completare date proiect fonta

24
Metalurgia fontei proiect TEMĂ PROIECT i Partea scrisă: Se elaborează fonta de afinare, într‐un furnal având volumul util Vu = 1400 m 3 , folosindu‐se următoarele materii prime: aglomerat; minereu de fier: 52o [kg / t fontă]; minereu de mangan; calcar; cocs: 510 [kg / t fontă]; gaz metan: 90 [Nm 3 / t fontă]. Să se efectueze: 1. Calculul de încărcătură pentru producerea fontei; 2. Calculul gazului de furnal şi a aerului necesar; 3. Bilanțul termic; 4. Bilanțul de materiale; 5. Dimensionarea profilului furnalului în funcție de volumul util. Partea grafică: ‐ Desenul profilului furnalului la scară; ‐ Graficul de variație a coeficienților n, m şi m 1 în funcție de volumul util (Vu) al furnalului. Calculul încărcăturii. Bilanțul de materiale. Bilanțul termic. DATE DE BAZA Tabelul 1. Compoziția materiilor prime (%), raportată la masa uscată. MATERIA PRIMĂ Fe Mn P S SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO H 2 O Aglomerat 48,0 0,30 0,07 0,03 12,1 2,7 15,3 0,9 Minereu de fier 62,5 0,05 0,10 0,02 5,00 4,0 0,6 0,4 3,0 Minereu de mangan 14,0 29,5 0,40 0,04 26,5 5,5 2,5 1,5 4,5 Calca 1,50 1,0 52,5 1,5 2,0 Cenuşă cocs 16,5 0,20 0,02 42,5 27,5 4,5 1,5 Tabelul 2. Compoziția cocsului (%), raportată la masa uscată. Cenuşă Materii volatile Sulf total Carbon fix Umiditate 10,5 1,6 1, 86,6 5,0 Tabelul 3. Compoziția volatilelor cocsului, (%). CO CO CH 4 H 2 N 2 35 37 6 7 15 Tabelul 4. Compoziția chimică a fontei, (%). Si Mn C S P 0,8 0,8 4,1 0,04 0,16 CAPITOLUL1. CALCULUL i 1

Upload: krause

Post on 17-Dec-2015

292 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

freer

TRANSCRIPT

Microsoft Word - MFo.Proiect-model.doc

Metalurgia fontei proiectTEM PROIECT

Partea scris:Se elaboreaz fonta de afinare, ntrun furnal avnd volumul util Vu = 1400 m3, folosinduseurmtoarele materii prime:aglomerat;minereu de fier: 52o [kg / t font];minereu de mangan;calcar;cocs: 510 [kg / t font];gaz metan: 90 [Nm3 / t font].S se efectueze:1.Calculul de ncrctur pentru producerea fontei;2.Calculul gazului de furnal i a aerului necesar;3.Bilanul termic;4. Bilanul de materiale;5.Dimensionarea profilului furnalului n funcie de volumul util.Partea grafic: Desenul profilului furnalului la scar; Graficul de variaie a coeficienilor n, m i m1 n funcie de volumul util (Vu) al furnalului.Calculul ncrcturii. Bilanul de materiale. Bilanul termic.

DATE DE BAZA Tabelul 1. Compoziia materiilor prime (%), raportat la masa uscat.MATERIA PRIMFeMnPSSiO2Al2O3CaOMgOH2O

Aglomerat48,00,300,070,0312,12,715,30,9

Minereu de fier62,50,050,100,025,004,00,60,43,0

Minereu de mangan14,029,50,400,0426,55,52,51,54,5

Calcar1,501,052,51,52,0

Cenu cocs16,50,200,0242,527,54,51,5

Tabelul 2. Compoziia cocsului (%), raportat la masa uscat.CenuMaterii volatileSulf totalCarbon fixUmiditate

10,51,61,186,65,0

Tabelul 3. Compoziia volatilelor cocsului, (%).CO2COCH4H2N2

35376715

Tabelul 4. Compoziia chimic a fontei, (%).SiMnCSP

0,80,84,10,040,16

CAPITOLUL1.CALCULUL NCRCTURIICalculul se efectueaz pentru 1000 kg font i const n:1.1.Determinarea cantitilor de aglomerat i minereu de mangan;1.2.Determinarea cantitii de fondant;

Metalurgia fontei proiect1.3.Indicatori privind ncrctura furnalului;1.4.Determinarea cantitii i compoziiei zgurii.Consumul specific de cocs se determin, cu aproximaie, folosind relaia VoiceDixon i se verificprin bilanul termic.1.1 . Determinarea cantitilor de aglomerat i minereu de mangan.De regul, consumul de minereu se stabilete n funcie de posibilitile de aprovizionare i de conjunctura pieei. Se adopt un consum de minereu de fier de 480 kg / t font. Se consider c furnalul funcioneaz cu un adaos de combustibil auxiliar (gaz metan) de 80 Nm3 / t font.Pentru efectuarea calculelor se consider funcionarea furnalului cu un consum specific de cocs tehnic (cu 5 % ap) de 520 kg / t font.Se alctuiesc dou ecuaii, una pentru aglomerat i una pentru minereul de mangan, notnd cuX cantitatea de aglomerat i cu Y cantitatea de minereu de mangan.Astfel, considernd c pierderea de fier n zgur este de 5 kg / t font, necesarul de fier n ncrctur va fi de:(1000 x 0,941) + 5 = 946 kg / t font, unde: 94,1% rezult din compoziia chimic a fontei:%[Fe] = 100 [Si] [Mn] [C] [S] [P]%[Fe] = 100 0,8 0,8 4,1 0,04 0,16 = 94,1Considernd trecerea Mn n font de 50 % (ceea ce nseamn c 50 % din Mn introdus n ncrcturse regsete n font, iar restul de 50 % trece n zgur) rezult c necesarul de Mn n ncrctur va fi: (0,8 / 100) x (1000 / 0,5) = 16 kgAvnd n vedere analiza cocsului, cantitatea de cenu va fi:510 x (10,5 / 100) = 53,55 kgRezult urmtorul sistem de ecuaii:0,48 X + 0,625 x 520 + 0,165 x 53,55 + 0,14 Y = 9460,003 X + 0,0005 x 520 + 0,002 x 53,55 + 0,295 Y = 16n urma rezolvrii sistemului, se obine:X = 1266,3 kg aglomerat / t font;Y = 4o.2 kg minereu de mangan / t font.ncrctura astfel calculat, aduce n furnal, raportat la o ton de font, urmtoarele cantiti (kg):Tabelul 5. Componena ncrcturiincrctura furnaluluikgFeMnPSSiO2Al2O3CaOMgO

Aglomerat1266,3607,823,790,880,38153,1834,18193,711,39

Minereu defier52o3250,260,520,102620,83,122,08

Minereu demangan4o,25,6311,860,160,0110,62,21,00,6

Cenu cocs53,558,830,11 0,015,6122,5314,572,380,8

TOTAL 947,2816,0221,576,1o212,3171,75200,214,87

* se refer la total sulf adaus de cocs: 510 x (1,1 / 100) = 5,61 kgPentru trecerea n font a [(0,8 / 100 ) x 1000] = 8 kg Si, se va reduce, conform reaciei:

SiO2 + 2C = Si + 2CO, o cantitate de: 8 x (60 / 28) = 17,1 kg SiO2, deci, din cantitatea total de SiO2 adus de ncrctur, va trece n zgur: 212,31 17,1 195kg SiO2 (**)Cantitatea de sulf, care se evacueaz, n urma volatilizrii, cu gazul de furnal este de 5 15 % n cazulfontelor de afinare, 10 25 % n cazul fontelor de turntorie i 40 45 % n cazurile elaborrii fontelor silicioase sau manganoase. Deci, volatilizarea sulfului este dependent de regimul termic al furnalului.2 Metalurgia fontei proiectDin cantitatea de sulf (6,1kg) adus de ncrctur va trece n font:1000 x (0,04 / 100) = 0,4 kg S, iar cantitatea de sulf care se volatilizeaz este6,10 x (5 / 100) = 0,3 kg S.n zgur va trece, conform reaciei:FeS + CaO = CaS + FeO,urmtoarea cantitate de sulf:

6,10 0,4 0,3 = 5,4 kg S.Pentru aceasta este necesar o cantitate de:5,4 x (56 / 32) = 9,45 kg CaO,obinnduse n zgur:

5,53 x (72 / 32) = 12,15 kg CaS.Ca urmare, cantitatea de CaO n zgur va fi:200,2 9,45= 19o,75 kg CaO1.2. Determinarea cantitii de fondantn funcie de cantitatea de sulf, care trebuie s treac n zgur, raportul de bazicitate al acesteia: (CaO + MgO) / (SiO2 + Al2O3), se adopt ntre 0,8 i 1,15.n cazul de fa, avnd o cantitate relativ mic de sulf ce trebuie s treac n zgur, se adoptvaloarea de 0,95.Necesarul de oxizi bazici n zgur va fi:(CaO + MgO)necesar = 0,95 x (SiO2 + Al2O3) (CaO + MgO)necesar = 0,95 x (195+ 71,75) = 253,4 Calcarul trebuie s aduc n ncrctur:253,4 (190,73 +14,87) = 41,14 kg (CaO + MgO)Avnd n vedere analiza chimic a calcarului, cantitatea de oxizi bazici liberi, va fi: (52,5 + 1,5) 0,95 x (1,5 + 1) = 51,63 %Rezult un necesar de calcar de: (41,14 / 0,5163) = 79,68 kg calcar / t font.1.3. Indicatori privind ncrctura furnalului.ncrctura net: Scoaterea de font:

M = (minereuri + fondani)M = 1266,3 + 520 + 40,2 + 79,68 = 1906 kg / t font.S = (1 / M) x 100; (M se utilizeaz n t / t font) S = (1 / 1,9061) x 100 = 52,46 %.Consumul specific de cocs se verific n funcie de relaia VoiceDixon:K = 0,2 M + 0,2 = (0,2 x 1,906) + 0,2 = 0,581 t cocs / t font.Observaie: Coeficientul de nlocuire a cocsului cu gaz metan variaz, de regul, funcie de cantitatea de gaz metan introdus i de calitatea ncrcturii (condiiile de circulaie a gazelor).Coeficientul respectiv este cu att mai bun (mai mare) cu ct exist o circulaie optim a gazelor i scade n cazul creterii cantitii de CH4 introdus. Cantitatea de gaz metan variaz, de regul, ntre 40 120Nm3 / t font.n cazul de fa, se consider c se introduc 90 Nm3 CH4 / t font, care vor nlocui 94 kg cocs,rezultnd un indice de nlocuire de: 94 / 90= 1,04 kg cocs / Nm3 CH4.n aceast situaie, se consider consumul specific de cocs de 510 kg / t font ca fiind corect ales,urmnd verificarea prin bilanul termic, coeficientul de nlocuire a cocsului cu gaz metan lund, n mod uzual, valori cuprinse ntre 0,8 1,2 kg cocs / Nm3 CH4.

Metalurgia fontei proiect1.4. Determinarea cantitii i compoziiei zgurein zgur trec 5 kg Fe sub form de FeO i 8 kg Mn sub form de MnO:5 x (72 / 56) = 6,4 kg FeO;8 x (71 / 55) = 10,3 kg MnO.Tabelul 6. Cantitatea i compoziia zgureiComponentul /provenienSiO2Al2O3CaOMgOFeOMnOCaSTotal

din minereuri, kg18871,75190,7514,876,410,312,15

din calcar, kg1,190,7941,831,19---

total n zgurkg 189,1972,54232,5816,066,410,312,15539,22

%35,0913,4543,132,981,191,912,2599,98

Caracteristicile zgurei vor fi:

CaO / SiO2 = 232,58 / 189,19 = 1,23 (CaO + MgO ) / (SiO2 + Al2O3) = (232,58 + 16,06) / (189,19 + 72,54) = 0,95;SiO2 / Al2O3 = 189,19/72,54 = 2,61Pentru a putea determina: temperatura de topire, dup Rankin; cldura de topire, dup GowBabu; i fluiditatea zgurei, dup MacKeffery, la 14000C, trebuie recalculat compoziia zgurei, n funcie de SiO2, Al2O3 i CaO.Tabelul 7. Noua compoziie i caracteristicile zgureiComponentul / provenienSiO2Al2O3CaOTotal

din minereuri, kg18871,75190,75

din calcar, kg1,190,7941,83

Total n zgurkg189,1972,54232,58494,31

%38,2714,6847,05100

CaO / SiO2 = 232,58 /189,19 = 1,229; (CaO) / (SiO2 + Al2O3) = (232,58) / (189,19 + 72,54) = 0,889; SiO2 / Al2O3 = 189,19 / 72,54 = 2,60 Temperatura de topire, dup Rankin:1475 0C;Cldura de topire, dup GowBabu:375 kcal; Fluiditatea, dup MacKeffery, la 15000C:3,5 poise.CAPITOLUL 2CALCULUL COMPOZIIEI GAZULUI DE FURNAL2.1. Repartiia i gradul de oxidare a fierului i manganuluiTabelul 8. Repartiia i gradul de oxidare a Fe i MnCOMPONENTUL, kgPROVENIENTOTAL Fe [kg]Fe nTOTAL Mn [kg]Mn n

Fe2O3FeOMn2O3MnO

[kg][kg][kg][kg]

Aglomerat607,82490,59117,23(*)3,793,79

Minereu de fier325,0325,0-0,260,26

Minereu de mangan5,635,63-11,8611,86

Cenu cocs8,83-8,830,11-0,11

TOTAL 947,28821,22126,06 16,0215,910,11

din care: n font 942,28821,22121,0688

n zgur5-587,890,11

(*) corespunztor la 15 % FeO n aglomerat. Metalurgia fontei proiectCantitile de oxigen ce urmeaz a fi preluate prin reducerea oxizilor de fier:de la Fe2O3 la FeO, pentru 821,22 kg Fe: 821,22 x 0,143 (**) = 117,43kg O2;de la FeO la Fe, pentru (821,22 + 121,06) kg Fe 942,28x 0,286 (***) = 269,49 kg O2.Rezult un total de:116,58 + 269,1 = 385,68 kg O2De la Fe2O3 la FeO se preia:0,429 0,286 = 0,143 kg O2 / kg Fe(Fe2O3 FeO)2.2. Cantitatea de carbon ce arde la gurile de vntCarbonul adus de combustibili este: C (cocs) fix = 510 x 0,868 = 442,68 kg C (CH4) = 90 x (12 / 22,4) = 47,7kgTotal: 490,38 kg.Consumarea carbonului n procesele din furnal:2.2.1. Reducerea direct a oxizilor de fier.Se admite c 46 % din procesul de reducere de la FeO la Fe are loc pe cale direct. Cantitatea totalde oxigen din FeO, ce urmeaz a fi redus este de 269,49 kg.Conform reaciei:2C + O2 = 2CO, se va prelua prin reducere direct: 269,49 x (46 / 100) = 123,96 kg O2.n urma reaciei rezult:i se consum:

123,96 x (2 x 22,4 / 32) = 173,54 Nm3 CO,123,96x (2 x 12 / 32) = 92,97kg C.2.2.2. Reducerea direct a oxidului de mangan.Conform reaciei:MnO + C = Mn + CO, pentru 8 kg Mn la 1000 kg font, se obine:8 x (22,4 / 55) = 3,26 Nm3 COi se consum:

8 x (12 / 55) = 1,75 kg C.2.2.3. Reducerea direct a bioxidului de siliciu.Conform reaciei:SiO2 + 2C = Si + 2CO, pentru 8 kg Si la 1000 kg font, se obine:8 x (2 x 22,4 / 28) = 12,8 Nm3 COi se consum:

8 x (2 x 12 / 28) = 6,86 kg C.2.2.4. Reducerea direct a pentaoxidului de fosfor.Conform reaciei:P2O5 + 5C = 2P + 5CO, pentru 1,57 kg P la 1000 kg font, se obine:1,57 x [(5 x 22,4) / (2 x 31)] = 2,84 Nm3COi se consum:2.2.5. Descompunerea apei.

1,57 x [(5 x 12) / (2 x 31)] = 1,52 kg C.Conform reaciei:H2O + C = H2 + CO, se apreciaz c, dintro cantitate de 14 Nm3 n aerul suflat, se obine 14 Nm3 CO i 14 Nm3 H2 i se consum14 x (12 / 22,4) = 7,5 kg C.2.2.6. Gazul de furnal conine 0,2 0,3 % CH4, ceea ce nseamn aproximativ 2,0 kg C, sub form deCH4.

2.2.7. Carburarea fontei necesit 41,0 kg C pentru 4,1 % C n font.Astfel, pentru procesele prezentate n paragrafele 2.2.1. 2.2.7., este necesar o cantitate de:92,97 + 1,75 + 6,86 + 1,52 + 7,5 + 2,0 + 41,0 = 153,36kg C.Cantitatea de carbon ce arde la gurile de vnt este de:490,38 153,36 = 337,02 kg C,ceea ce reprezint 68,73 % din totalul de carbon adus de combustibil.

Metalurgia fontei proiect2.3. Bilanul aproximativ al hidrogenului2.3.1. Cantitatea de hidrogen adus de gazul metan este: 90 x (4 / 22,4) = 16,07 kg H2, (corespunztor la 90 Nm3 CH4 / t font).2.3.2. Cantitatea de hidrogen adus cu umiditatea aerului suflat prin gurile de vnt este:14 x (2 / 22,4) = 1,25 kg H2.2.3.3. Cantitatea de hidrogen adus cu volatilele din cocs este:510 x (1,6 / 100) x (7 / 100) = 0,57 kg H2. Rezult un total de:16,07 + 1,25 + 0,57 = 17,89 kg H2.2.3.4. Cantitatea de hidrogen obinut n urma reducerilor indirecte:Hidrogenul particip la reducerile indirecte n proporie de 25 35 % din ntreaga cantitate. Adoptnd o proporie de 32 %, rezult o cantitate de 5,72 kg H2, care preiau, prin reducere indirect, conform reaciei 2H2 + O2 = 2H2O, 5,72 x (2 x 16 / 4 x 1) = 45,76 kg O2.2.3.5. Cantitatea de ap rezultat n urma reducerii indirecte cu hidrogen:5,72x (2 x 18 / 4 x 1) = 51,48 kg H2O, care se evacueaz cu gazul de furnal.2.4. Cantitatea de bioxid de carbon din gazul de furnal2.4.1. Cantitatea de oxigen ce va fi preluat prin reducere indirect cu CO: de la Fe2O3 la FeO:117,43 45,76 = 71,67 kg O2; de la FeO la Fe: 269,49 123,96 = 145,53 kg O2.Prin reducerea indirect cu CO, conform reaciei 2CO + O2 = 2CO2, se preia, n total, o cantitate de:71,67 + 145,53 = 217,2 kg O2i se obine o cantitate de:217,2 x (2 x 22,4 / 32) = 304,08 Nm3 CO2.2.4.2. Cantitatea de oxigen ce va fi preluat prin reducerea indirect a oxidului de mangan, conformreaciei Mn2O3 + CO = 2MnO + CO2, din cantitatea de 16,02 kg Mn, este de: 16,02 x (22,4 / 2 x 55) = 3,26 Nm3 CO2.2.4.3. Cantitatea total de CO2 obinut din reduceri indirecte este: 304,08+ 3,26 = 307,34 Nm3 CO2.2.4.4. Cantitatea de CO2 obinut din materiile volatile ale cocsului este:510 x (1,6 / 100) x (35 / 100) x (22,4 / 44) = 1,45 Nm3 CO2.2.4.5. Cantitatea de CO2 obinut prin disocierea calcarului este: 41,83 kg CaO x (22,4 / 56) = 16,73 Nm3 CO2; 1,19 kg MgO x (22,4 / 40) = 0,66 Nm3 CO2.Cantitatea total de CO2 n gazul de furnal este: 307,34+ 1,45+ 16,73 + 0,66 = 326,18 Nm3 CO2.2.5. Cantitatea de oxid de carbon din gazul de furnal2.5.1. Cantitatea de CO obinut n urma reaciilor de reducere direct este:173,54 + 3,26 + 12,8 + 2,84 = 192,44Nm3 CO.2.5.2. Cantitatea de CO obinut din descompunerea vaporilor de ap n zona gurilor de vnt este 14Nm3 CO.2.5.3. Cantitatea de CO obinut din materiile volatile ale cocsului este:510 x (1,6 / 100) x (37 / 100) x (22,4 / 28) = 2,42 Nm3 CO.2.5.4. Cantitatea de CO, rezultat din arderea a 337,02 kg C n faa gurilor de vnt, conform reaciei 2C + O2 = 2CO, este: 337,02 x [(2 x 22,4) / (2 x 12)] = 629,1 Nm3 CO.Se obine o cantitate total de:192,44 + 14 + 2,42 + 629,1 = 837,96 Nm3 CO.2.5.5. Cantitatea total de CO n gazul de furnal, dup terminarea reducerilor indirecte cu CO este: 837,96 307,34 = 530,62 Nm3 CO.

Metalurgia fontei proiect2.6. Cantitatea de gaz metan din gazul de furnal2.6.1. Cantitatea de CH4 obinut din materiile volatile ale cocsului este: 510 x (16 / 100) x (6 / 100) x (22,4 / 16) = 0,68Nm3 CH4.2.6.2. Cantitatea de CH4 corespunztoare cantitii de 2 kg C este: 2 x (22,4 / 12) = 3,73 Nm3 CH4.Cantitatea total de CH4 n gazul de furnal este de: 0,68 + 3,73 = 4,41 Nm3 CH4.2.7. Cantitatea de azot din gazul de furnal i cantitatea de aer suflat n creuzet2.7.1. Cantitatea de oxigen necesar pentru formarea a 530,62 Nm3 CO, prin arderea a 337,02 kg C la gurile de vnt ale furnalului, este:337,02 x (16 / 12) = 449,36 kg O2; 449,36 x (22,4 / 32) = 314,55 Nm3 O2.2.7.2. Cantitatea de azot adus de aerul uscat este:314,55 x (79 / 21) = 1183,31Nm3 N2.2.7.3. Cantitatea de azot rezultat din materiile volatile ale cocsului este:510 x (1,6 / 100) x (15 / 100) x (22,4 / 28) = 1,0 Nm3 N2. Cantitatea total de azot n gazul de furnal este:1183,31+ 1,0 = 1184,31 Nm3 N2.2.7.4. Volumul aerului suflat n creuzetul furnalului este: aer uscat: 314,55 + 11847,31 = 1498,86 Nm3; aer umed (cu 1 % H2O): 1498,86 x (99 / 100) = 1483,87 Nm3; umiditatea aerului (1 %): 14,83 Nm3 H2O, fa de 14 Nm3 adoptat.2.8. Cantitatea de hidrogen din gazul de furnal2.8.1. Cantitatea de H2, provenit din gazul metan insuflat n furnal i din materialele volatile ale cocsului, este: [(16,07 + 0,57) x (22,4 / 2) = 186,37 Nm3 H2.2.8.2. Cantitatea de H2 din umiditatea aerului suflat n creuzet este egal cu volumul apei, respectiv14,83 Nm3 H2.2.8.3. Cantitatea de H2 coninut n 3,73 Nm3 CH4 este: 3,73 x 2 = 7,46 Nm3 H2.2.8.4. Cantitatea de H2 care particip la reducerea indirect a oxizilor de fier: 5,72 x (22,4 / 2) = 64,06 Nm3 H2.Cantitatea total de H2 n gazul de furnal este: 186,37 + 14,83- 7,46 64,06 = 129,68 Nm3 H2.Tabelul 9. Cantitatea i compoziia gazului de furnal (uscat)COMPONENTULCANTITATEA [Nm3 / t font]PROPORIA [ % ]

CO2326,1814,99

CO5302,6224,39

CH44,410,2

H2129,6875,96

N21184,3154,45

Total2175,2100

Valoarea raportului CO / CO2 = 530,62 / 326,18 = 1,62 Pentru desfurarea normal a procesului, valoarea acestui raport trebuie s fie mai mare dect valoarea 1,25.7 Metalurgia fontei proiectCAPITOLUL 3. BILANUL TERMIC3.1. Date pregtitoare3.1.1. Cantitatea de carbon ce arde la CO2: 307,34 x (12 / 22,4) = 164,64 kg C.3.1.2. Cantitatea de carbon ce arde la CO:[(530,62 2,42) x (12 / 22,4)] = 282,96 kg C.3.1.3. Proporia gazului metan n aerul suflat (umed):(90 / 1483,87) x 100 = 6,06 %.3.1.4. Temperatura necesar prenclzirii aerului: 750 [0C] + (6,06 x 75) = 1204,89 [0C].Observaie: Se consider c, n cazul nefolosirii adausurilor combustibile sau de alt natur, furnalul funcioneaz cu temperaturi variind ntre 750850 0C, iar pentru adausul de 1 % CH4, n aerul suflat, este necesar creterea temperaturii aerului cu cca. 75 0C.3.1.5. Cantitatea de ap coninut de ncrctur: 52o x (3 /100) + 40,2 x (4,5 /100) + 79,68 x (2/100) + 510 x (5/100) = 44,5 kg H2O. (minereu Fe)(minereu Mn)(calcar)(cocs)3.1.6. Cantitatea de vapori de ap din gazul de furnal: apa adus de ncrctur:44,5 kg; apa rezultat din reduceri:51,48 kg.Total: 95,98 kg H2O.3.1.7. Cantitatea de CO2 obinut din disocierea calcarului:[(16,73 + 0,66) x (44 / 22,4) = 34,16 kg CO2.3.1.8. Umiditatea aerului insuflat: 14,83 x (18 / 22,4) = 11,91 kg H2O.3.2. Clduri intrate3.2.1. Cldura rezultat prin arderea carbonului: la CO2: 164,64 [kg C] x 7950 [kcal / kg C] = 1308,88 x 103 kcal; la CO: 282,96 [kg C] x 2340 [kcal / kg C] = 662,12 x 103 kcal;Total:1971 x 103 kcal.3.2.2. Cldura aerului prenclzit:1498,86 [Nm3] x 1160 [0C] x 0,340 [kcal / Nm3 x 0C] = 591,15 x 103 kcal; 11,91 [kg H2O] x 1160 [0C] x 0,504 [kcal / kg H2O x 0C] = 6,96 x 103 kcal;Total: 598,11 x 103 kcal.3.2.3. Cldura rezultat din arderea hidrogenului: 64,06 [Nm3 H2] x 2560 [kcal / Nm3 H2] = 163,99 x 103 kcal.3.2.4. Cldura dezvoltat prin zgurificare:2,7 [kcal / kg CaO] x 539,22 [kg zgur] x (46,10 / 100) = 0,63 x 103 kcal;unde 43,28 %, reprezint coninutul de CaO n zgur.Total cldur intrat:(1971 + 598,11 + 163,99 + 0,63) x 103 = 2733,83 x 103 kcal.3.3. Clduri consumate3.3.1. Cldura consumat pentru disocierea oxizilor: Fe2O3: 821,22 [kg Fe] x 1758 [kcal / kg Fe] = 1443,7 x 103 kcal; FeO: 121,06 [kg Fe] x 1150,5 [kcal / kg Fe] = 139,28 x 103 kcal; Mn2O3: 8 [kg Mn] x 2175,5 [kcal / kg Mn] = 41,4 x 103 kcal; SiO2: 8 [kg Si] x 7423 [kcal / kg Si] = 59,38 x 103 kcal; Fe2P2O8:1,57 [kg P] x 6664 [kcal / kg P] = 10,46 x 103 kcal; Mn2O3MnO: 7,9 [kg Mn] x 339 [kcal / kg Mn] = 2,68 x 103 kcal;Total:1696,9 x 103 kcal. Metalurgia fontei proiect3.3.2. Cldura consumat pentru evaporarea apei din ncrctur:44,5 [kg H2O] x 595 [kcal / kg H2O] = 26,47 x 103 kcal.3.3.3.Cldura consumat pentru disocierea calcarului: 34,16 [kg CO2] x 966 [kcal / kg CO2] = 32,99 x 103 kcal.3.3.4.Cldura consumat pentru disocierea vaporilor de ap din aerul suflat: 11,91 [kg H2O] x 3212 [kcal / kg H2O] = 38,25 x 103 kcal.3.3.5.Cldura consumat pentru disocierea gazului metan: 90 [Nm3 CH4] x 815 [kcal / Nm3 CH4] = 73,35 x 103 kcal.3.3.6.Cldura fontei:1000 [kg font] x 278 [kcal / kg font] = 278 x 103 kcal. 3.3.7.Cldura zgurei:539,22 [kg zgur] x 420 [kcal / kg zgur] = 226,47 x 103 kcal.3.3.8.Cldura evacuat cu gazul de furnal: 2175,2 [Nm3] x 250 [0C] x 0,33 [kcal / Nm3 x 0C] =179,45 x 103 kcal; 95,98 [kg H2O] x 150 [0C] x 0,468 [kcal / kg H2O x 0C] = 6,74 x 103 kcal; Total: 186,19 x 103 kcal.Tabelul 10. Bilanul termicCLDURI INTRATE[kcal / t x103]%CLDURI CONSUMATE[kcal / t x103]%

1. Arderea arbonului1971,172,101. Disocierea xizilor1696,908162,07

2. Cldura aerului598,1121,882. Evaporarea apei26,470,97

3. Arderea H2163,996,003. Disocierea calcarului32,991,21

4. Cldur zgurificare0,630,024. Disocierea apei38,251,41

5. Disocierea CH473,352,68

6. Cldura fontei27810,17

7. Cldura zgurei226,478,28

8. Cldura gazului186,196,81

9. Pierderi i erori ( 6 [m]:

d1 / d0 = 1,36 1,41 id1 d0 = 1,5 1,9 [m].Se adopt:d1 / d0 = 1,36d0 = 4,89 [m] i d1 d0 = 1,76 [m].nlimea creuzetului, de la nivelul orificiului de evacuare a fontei pn la nivelul gurilor de vnt (h), se stabilete dup volumul specific al creuzetului (v = m3 / t font x zi) i capacitatea de producieproiectat.Pentru furnalele ce produc font alb:v = 0,065 0,075, n cazul folosirii unei ncrcturi bogate n fier iv = 0,08 0,11, n cazul folosirii unei ncrcturi srace n fier.Adoptnd:v = 0,072 h = (P x v) / A = (2700 x 0,072) / 58= 3,35 [m].nlimea creuzetului (h1), trebuie s in seama de nlimea necesar montrii rcitoarelor de la gura de vnt, care este de 0,4 0,5 [m].Pentru cazul analizat se obine:h1 = 3,35 + 0,4 = 3,75[m]. nlimea gurii de scurgere a zgurei este de (0,6 0,7) x h ;h* = 0,65 x 3,75= 2,49[m].nlimea spaiului mort este de 0,8 1,0 [m]; se alege: h0 = 0,85 [m]. Metalurgia fontei proiectnlimea etalajului (h2) nu depete 3 3,3 [m], pentru a evita apariia agrilor. Unghiul etalajului ia valori ntre 790 i 820 i uneori chiar mai mare (valori mici pentru minereuri uor reductibile i uor fuzibile i valori mari pentru minereuri greu reductibile).Se utilizeaz relaia:h2 = (Dd) / (2 ctg ).Pentru = 81030 h2 = 3,08 [m].nlimea cuvei se calculeaz cu relaia: h4 = (Dd1) / (2 ctg ),unde: reprezint unghiul cuvei, [0], cu valori cuprinse ntre 840 i 870; (valorile mari se aleg pentruminereuri i cocs cu rezisten foarte ridicat; cele mai uzuale valori sunt ntre 84030 i 860).Pentru = 850h4 = 16,95 [m].nlimea pntecelui (h3) i a gurii de ncrcare (h5), se stabilesc, astfel nct, s se obin nlimea total i volumul util dorit. Uzual, exist urmtoarele valori pentru acestea:

h3 = 1,5 2,5 [m] i h5 = 2 3 [m].Se adopt:h3 = 1,5 [m] i h5 = 2.0 [m]. Pentru verificare, n prim faz se observ dac: H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6,30,4 = 3,75+ 3,0 + 1,5 + 17,95 + 2,28 + 2,0nlimea se verific, apoi se trece la verificarea volumului util al furnalului, pe baza urmtoarelor relaii: volumul creuzetului: volumul etalajului:

V1 = (x d2 / 4) x h1;V1 = (x 8,62 / 4) x 3,75 = 217,72 [m3];V2 = ( / 3) x h2 x [(D2 / 4) + (Dx d / 4) + (d2 / 4)];V2 = ( /3) x 3,08 x [(9,52 / 4) + (9,5x 8,6 / 4) + (8,62 /4)] 198[m3]; volumul pntecelui: volumul cuvei:

V3 = (x D2 / 4) x h3;V3 = (x 9,52 / 4) x 1,5 = 106,27 [m3];V4 = ( / 3) x h4 x [(D2 / 4) + (Dx d1 / 4) + (d12 / 4)];V4 = ( /3) x 16,5 x [(9,52 / 4) + (9,5x 6,65 / 4) + (6,652 /4)] = 876,4 [m3]; volumul gurii de ncrcare:

V5 = (x d12 / 4) x h5;V5 = (x 6,62 / 4) x 2,0 = 69,43 [m3].Vu = V1 + V2 + V3 + V4 + V5,Vu = 217,72 + 198 + 106,27 + 876,4 + 69,43 = 1467,8 [m3].O diferen de bilan: V = 67,8 [m3], reprezentnd 4,84%.Se admite o diferen de bilan de 5 %.

Observaie:(**) Fe2O3 conine:0,429 kg O2 / kg Fe (Fe2O3);(***) FeO conine:0,286 kg O2 / kg Fe (FeO).

Vu

[m3]

450

700

1000

1700

2000

2500

3000m4,053,953,453,052,952,872,80

PAGE 11