Устройство и работа дуговой печи ДС-6. Курсовая работа (т). Другое.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Устройство и работа дуговой печи ДС-6
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
. Устройство и работа дуговой печи
ДС-6
. Расчет геометрических размеров
рабочего пространства ДС-6
.2 Определение размеров свободного
пространства печи
.1 Расчет механизма передвижения
электрода
.2 Расчет механизма зажима электрода
. Определение диаметра
графитизированного электрода
.1 Определение тепловых потерь через
футеровку
5.2 Расчет и составление теплового
баланса
Технический прогресс в промышленности требует
качества, надежности, экономичности и производительности машин и оборудования,
снижения их материало и металлоемкости, габаритов, энергопотребления, стоимости
на единицу конечного полезного продукта.
Выполнение этой задачи должны организовывать
профессионально подготовленные научные и инженерные кадры, владеющие
современным экономическим мышлением, активными методами использования ЭВМ и
способные применять новаторские решения по профилю своей специальности.
Данный курсовой проект на тему «Разработка и
проектирование дуговой печи ДС-6» позволяет подробно изучить конструкцию и
работу печи на основе расчета геометрических параметров печи, механического
расчета тепловых потерь дуговой печи, определения диаметра электрода.
ГЛАВА 1 УСТРОЙСТВА И РАБОТА ДУГОВОЙ ПЕЧИ ДС-6
Дуговые печи нашли мировое применение на заводах
черной металлургии и машиностроения, что объясняется преобразованием
электрической энергии в тепловую, что обеспечивает возможность получения
высоких температур, и большой производительности печи; простотой плавного
регулирования подводимой мощности; наличием в печи жидкоподвижных шлаков и
более горячих, чем металл, позволяет удалить из него газы, фосфор, серу,
кислород и неметаллические включения.
Дуговая печь ДС-6Н1 является печью с выкатной
ванной. Ванна выкатывается в сторону оси пролета с помощью электромеханического
привода. Для обеспечения наклона печи для слива металла на 40° и скачивания
шлака на 10° в печи имеется механизм наклона с электромеханическим приводом. В
кожухе печи имеется два диаметрально расположенных проема для слива желоба и
рабочего окна. Свод печи подвешен на трех цепных подвесках, прикрепленных к
траверсе. В шахте печи размещаются слойки держателей электродов, противовесы и
привод перемещения электродов. Вторичный токопровод выполнен по схеме
«Треугольник на выводах шин из трансформаторного помещения». Электрическая
мощность регулируется электромеханическим регулятором.
Плавка стали в основных электродуговых печах
Процесс плавки стали протекает аналогично плавке
с экран-процессом в мартэновских печах. В начальный период окисление кремния,
марганца, углерода и железа происходит за счет кислородной атмосферы, а после
образования слоя шлака - за счет взаимодействия между газовой фазой, шлаком и
металлом. Для ускоренного образования закиси железа (FeO)
и окисления примесей применяют присадку руды или продувку ванны кислородом.
По мере выгорания примесей различают несколько
вариантов плавки в основной электропечи:
Плавка с полным окислением применяется в
случаях, когда шихта содержит значительное количество фосфора и других
примесей. В этих условиях примеси не успевают выгорать за время расплавления и
для ускорения процесса окисления в ванну добавляют железную или марганцевую
руду. Введение марганцевой руды предохраняет ванну от перенасыщения ее окисью
железа. В течение окислительного периода происходит окисление фосфора,
удаляемого в щлак, одновременно происходит окисление Mn, Si,
C; оксиды этих
элементов также удаляются в шлак. После образования слоя шлака берут пробу
металла для проведения экспресс-анализа. Если анализ покажет значительное
содержание фосфора, проводят скачивание шлака во избежание обратного перехода
фосфора в металл.
В зависимости от содержания Р в расплав вводят
известь, а для разжижения - шлаки CaF 2 . Когда металл окажется
достаточно «чистым» по содержанию Р, начинается восстановительный процесс -
период, во время которого, кроме раскисления стали, производят удаление серы
(десульфуризация), а также доводку стали до заданного химического состава. При
плавке окисляется значительная часть углерода, что требует одновременно с
раскислением производить науглероживание стали, куски малозернистого кокса,
электродный бой. При этом одна из частей идет на восстановительные процессы
растворенной в Ме FeO.
В восстановительный период электроплавки в печи
с основной футеровкой при необходимости вводят такие легирующие элементы как
марганец, кремний, ванадий и др. Это возможно, потому что в атмосфере рабочего
пространства содержится небольшое количество активного кислорода, а в шлаке -
шило закиси Fe.
Плавка без окисления представляет собой переплав
легированной стали в основных дуговых печах. При этом особое внимание обращают
на качество шихтовых материалов.
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО
ПРОСТРАНСТВА ДУГОВОЙ ПЕЧИ ДС-6
Для ДС-6 заданной вместимости необходимый объем
металлической ванны V м определяем по формуле (2.1):
где
m 0 - заданная вместимость, m 0 = 6 т.; ж -
плотность жидкой стали, d ж = 6,9 ÷ 7,2 т/м 3 ; м
= 6 / 7 = 0,96 м 3 .
Наиболее
распространенным типом ванны являются сфероконические ванны.
Объем
V м жидкометаллической ванны определяем по формуле (2.2):
м = V к
+ V ш
= πh к *(D м +D м D ш +D ш 2 )/12+πh ш [(3D ш 2 /4)+h ш 2 ]/6,
(2.2)
где
D м - диаметр зеркала, м - вычисляется по формуле (2.6);
h к - высота
усеченного конуса, м - вычисляется по формуле (2.7);
h ш - глубина
жидкометаллической ванны, м - вычиляется по формуле (2.8);
V м =
3,14*0,39*(1,96 2 1,96*1,175+1,175 2 )/12+3,14+0,49+[(3*1,175 2 /4)
+ +0,49 2 ] / 6 = 0,77+0,33 = 1,1 м 3
Коническая
поверхость ванны образует откосы, впадины и характеризуется углом Q = 45°.
Высота
шарового сечения h ш, м - вычисляется по формуле (2.3):
где
К ш - коэффициент, равный 0,2÷0,25; м -
определяется по формуле (2.4);
где
К ф - коэффициент, характеризующий форму ванны, определяется по
формуле (2.5); 0 - заданная вместимость, т.
где
К м - соотношение основных геометрических размеров металлической
ванны, К м = 4; м - см. формулу (2.5);
Зная
основные размеры ванны D м и h м ,
определяют размеры элементов металлической ванны.
Объем
шлаковой ванны зависит от количества шлака m шл .
где
d шл - плотность
шлака 2,9÷3,2
т/м 3;
Толщину
слоя шлака h шл можно
оценить, пренебрегая конусностью шлаковой ванны:
Уровень
порога рабочего окна принимают на 20÷40 мм выше
зеркала шлаковой ванны. з = 0,03 м.
Паспортной
характеристикой является глубина ванны от уровня порога рабочего окна h п .
где
h м -
определяется по формуле (2.4); шл - определяется по формуле (2.11);
h з - уровень
порога рабочего окна, h з = 0,03;
Диаметр
ванны на уровне порога рабочего окна D п определяется по формуле
(2.13):
где
D м - определяется по формуле (2.6); шл - определяется по
формуле (2.4); з = 0,03 м.
Уровень
откосов h н необходим
во избежание размывания шлаком основания футеровки стен и определяется по
формуле (2.14):
где
h п -
определяется по формуле (2.12);
Диаметр
рабочего пространства на уровне откосов D 0 :
К ф
- определяется по формуле (2.5); шл - определяется по формуле (2.11); з
= 0,03 м н - определяется по формуле (2.14);
.2 Определение размеров свободного пространства
печи
Высоту
свободного пространства в виде расстояния от уровня откосов впадины до верха
стен определяют из условий теплообмена и возможности размещения металлошихты
большего в пять-семь раз объёма по сравнению с жидким металлом (см. рис. 3).
где
D о - определяется по формуле (2.16);
Объём
рабочего пространства V раб состоит из объёмов ванны V в и
свободного пространства V св :
Высокое
расположение центральной точки кирпичного сферического свода относительно
уровня откосов ванны h св , м:
где
h см - определяется по формуле (2.17); пс - определяется по
формуле (2.20);
стрела
подъёма кирпичной футеровки над уровнем или сферического свода, h пс ,
м:
где
К пс = 0,143 св - диаметр свода определяется по формуле
(2.22);
Толщина
многослойной футеровки лодины показана на рис. 2.3 [1, с.47].
Набивной
рабочий слой переклазового порошка толщина 100 мм, периклазовый кирпич 295 мм,
шамотный кирпич 265 мм, шамотный порошок и листовой асбест 20 мм, днище корпуса
16 мм. Днище корпуса с войной конусностью 15 и 45 о (рис.1). Такая
конструкция днища позволяет иметь наименьший объём футеровки.
Толщина
футеровки стены p свободного пространства определяем по формуле:
где ΔQ - арматурный
слой, обкладывается кирпичём на шлюшку, ΔQ=65 мм;
При
известной толщине футеровки стены определяем внутренний диаметр кожуха:
где
D 0 - параметр, определяемый по формуле (2.16);
Δ ст - параметр,
определяемый по формуле (2.21). к = 2,23+2*0,4=3,03 м.
Кожух
печи изготовляют из кательной листовой стали толщиной Δ к :
В
кожухе корпуса вырезают отверстия для рабочего и выпускного отверстия.
Толщина
Δ св кирпичной
футеровки свода определяется длиной принимаемых огнеупорных кирпичей табл. 2.1
[1, с.48]
где
D св - параметр, определяемый по формуле (2.22);
h пс - параметр,
определяемый по формуле (2.20);
ГЛАВА
3. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДУГОВОЙ ПЕЧИ
3.1 Механизм передвижения электрода
На
дуговых печах применяют механизмы передвижения электрода с электромеханическим
и гидравлическим приводом. В случае гидропривода усилия F пэ в
гидроцилиндре одностороннего действия определяется по формуле (3.1):
G нк - сила
тяжести несущей конструкции;
F тр - сила
сопротивления перемещению стойки в направляющих полках в шахте кранштейна.
где
F тр - сила трения, возникающая вследствие горизонтальной опорной
реакции R;
R - горизонтальная опорная реакция.
Определяется по формуле (3.5)
М о
- коэффициент трения, М о = 0,1; ц - диаметр цапфы ролика, D ц = 150 мм;
М к
- коэффициент трения качения, М к = 0,03;
Горизонтальную
опорную реакцию находим по формуле:
где
М нк - опрокидывающий момент;- расстояние между направляющими
роликами, h = 650 мм;
Для
определения опрокидывающего момента М нк находят координату Z c центра
тяжести конструкции (электрод+электродержатель) (см.рис. 2).
где
P - вес конструкции, Н;- плечо до центра тяжести, мм;
3.2 Расчёт механизма зажима электрода
Фактическое
усилие зажима электрода характеризуется формулой:
где
К з - коэффициент заноса, К з = 1,5;
μ ’ -
коэффициент трения с бронзовыми контактами щеками, μ ’ =0,25;
μ ” -
коэффициент трения со стальной нажимной колодкой, μ ” ≈0,25;
Усилие
на потоке пневмо(гидро)-цилиндра зависит от конструкции рычага, предающего
действия от привода механизма на электродержатель F пц , Н:
где
l 1 / l 2 - длина соответствующих плечей рычага, мм;
ή
- КПД,
ή
= 0,9÷0,93;-
коэффициент заноса, К = 1,2÷1,5; ф - параметр,
определяемый по формуле (3.8).
Диаметр
поршня D пц пневмо(гидро)-цилиндра зависит от давления p в
магистрали.
где
p - 0,6 Мпа пц - параметр, определяемый по формуле (3.8);
ГЛАВА
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ГРАФИТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОДА
Определим
мощность печного трансформатора по формуле (4.1):
где
W теор - удельный расход энергии на расплавление, кВт*ч/т;- КПД печи,
равный 0,6;
cosφ
- коэффициент
мощности печи, 0,89.
Сила
в электродах печи определяется по формуле (4.2):
где
N эл - линейное напряжение, В ([1], с.254).
Диаметр
электрода (м) рассчитывается по формуле (4.3):
где
j - допустимая плотность электрического тока в электроде, А/м 2 .
ГЛАВА
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ
5.1 Определение тепловых потерь через футеровку
Определим
тепловые потери через футеровку ванны (рис.1), для чего представим ее как
плоскую поверхность диаметром 2,8 м.
Толщина
стенок, материал и его теплопроводность представлены в табл.1.
Определяем плотность теплового потока через
пятислойную стенку по формуле (5.1):
где t 1 - температура внутренней
поверхности стенки, t 1
= 1850 К; 6 = 500 К;
S i
- толщина огнеупорного или теплоизоляционного материала, м;
λ - теплопроводность
материала, Вт/м*К.
Находим тепловой поток по следующей формуле:
Находим температуру на границе слоев, считая,
что тепловой поток через каждый слой есть величина постоянная, т. е.:
Определяем тепловые потери футеровки свободного
пространства. Расчет ведем для цилиндрической стенки:
t 3
- наружной поверхности, t 3 = 500 K;
футеровка двухслойная: переклазовый порошок, S =
0.335 м, λ = 1,8 Вт/м*К, и шамотный
кирпич, S = 0.065 м, λ = 1,15
Вт/м*К.
Сначала рассчитываем погонную плотность
теплового потока по формуле (5.2):
где r 1 = 1.115 м, r 2
= 1.45 м, r 3
= 1.515 м.
Определяем потери теплоты через всю
цилиндрическую стенку:
Находим температуру на границе слоев:
Потери тепла через свод: S 1 = 0.23 м,
λ 1
= 1,15.
Определяем плотность теплового потока:
Потери теплоты излучением через открытие окна t
= 720 С°.
Найдем площадь излучаемого отверстия:
Геометрические характеристики печного окна:
отношение b 0 /h 0
= 0.5/0.6 = 0.83.
Рассчитываем коэффициент диафрагмирования по
следующей формуле:
Потеря теплоты излучением через открытое окно
печи рассчитывается:
С 0 - коэффициент излучения абсолютно
черного тела.
Найдем коэффициент использования полезной
мощности по следующей формуле:
где Р а - активная мощность, которая
должна подводиться к загрузке, Вт;
Активная мощность находится по формуле
следующего вида:
где Р пр - тепловые потери от расплава
Р пр = 93596 + 55882 + 41343 + 28851 =
219 672 Вт.
5.2 Расчет и
составление теплового баланса
Тепловой баланс является выражением закона
сохранения энергии применительно к промышленной печи и позволяет найти
необходимый расход электрической энергии и провести тепловой анализ работы
печи.
Т.к. расчитываемая печь является печью
переодического действия, то тепловой баланс производим на 100 кг шихты.
. Теплота от электросети: определяется из
таблицы 1.
. Химическая теплота окисления металла.
Q н -
тепловой эффект окисления каждого элемента металла кДж/кг;
q м
- количество каждого
окисленного
элемента
метала кг/с.
Принимаем
хим
состав
металлической
шихты,
загружаемой в печь:
C - 2.75% P - 0.09%- 2.7% G - 0.2%-
0.7% Ni - 0.2%- 0.06% Al - 93.2%
В окислении учавствует только определенная часть
перечисленных элементов:
Теплота, выделяемая при окислении металлов:
Q хим =12760+966+2345,3=15071,3кДж.
1. Расход
теплоты на расплавление и нагрев металла:
Q m =m m [C tm ×t пл +С пл +С жм (t m +t пл )]
m m =99,57
- количество жидкого металла, полученного при плавке 100 кг шихты;
C tm =0,75кЖд/
(кг×К)
- удельная теплоемкость металла в твердом состоянии;
С пл =210 кЖд/кг - скрытая теплота
плавления металла;
С жм =0,88кЖд/ (кг×К)
- удельня теплоемкость металла в жидком состоянии;
t m =1400
0 С - температура металла на выгружном желобе;
t пл =1200
0 С - температура плавления.
Q m =99,57×[0,75×1200+210+0,88×(1400+1200)]=128047
кДж.
. Потери теплоты за счет теплопроводности
через кладку.
k=9,6 ккал/(м 2 ×град)
- коэффициент теплопередачи;
Q кл =9,6×30×(40-27)×4,19=15687
кДж.
Равны 15-20% от всех потерь, за исключение
потерь теплоты на нагрев металла:
1.
Тепло, полученное от трансформации электрической энергии 131800 2. Тепло
выделенное при окислении Si=11760; Mn=966;
Fe=2345.
1.
Расплавление и перегрев металла 128047 2.
Теплопроводность через кладку 15687 3.
Неучтенные потери 3137,4
Принимаем электрический КПД печи равным 0,98,
тогда КПД:
1. Егоров,
А. Г. Расчет мощности и параметров электроплавильных печей. - Москва, 2000. -
215 с.
. Сойфер,
В. М., Кузнецов Л. Н. Дуговые печи в сталелитейном цехе. - Москва, 1989. - 324
с.
. Благонравов,
Б. Атлас. Печи в литейном производстве. - Москва, 1995. - 112 с.
. Маркин,
В. П. Расчеты по теплообмену: учебное пособие. - Москва, 1998. - 42 с.
. Дарков,
А. В. Сопротивление материалов. - Минск. - 1989. - 189 с.
Похожие работы на - Устройство и работа дуговой печи ДС-6 Курсовая работа (т). Другое.
Контрольная работа: Поняття та система господарського законодавства
Рефераты: Налоговое право.
Реферат На Тему Республика Саха (Якутия)
Вина В Гражданском Праве Реферат
Критерии Оценивания Эссе По Английскому Егэ 2022
Курсовая работа по теме Повышение результативности налогового контроля
Реферат: Почему вымерли динозавры. Скачать бесплатно и без регистрации
Работы В Образовании Плюсы И Минусы Эссе
Курсовая работа по теме Социальная защита инвалидов в РФ
Mos Ru Итоговое Сочинение
Контрольная работа: Экономико-географическая характеристика Нижневартовска
Оценка Деловой Активности Организации Курсовая
Реферат по теме Взаимосвязь физики и химии в процессе преподавания физики в полной средней школе
Реферат На Тему Умовивід Та Його Види
Реферат: Анализ стихотворений Ахматовой. Скачать бесплатно и без регистрации
Сила Гидростатического Давления Реферат
Контрольная Работа Обществознание 9 Политика
Реферат по теме Сутність керування ризиками
Реферат: Первые чувашские композиторы
Эссе Лидер В Моей Жизни
Контрольная работа: Підприємницька діяльність
Реферат: Гнильна інфекція
Похожие работы на - Чарли Чаплин