Техника безопасности при работе на печи, Мероприятия по охране окружающей среды

 

Расчет количества раскислителей и науглероживателей.

Расчет ферромарганца содержащего 75% Mn,

Где 0.50 содержится Mn в готовой стали %.

0.10 содержится Mn в стали перед раскислением.

0.75 содержится Mn в 1 кг ферромарганца.

0.95 степень усвоения Mn%

Расход ферросилиция содержащего 75% Si

0.27/(0.75*0.90=0.4 кг

Недостающее количество углерода вносится ферросплавами и дополнительной приладкой в ковш.

Окончательное раскисление производят алюминием в количестве 200кг/тили 20кг/100кг шихты.

Таблица№7. Материальный баланс плавки.

Приход	Кг	%	Расход	Кг	%
Металлолом	99.0	87	Сталь	97.592	80.2
Кокс	0.5	0.42	Шлак	17.5	17.19
Жел. руда	7.59	5.45	СО+СО₂+О₂	1.997	1.1
Известь	4.38	3.69	Улет железа
Эл. бой	1.0	0.42	98.4-0.02-0.85	2.402	1.7
Свод	0.2	0.17	Неучтенные потери и невязка
Подина	1.5	1.26		-4.383
Ферромарганец	0.56	0.57
Ферросилиций	0.4	0.34
Алюминий	0.02
Итого	115.1	100		115.1	100

 

 

 

 

2.2.РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ.

Наиболее распространенная форма ванны дуговой сталеплавильной печи-сфероконическая с углом между образующей и осью конуса, равным 45⁰.

Объем жидкого металла в дуговой сталеплавильной печи емкостью G=125 тонн равен V=uG=0,145*125=14,5мᵌ , где U=0,155 мᵌ/т-удельный объем жидкой стали.

Диаметр зеркала металла вычислим по формуле

 

 

Где коэффициент С выбираем из нижеприведенной таблицы, принимая значение D/H=5,0

D/H	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0
C	1,043	1,064	1,085	1,106	1,127	1,149	1,165

 

Глубина ванны жидкого металла H=5,3/5,0=1,06 м.

Принимая расчетный объем шлака равным 0,1 V, найдем

 

Откуда определим высоту слоя шлака

65,8 мм.

И диаметр зеркала шлака

 

Уровень порога рабочего окна должен быть расположен выше уровня зеркала на 40 мм, а уровень откосов-на 65мм выше уровня порога рабочего окна. Тогда диаметр ванны на уровне откосов равен.

 

 

Высота плавильного пространства и толщина футеровки зависит от емкости печи.

В соответствии с приведенными рекомендациями находим

 

Футеровка подины имеет толщину 960 мм и состоит из огнеупорной магнезитовой набивки толщиной 125 мм, огнеупорной кладки из магнезитового кирпича толщиной 575 мм и шамота-легковесатолщиной 260 мм.

Футеровка стен на уровне откосов( =500мм.) состоит из магнезитового кирпича толщиной 460 мм с засыпкой зазора между кладкой и кожухом шириной 40 мм магнезитовой засыпкой.

Внутренний диаметр кожуха Толщину магнезитовой футеровки в верхней части стен принимаем равной Свод выполняют из хромомагнезитового кирпича толщиной Стрела пролета свода печи принимается равной 15% пролета (внутреннего диаметра) свода т.е.

 

Размеры рабочего окна выбираем из условий удобства загрузки в печь шлакообразующих и легирующих материалов мульдами: b*h=1600*1600 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА ПЕЧИ.

Тепло вносимое материалами:

Q₁=99*0.11*20=218-ккал-металлом.

Q₂=0.560.162*20=1.81 ккал- ферромарганец

Q₃=0.40*0.178*20=1.42 ккал-ферросилиций

Q₄=0.02*0.214*20=0.09 ккал алюминий

Q₅=4.38*0.174*20=15.24 ккал известь

Q₆=7.59*0.24*500=1346.40 ккал железная руда

Q₇=1*0.205*20=2.05 ккал эл бой

Q₈=0.2080.228600=26.40 ккал свод

Q₉=0.50*0.205*20=2.05ккал кокс

Q₁₀=1.5*0.238.*20=7.14 ккал подина

Всего 1621.50 ккал.

Тепло экзотермических реакций. 

Окисление углерода и кокса( до CO₂ окисляются 0.11 кг) дает тепла:

0.11*8137=895.07 ккал

До СО окисляется 1.630+0.070=1.70кг углерода и выделяется тепла:

1.70*2452=4168 ккал.

При окислении кремния по реакции:

Si+2FeO=SiO₂+2Fe; H=-74790 ккал/моль.

Или на 1 кг кремния2707=890.6 ккал

При окислении марганца по реакции:

MnO+FeO=MnO+Fe; H=-28600 ккал/моль

Или на 1 кг марганца -520 ккал.

Выделится тепла(0.199+0.021) *520=114.4 ккал.

Фосфор окисляется по реакции:

2P+5FeO=P₂O₅+5Fe; H=-2P+5FeO=P₂O₅+5Fe; H=-35835 ккал/моль или на 1 кг фосфора-578 ккал.

Выделится тепла

0.030*578=17.34 ккал.

Окисление железа по реакции:

4/3 Fe+O₂=2/3Fe₂O₃ , H=-1301333 ккал/моль.

Или выделится на 1 кг железа – 1742 ккал;

Выделится тепла: 1,741*1742=3032 ккал;

Окисление железа по реакции:

2Fe+O₂=2FeO, H=-129000 ккал/моль или на 1 кг. Железа 1151 ккал.

Выделится тепла: 0.237*1151=273.20 ккал.

Окисления алюминия по реакции.

2Al+3FeO=3Fe+Al₂O₃, H=-188050 ккал/моль.

Или на 1 кг. Алюминия 3482 ккал

Выделится тепла: 0,02*3482=69,64 ккал.

Всего экзотермические реакции принесут тепла.

859,07+4168,40+890,60+114,40+17,34+3032,19+273,20+69,64=9,460,84ккал.

3.Тепло реакции шлакообразования:

2CaO+SiO₂=(CaO)₂SiO₂, H=-33200 ккал/моль. Или на 1 кг. SiO₂ - 553 ккал.

Выделится тепла: 1,498*553=828,39 ккал.

В шлаке содержится 0.09кг. Р₂О₅, что даст тепла:

0,09*1131=101,79 ккал.

Из кокса перешло в металл),400кг углерода, что даст тепла:

0,40*425=170 ккал

Всего приход тепла (без электроэнергии)

1621,50+9460,84+930,19+270,00=12182,52 ккал.

РАСХОД ТЕПЛА

Вес выпущенного металла 97,592 кг, температура металла на выпуске 1600⁰С. Для нагрева металла жо температуры металлана выпуске потремуется тепла:

97,592[0,167*1450+68+0,2(1600-1450)]=33195,92ккал,

Где 0.167- теплоемкость металла до температуры плавления, ккал/кг⁰С;

        68-скрытая  теплот-а плавления стали,ккал/кг

        0.2-теплоемкость жидкой стали, ккал/кг⁰С.

2. Теплосодержание шлака в количестве 21,172 кг при температуре 1600⁰С и  теплоемкости основного шлака.

С=0,175+0,00007 t=0,175+0,00007*1600=0,278 ккал/кг⁰С.

Скрытая теплота плавления шлака 50 ккал/кг.

Жидкий шлак уносит тепла:

21,172(0,287*1600+50) =19780,78 ккал.

3. Потери тепла с отходящими  газами.

Средняя температура отходящих газов 1200⁰С. Расчет электропотерь приведен в таблице.

 

 

 

Таблица№ 8.Расчет теплопотерь.

Газ	Объем, мᵌ	Теплосодержание 1 мᵌ газа при 1200⁰С, ккал.	Потери тепла ккал
СО	0,768*22,4/28=0.61	411,89	251,25
СО₂	0.03*22,4/44=0,015	651,79	9,78
Всего			261,03

 

Всего расход тепла на эндотермические реакции принимаем 15% от теплосодержания шлака т.е.

10780,78*0.15=1617,12 ккал.

Потери тепла с охлаждающей водой через окно, кладкой, поверхностью печи, в трансформаторе равными( по практическим данным) 37% от теплосодержания стали, т.е.

33195,92*0.37=12282,49 ккал.

Общий расход тепла :

33195,82+10780,78+261,03+1617,12+1228249=59137,24ккал

Количество тепла, которое нужно ввести за счет электрической энергии:

58137,24-12182,52=45954,72 ккал.

Таблица № 9.Тепловой баланс.

Приход тепла	Ккал	%	Расход тепла	Ккал	%
Электроэнергия	45954.82	79,05	Теплосодержание стали	33195,92	57,10
Физическое тепло материалов	1621,50	2,79	Теплосодержание шлака	10780,78	18,55
Экзотермические реакции	9460,84	16,3	Потери тепла с газом	261,03	0.45
Тепло шлакообразования	930,18	1.60	Эндотермические реакции	1617,12	2,78
Тепло от горения кокса	170,00	0.3	Потери тепла	12282,49	21,13
	50137,34	100		58137,34	100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА ПЕЧИ.МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

Электропечи должны иметь ограничители наклона, самотормозящие устройства и блокировку для автоматического выключения тока с электродов при наклоне печи на выпуск металла. Пускатели наклона печей должны быть установлены в таком месте, чтобы с него видно было струю жидкого металла, идущую из печи, и крановщика, участвующего в разливке металла. Направление вращения маховичка пускателя (контролера) должно совпадать с направлением наклона печи. На щитах и пультах управления электропечей должны быть установлены сигнальные лампы, говорящие о включении напряжения на электроде или отключении его. Установка электродов, осмотр печи и другие работы, связанные с непосредственным соприкосновением с электродами, а также замена заслонок допускаются только при отключенном напряжении. Наращивание электродов во время работы печи запрещается. Работы по наращиванию электродов.выполняются на специальных станках. Электропечи должны быть оборудованы площадками с лестницами для удобной и безопасной замены электродов. Полы перед щитами или пультами управления, а также перед пусковыми устройствами электродвигателей наклона печи должны быть покрыты диэлектрическими резиновыми ковриками. Вокруг всей рабочей площадки должны быть перила с глухим металлическим ограждением высотой 1200 мм. Поднятие и опускание заслонок завалочных окон электропечей должно быть механизированно с устройством автоматических ограничителей подъема. Для предупреждения падения заслонки (при обрыве крюка, цепи, троса) должны быть предусмотрены направляющие с нижними упорами. Приямок у печи для спуска жидкого шлака должен быть водонепроницаемым и снабжен металлическим разъемным перекрытием. Во время скачивания шлака устанавливаются щиты, предохраняющие рабочих от брызг шлака. Скачивание (сливание) шлака должно производиться только в сухие шлакоприемники. Охлаждение шлака водой категорически запрещается. Все системы водяного охлаждения должны иметь трубки для отвода пара в случае его образования. Прогоревшие экономайзеры, рамы, крышки и заслонки должны немедленно заменяться. Температура отходящей воды должна быть не выше +50°С. При обнаружении прогара пода или стенок печи охлаждение должно производиться только сжатым воздухом. Охлаждение водой категорически запрещается. Работы по очистке мусора и шлака под печью разрешается производить только при отключенной печи. Шихтовые материалы, загружаемые в печь, а также инструмент и приспособления, применяемые в процессе плавки, должны быть сухими. Загрузка шихты, подшихтовка, введение присадок, перемешивание расплавленного металла, снятие шлака и взятие проб должны производиться только при выключенном напряжении. Перед выпуском металла из печи футеровка желоба должна быть тщательно отремонтирована и хорошо просушена. При ремонте сводов становиться на футеровку запрещается. При капитальных ремонтах кладки электропечи следует пользоваться защитными очками. Кислородные баллоны необходимо предохранять от ударов и воздействия лучистой энергии электропечи. При работе с кислородом нельзя пользоваться замасленными рукавицами, грязными шлангами и инструментами. 

 

Черная металлургия является одной из основных отраслей промышленности, которая в значительной мере влияет на окружающую среду: нарушение земель за счет открытой добычи полезных ископаемых, а также за счет шлаконакопителей; загрязнение атмосферы твердыми, газообразными и жидкими вредными веществами; загрязнение водоемов твердыми и химически вредными веществами, маслами и эмульсиями. По экспертным оценкам, удельный выход твердых, газообразных и жидких отходов на 1 т проката, в том числе труб, в целом по черной металлургии составляет: вскрышные и вмещающие породы J500—2500 кг; шлаки 500—1000 кг; шламы 80г120 кг; сухая пыль 80—120 кг; окалина 30—40 кг; сточные воды 250—300 м3; технологические газы 8000—10000 м3; аспирационный воздух 30—50 тыс.м3; горючие газы 2000— 2500 м3.

Суммарно отходы черной металлургии составляют сотни миллионов тонн в год и превышают выпуск черных металлов в 2—4 раза. Кроме загрязнения окружающей среды, вместе с отходами выбрасывается значительная часть денных продуктов, которые можно использовать при соответствующей их подготовке и переработке.

Развитие черной металлургии всегда было тесно связано с вопросами создания безотходной технологии, с использованием отходов в собственных производствах или смежных отраслях промышленности. Особенно интенсивно эти вопросы разрабатывались в последние 1015 лет.

Например, доменный газ, в составе которого находятся до 30% СО, практически полностью используют в качестве топлива. Естественно, что перед использованием этот газ очищают от пыли с 25—50 до концентрации 310 мг/м3. Полностью используют и коксовый газ, который также очищают от смолы, частично от сероводорода и других химических компонентов. Уловленные продукты коксохимического производства полностью используют.

Также широко используют в стране шлаки доменного, сталеплавильного и ферросплавного производств. Для подготовки к использованию доменных шлаков в отрасли сооружены грануляционные установки, в том числе и непосредственно у доменных печей, которые выпускают различную продукцию: граншлак, шла копемза, шлаковата, каменное литье. Сталеплавильные шлаки используют в значительно меньшей мере. После соответствующей подготовки их используют в собственном производстве (доменном), сельском хозяйстве для раскисления почв, а при наличии в шлаках фосфора — в качестве фосфорного удобрения. Значительные работы ведут и по рекультивации нарушенных земель в результате проведения открытой добычи рудных и нерудных полезных ископаемых. В гораздо меньшей стеце ни используются хвосты обогащения руд и угля.

Загрязнение почвы в общей сумме загрязнений окружающей среды занимает незначительное место, а основной ущерб природе и человеку наносят загрязнения атмосферы и водоемов.