3.6 — Залежність витрати дуття від міри металізації окатишів

Мал. 3.7 — Залежність міри використання Н2 і З від міри металізації окатишів
Зі збільшенням міри металізації окатишів збільшується об’єм колошникового газу внаслідок збільшення об’єму СО2 із-за збільшення витрати флюсу (мал. 3.8).

Мал. 3.8 — Залежність об’єму колошникового газу від міри металізації окатишів

Збільшення об’єму колошникових газів веде до зниження їх температури (мал. 3.9).

Мал. 3.9 — Залежність об’єму колошникового газу від міри металізації окатишів
Зі збільшенням міри металізації окатишів сумарна витрата тепла зменшується, що пов’язано зі зниженням витрати коксу (мал. 3.10).

Мал. 3.10 — Залежність об’єму колошникового газу від міри металізації окатишів

При мірі металізації окатишів рівної 0 % інтенсивність ходу складала 921,13 кг/м3·сут, а при 40 % склала 921,50 кг/м3·сут, тобто збільшилася на 0,37 кг/м3·сут. Це пов’язано зі зменшенням об’єму проплавляемой шихти і збільшенням газопроникності (мал. 3.11).

Мал. 3.11 — Залежність інтенсивності ходу (по сумарному вуглецю) від міри металізації окатишів
Коефіцієнт використання корисного об’єму (КИПО) доменних печей залежить від двох показників витрати коксу на 1 т чавуну і інтенсивності горіння вуглецю. Відносна витрата коксу є показником економічності роботи доменної печі, а інтенсивність горіння вуглецю — показником форсування печі.
При збільшенні міри металізації окатишів в шихті КИПО знижується, оскільки зменшаться об’єм шихти, необхідний для виплавки 1т чавуну у зв’язку зі збільшенням змісту заліза в шихті (мал. 3.12).

Мал. 3.12 — Залежність КИПО від міри металізації окатишів

ВИСНОВОК
1. Встановлена можливість підвищення виробництво доменних печей і зниження витрати коксу при використанні в шихті металізованих окатишів.
2. У умовах, що мають місце в доменних печах, відновлення окислених окатишів відбувається з більшою швидкістю, чим частково металізованих. Процес відновлення окислених окатишів супроводжується зниженням їх міцності.
3. Металізовані окатиші можна зберігати у відкритих складах довгий проміжок часу.
4. Збільшення міри металізації шихти призводить до значних змін співвідношення типів відновних процесів в доменній печі.
5. Підтверджено, що ефективність металізації залізорудної сировини проявляється при роботі доменної печі на високих параметрах комбінованого дуття у меншій мірі, чим при помірному збагаченні дуття киснем.

Список літератури

1. Телегин А.С., Кудрявцев В.С., Пчелкин С.А. Використання металізованих окатишів в доменних печах // Доменне виробництво. Серія 4. — М. ЦНИИЧермет. — 1970. — 28 с.
2. Дияконів Н.С. Бюл. ЦНИИЧМ. — 1957, № 13-14.
3. Жураковский та ін. — Сталь. — 1968, № 5.
4. Базилевич С.В. та ін. Методи експериментального дослідження доменного процесу. — Свердловськ Металлургиздат. — 1960. — 126 с.
5. Стефанович М.А. Аналіз ходу доменного процесу. — М. Металлургиздат, — 1960. — 286 с.
6. Рамм А.Н. Сучасний доменний процес. — М. Металургія — 1980. — 303 с.
7. Юсфин Ю.С., Даныпин В.В., Пашков Н.Ф. Теорія металізації залізорудної сировини. — М. Металургія. — 1982. — 265 с.

Додаток А

Вихідні машинні дані

Додаток Б

Результати розрахунку

Показники
Усл. обоз.
Міра металізації окатишів, %
Ед. ізм.

0
100
200
300

1
2
3
4
5
6
7

Розрахунок шихти

Орієнтовна витрата агломерату
У1
1235,90
1220,57
1205,50
1189,99
кг

Сумарний прихід сірки з шихтою в доменну піч
У2
9,395
9,377
9,362
9,345
кг

Основність шлаку (СаO+MgO)/SiO2)
УЗ
1,346
1,347
1,347
1,348

Орієнтовний зміст SiO2 в Шлаку
У4
0,371
0,371
0,371
0,371
кг/кг

Орієнтовна кількість SiO2, яка вноситься шихтою
У5
195,56
194,156
192,780
191,362
кг

Орієнтовний вихід шлаку
У6
527,5
523,5
519,782
515,855
кг

Точна витрата агломерату
У7
1235,85
1220,57
1205,50
1189,99
кг

Кількість SiO2, яка вноситься шихтою
У8
207,75
206,348
204,991
203,55
кг

Кількість Сао, яка вноситься шихтою
У9
179,24
177,434
175,653
173,82
кг

Кількість MgO, яка вноситься шихтою
У10
21,907
121,766
21,627
21,48
кг

Кількість Al2O3, яка вноситься шихтою
У11
30,96
30,751
30,544
30,331
кг

Необхідне для ошлакування SiO2 орієнтовна кількість (Сао+МgО) в шлаку
У12
262,187
260,402
258,655
256,852
кг

Витрата флюсу
У13
114,657
114,966
115,291
115,617
кг

Прихід марганцю з матеріалами шихти
У14
13,499
13,453
13,408
13,361
кг

Вміст марганцю в чавуні
У15
0,009
0,009
0,009
0,009
%

Зміст МпО в шлаку
У16
6,08
6,02
5,96
5,91
кг

Зміст Al2O3 в шлаку
У17
5,87
5,87
5,87
5,88
%

Кількість сірки в чавуні і шлаку
У18
8,977
8,96
8,95
8,93
кг

1
2
3
4
5
6
7

Повна основність шлаку
У19
1,377
1,378
1,378
1,379

Коефіцієнт розподілу сірки при tшл =1450оС
У20
40,865
40,917
40,971
41,026

Зміст сірки в шлаку
У21
0,020
0,017
0,017
0,017
кг/кг

Кількість сірки в шлаку
У22
8,726
8,708
8,693
8,676
кг

Кількість сірки в чавуні
У23
0,251
0,252
0,253
0,254
кг

Зміст сірки в чавуні
У24
0,025
0,025
0,025
0,025
%

Кількість FеО в шлаку
У25
1,582
1,571
1,559
1,248
кг

Прихід фосфору з матеріалами шихти
У26
0,769
0,764
0,759
0,755
кг

Вміст фосфору в чавуні
У27
0,076
0,076
0,075
0,075
%

Кількість SiO2 в шлаку
У28
196,002
194,603
193,231
191,816
кг

Кількість Сао в шлаку
У29
240,651
239,009
237,403
235,745
кг

Кількість MgO в шлаку
УЗО
23,203
23,065
22,930
22,790
кг

Кількість Al2O3 в шлаку
У31
31,270
31,061
30,856
30,643
кг

Кількість МпО в шлаку
У32
6,167
6,113
6,059
6,004
кг

Кількість FеО в шлаку
УЗЗ
1,984
1,973
1,963
1,952
кг

Кількість сірки в шлаку
У34
8,818
8,800
8,785
8,769
кг

Вихід шлаку
УЗ5
503,688
500,225
496,833
493,334
кг/т

Зміст SiO2 в шлаку
У36
38,90
38,90
38,892
38,882
%

Зміст Сао в шлаку
УЗ7
47,778
47,780
47,783
17,786
%

Зміст MgO в шлаку
УЗ8
4,61
4,61
4,61
4,62
%

Зміст Al2O3 в шлаку
У39
6,21
6,21
6,21
6,21
%

Зміст МgО в шлаку
У40
1,22
1,22
1,22
1,22
%

Зміст FеО в шлаку
У41
0,39
0,39
0,395
0,396
%

Зміст сірки в шлаку
У42
1,75
1,75
1,76
1,77
%

1
2
3
4
5
6
7

Сумарне винесення матеріалів шихти
У43
67,76
67,27
66,79
66,31
кг/т

Сумарна волога матеріалів шихти
У44
17,39
17,38
17,37
17,36
кг/т

Витрата шихти з вологою і винесенням
У45
2416,99
2400,89
2385,19
2368,97
кг/т

Коефіцієнт розподілу сірки
LS
66,64
66,72
66,81
66,90

Розрахунок кількості дуття

Вуглець природного газу
m1
57,568
57,568
57,568
57,568
кг

Вуглець мазуту
m2
0
0
0
0
кг

Вуглець коксу
mЗ
408,040
407,495
407,078
406,601
кг

Сумарний прихід З
m4
470,635
470,030
469,552
469,013
кг

Вуглець чавуну
m5
42,42
42,42
42,42
42,42
кг

Вуглець на відновлення кремнію
mб
4,848
4,848
4,848
4,848
кг

Вуглець на відновлення марганцю
m7
0,19
0,19
0,19
0,19
кг

Вуглець на відновлення фосфору і сірки в чавуні
m8
4,009
3,998
3,988
3,977
кг

Вуглець на пряме відновлення важковідновлюваних елементів
m9
9,047
9,036
9,025
9,014
кг

Вуглець на пряме відновлення важковідновлюваних елементів
m10
72,529
72,529
72,529
72,529
кг

Втрати вуглецю
m11
0,02
0,02
0,02
0,02
кг

Сума витратних статей вуглецю, окрім Сф
m12
124,016
124,005
123,995
123,984
кг

Вуглець, який згорає на фурмах
m13
346,619
346,025
345,558
345,029
кг

Вміст кисню у вологому дутті
m14
0,254
0,254
0,254
0,254
м3/ м3

Кількість О2 у вологому дутті
m15
322,392
321,838
321,403
320,911
м3

Витрата вологого дуття
m16
1270,76
1268,578
1266,864
1264,925
м3/т

Витрата дуття
m17
1252,227
1250,077
1248,388
1246,470
м3/т

Кількість окисленого заліза
m18
940,196
940,196
940,196
940,196
кг/т

Розрахунок колошникового газу

Кількість водню в природному газі
U1
205,8
205,8
205,8
205,8
м3

Кількість Н2 в дутті
U2
18,807
18,775
18,750
18,721
м3

1
2
3
4
5
6
7

Кількість водню в органічних з’єднаннях коксу
U3
1,571
1,669
1,667
1,665
м3

Кількість водню в летких речовинах
U4
18,280
18,256
18,237
18,216
м3

Кількість водню в мазуті
U5
0
0
0
0
м3

Кількість водню в додатковому газі
U6
0
0
0
0
м3

Сумарний прихід водню
U7
244,557
244,500
244,454
244,402
м3

Кількість кисню з Fe2O3 шихти
U8
232,582
207,951
183,776
158,478
м3

Кількість кисню з FеО шихти
U9
28,782
45,108
61,370
78,289
м3

Кількість кисню з Mn2O3 шихти
U10
1,534
1,534
1,534
1,534
м3

Кількість кисню непрямого відновлений.
U11
195,204
186,899
178,986
170,607
м3

Сума водню і З, що беруть участь в непрямому відновлений.
U12
390,408
373,798
357,973
341,214
м3

Кількість Із за рахунок окислення вуглецю
U13
799,298
798,167
797,276
796,270
м3

Кількість Із з летких речовин коксу
U14
1,015
1,013
1,012
1,011
м3

Кількість Із з додаткового газу
U15
0
0
0
0
м3

Загальна кількість З, що утворюється в печі
U16
800,313
799,181
798,289
797,281
м3

Середня міра використання Н2 і З
U17
0,374
0,358
0,343
0,328

Витрата Н2 на непряме відновлення
U18
91,378
87,569
83,921
80,056
м3

Кількість водню в колошниковому газі
U19
153,181
156,931
160,533
164,346
м3

Кількість води, що утворюється в результ. непрямого відновлений.
U20
73,429
70,368
67,436
64,331
кг

Кількість кисню мазуту
U21
0
0
0
0

Кількість кисню, що відняла воднем при непрямому відновленні
U22
45,689
43,784
41,960
40,028
кг

1
2
3
4
5
6
7

Кількість СО2 в колошниковому газі
U 2З
323,420
310,682
298,572
285,744
м3

Кількість З в колошниковому газі
U24
501,282
512,951
524,237
536,124
м3

Кількість азоту в колошниковому газі
U25
940,033
938,418
937,150
935,714
м3

Об’єм колошникового газу
U26
1917,916
1918,983
1920,491
1921,928
м3/т

% Н2 в колошниковому газі
U27
7,987
8,178
8,359
8,551

% СО2 в колошниковому газі
U28
16,867
16,190
15,547
14,868

% З в колошниковому газі
U29
26,137
26,730
27,297
27,895

%N2 в колошниковому газі
U30
49,013
48,902
48,797
48,686

Нев’язка балансу

0,19135
0,19800
0,19802
0,20027

Розрахунок температури колошникового газу

Середня температура шихти
XI
230,8
230,2
229,3
228,4
°С

Водяний еквівалент шихти
Х2
557,4
549,4
545,7
541,9
кДж/ град

Водяний еквівалент газу
Х3
692,4
698,5
687,2
684,6
кДж/ град

Різниця між температурою шихти і газу
Х4
668,03
668,84
670,67
671,54
°С

Температура колошникових газів
Х5
395,88
386,88
382,29
372,25
оС

Об’єм фурмених газів
Р1
1810,59
1807,81
1805,67
1803,23
м3/т

Теоретична температура горіння
Р2
2102,88
2102,29
2101,76
2101,17
°С

Об’єм горнових газів
Р3
1965,66
1962,88
1960,69
1958,22
м3/т

Температура чавуну
ТА
1415,0
1415,0
1415,0
1415,0
°С

Зміст кремнію в чавуні
ТАS
0,645
0,644
0,644
0,644
%

Температура шлаку
ТS
1515,0
1515,0
1515,0
1515,0
°С

Розрахунок теплового балансу

Горіння вуглецю на фурмах
Z1
676379,9
674988,6
673895,9
672659,7
кДж

Горіння природного газу
Z2
47567,3
47567,3
47567,3
47567,3
кДж

З нагрітим дуттям
Z3
4477805,0
477084,5
476438,9
4757410,7
кДж

Від окислення. З при прямому відновленні Fe
Z4
190888,6
190862,0
190837,9
190812,3
кДж

1
2
3
4
5
6
7

Непряме відновлення
Z5
903671,2
864985,8
828184,7
789217,3
кДж

Непряме відновлення Н2
Z6
235754,0
225926,9
216515,9
206545,3
кДж

Теплосодержание агломерату
Z7
83488,2
82455,8
81437,8
803901,5
кДж

Горіння мазуту
Z8
0
0
0
0
кДж

Теплосодержание мазуту
Z9
0
0
0
0
кДж

Вуглецювання заліза
Z10
19089,0
19089,0
19089,0
19089,0
кДж

З нагрітим доповнить. газом
Z11
0
0
0
0
кДж

Сумарний прихід тепла
Z12
2634743,1
2582960,1
2533968,7
2481992,3
кДж

На дисоціацію оксидів
Z13
163169,4
1589801,4
1548810,4
1505913,9
кДж

На дисоціацію карбонатів
Z14
38648,0
38752,1
38861,8
38971,8
кДж

Ентальпія чавуну
Z15
311918,9
377876,4
311832,1
311786,7
кДж

Ентальпія шлаку
Z16
274213,8
272408,8
270644,7
268823,5
кДж

Випар вологи шихти
Z17
10191,9
10185,1
10180,7
10175,2
кДж

Нагрівання водяної пари до температури колошника
Z18
20606,4
19399,3
18391,1
17302,8
кДж

Ентальпія колошникового газу
Z19
251337,2
249050,8
243491,8
238036,8
кДж

Дисоціація СО2 додаткового газу
Z20
0
0
0
0
кДж

З водою, що охолоджує
Z21
54000,0
54000,0
54000,0
54000,0
кДж

Витрата тепла
Z22
39257,6
38486,0
37756,1
36981,6
кДж

Сумарна витрата тепла
Z23
2634747,1
2582960,1
2533968,7
2481992,3
кДж

Коефіцієнт корисної дії тепла
Z24
0,868
0,868
0,868
0,867
кДж

Розрахунок RD

т.А (витрата З при rd факт.)
t1
428,195
427,590
427,112
426,573
кг

т.К (витрата окислюваного З при rd=0)
t2
254,034
253,429
252,951
252,412
кг

1
2
3
4
5
6
7

т. N (витрата окислюваного C при rd= 1)
t3
737,815
737,209
736,732
736,193
кг

т.М (витрата З у виді З при rd=0)
t4
604,412
604,412
604,412
604,412
кг

т.М1 (витрата З у виді З при гd=0 з урахуванням Н2, що бере участь в непрямому відновленні)
t5
473,398
473,430
473,454
473,482
кг

т.Н (витрата З у виді З при rd=1)
t6
111,467
111,467
111,467
111,467
кг

т.Н1 (витрата З у виді З при rd=1 з урахуванням восстановител. роботи Н2)
t7
-19,547
-19,515
-19,491
-19,463
кг

rd E (міра прямого відновлення що відповідає повному використанню газу)
t8
0,586
0,586
0,586
0,586
кг/кг

т.Е (витрата З у виді З при rdE)
t9
249,987
249,987
249,987
249,987
кг

т.Е1 (витрата З у виді З при rdE а обліком восстановительн. работи Н2)
t10
118,974
119,005
119,030
119,058
кг

rd m(теоретична міра прямого відновлення)
t11
0,202
0,202
0,203
0,203
кг/ кг

Δ rd(міра наближення гd факт. до rdm)
t12
0,157
0,157
0,157
0,157

rd фактична
t13
0,359
0,359
0,359
0,359

Розрахунок КИПО

Об’єм насипної маси
g1
1,986
1,975
1,965
1,955
м3

Уявний об’єм
g2
1,132
1,127
1,122
1,116
м3

Вільний об’єм
g3
0,430
0,430
0,429
0,429
м3

Об’єм шматків > 80 мм
g4
0,030
0,030
0,030
0,030
м3

Об’єм шматків 80-60 мм
g5
0,11
0,11
0,11
0,11
м3

Об’єм шматків 60-40 мм
g6
0,292
0,292
0,291
0,291
м3

Об’єм шматків 40-25 мм
g7
0,197
0,197
0,196
0,196
м3

Об’єм шматків 25-10 мм
g8
0,151
0,149
0,147
0,145
м3

Об’єм шматків 10-5 мм
g9
0,280
0,278
0,277
0,275
м3

Об’єм шматків 5-0мм
g10
0,062
0,061
0,061
0,060
м3

Сумарна поверхня
g11
1500,907
1487,722
1474,744
1461,382
м2

Поверхня, що доводиться на одиницю об’єму насипної маси
g12
755,754
753,131
750,418
747,637
м2/м3

d еквівалентне
g13
2,275
2,281
2,288
2,294
мм

Об’єм горнового газу
g14
1965,66
1962,881
1960,696
1958,224
м3/т

Зміст водню в горновому газі
g15
0,115
0,115
0,115
0,116
м3/м3

Вміст азоту в горновому газі
g16
0,478
0,476
0,478
0,478
м3/м3

Зміст З в горновому газі
g17
0,407
0,407
0,407
0,407
м3/м.

Приведена питома вага горнового газу
g18
1,116
1,116
1,116
1,116
кг/м3

Питома вага шихти
g19
1,174
1,173
1,171
1,169
кг/м3

Δ Р (перепад тиску)
g20
1,330
1,299
1,299
1,298
атм.

Фактична питома вага
g21
0,585
0,584
0,584
0,584
кг/м3

Об’єм фурмених газів корисного об’єму в добу
g22
7347,585
7348,472
7349,187
7349,990
м3/м3

Об’єм фурмених газів корисного об’єму в добу
g23
3947,213
3847,486
3847,359
3847,382
нм3/м3

КИПО
g24
0,511
0,510
0,510
0,509
м3/т доб

Iх(по сумарному вуглецю)
g25
921,133
921,315
921,375
921,484
кг/м3

Температура газу

1828,01
1827,85
1827,85
1827,79
°С

«