Creeaza.com - informatii profesionale despre


Cunostinta va deschide lumea intelepciunii - Referate profesionale unice



Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
PRODUSELE FURNALULUI

PRODUSELE FURNALULUI



PRODUSELE FURNALULUI

Notiuni teoretice

1. Fonta

Fontele obtinute in furnal (fonte brute) se clasifica in functie de:

- combustibilul utilizat, in:

- fonte produse cu cocs;

- fonte produse cu mangal.

- dupa destinatia si compozitia chimica, in:


- fonte de afinare (Martin, Thomas, Bessemer);

- fonte pentru turnatorie (obisnuite, fosforoase, speciale);

- fonte aliate (oglinda, feromangan, silicioasa).

2. Zgura

Zgura de furnal are in compozitie acizi neredusi si compusi cu sulf ai metalelor, principalii componenti fiind: SiO2, Al2O3, CaO, MgO.

Zgurificarea are loc la 1200…13000C, zona de formare a zgurilor primare depinzand de circulatia gazelor si de repartizarea temperaturii in furnal. Conditiile de formare si compozitia zgurilor primare influenteaza regimul de temperaturi din creuzet (zgurile primare usor fuzibile si feroase care provin din minereuri usor reductibile, favorizeaza functionarea rece a creuzetului).

Compozitia zgurii se modifica pe masura ce aceasta coboara si se definitiveaza in creuzet prin inglobarea oxizilor din cenusa cocsului si legarea sulfului din fonta.

Cantitatea de zgura trebuie sa fie cuprinsa intre 200…600 kg/t fo in functie de cantitatea de steril din incarcatura.

Cantitati sub 200…250 kg/t produc dificultati in conducerea procesului pentru ca variatiile de temperatura care apar in creuzet conduc la variatii importante in compozitia si viscozitatea zgurii, influentand reactiile din creuzet.

Cantitati peste 550…600 kg/t conduc la cresterea consumului de combustibil peste limita economica, la micsorarea intensitatii de functionare facand dificila conducerea procesului din cauza inertiei furnalului.

Compozitia zgurii si rapoartele intre cantitatile diferitilor oxizi din zgura finala furnizeaza indicatii asupra functionarii furnalului.

Bazicitatea zgurii, definita ca raport intre oxizii bazici si acizi este exprimata in forma:

B = , (6.31)

iar indicele de bazicitate:

Ib = (6.32)

Bazicitatea reprezinta o caracteristica importanta si influenteaza, atat procesele de reducere din zona temperaturilor inalte a numerosi oxizi (din care mai importanti sunt SiO2 si MnO), cat si proprietatile zgurii, adica fuzibilitatea, viscozitatea si capacitatea de desulfurare.

In tabelul 6.6. sunt prezentate valori uzuale pentru bazicitatea si indicele de bazicitate ale zgurilor la elaborarea unor tipuri de fonta. De regula, in functie de cantitatea de S din incarcatura si de Si necesar in fonta, se recomanda adoptarea indicilor de bazicitate.

Tabelul 6.6. Valori uzuale ale bazicitatii si indicelui de bazicitate pentru zgurile utilizate la elaborarea fontei in furnal.

Tipul de fonta

B

Ib

Fonte elaborate cu cocs

(1,2…1,4 pentru S mare si Si = 0,9…1 %)

Fonte elaborate cu mangal

(0,5…0,6 pt. raport SiO2/Al2O3 = 2)

Fonte de afinare cu cocs

(0,9 pt. zguri aluminoase)

3. Proprietatile zgurilor de furnal

Proprietatile zgurilor se determina din diagrame ternare considerand zgurile finale de furnal ca avand trei componenti: CaO, SiO2, Al2O3.

Principalele proprietati sunt: fuzibilitatea – definita prin temperatura de topire si caldura de formare, viscozitatea si capacitatea de desulfurare.

Temperatura de topire

Temperatura de topire, Tt, reprezinta temperatura la care intreaga masa de zgura devine izotropa disparand ultimele cristale anizotrope, respectiv temperatura la care, la racire, apar primele cristale anizotrope din masa topita izotropa (temperatura lichidus a zgurii). In sistemul ternar SiO2–Al2O3–Ca O este exprimata in 0C (diagrama Benkin fig. 6.1).

Fig. 6.1. Diagrama temperaturii zgurilor in sistemul CaO – SiO2 – Al2O3.

 


Caldura de topire

Zgurile de la elaborarea fontelor de afinare (mai reci) prezinta valori pentru caldura de topire de ordinul Qtop = 360 Kcal/kg, iar pentru zgurile utilizate la elaborarea fontelor de turnatorie sau aliate (mai calde) valorile se inscriu in intervalul Qtop = 380…420 Kcal/kg.

Pentru sistemul CaO – SiO2 – Al2O3 caldura de topire este prezentata in diagrama din fig. 6.2.

Viscozitatea

Viscozitatea, ν, este determinata atat de compozitia chimica, cat si de temperatura (cu care variaza exponential) in sistemul CaO - SiO2 - Al2O3 este exprimata in poise (l poise = 1 N s/m2) la temperatura de 14000C, 15000C, (fig. 6.3).Se admit viscozitati de 2…6 poise pentru zgurile bazice si pana la 15…25 poise pentru cele acide.


Viscozitatea este influentata de prezenta celorlalti componenti ai zgurii, astfel:

- MgO - mareste stabilitatea zgurilor bazice in sensul micsorarii variatiei viscozitatii cu cresterea bazicitatii. De asemenea, fluidifica in special zgurile bazice, recomandandu-se continuturi de 5…7 % in zgurile de la elaborarea fontelor de afinare si turnatorie si 10…12 % la elaborarea fontelor manganoase;

- MnO - fluidifica puternic toate zgurile (mai ales pe cele bazice si foarte bazice) deoarece contribuie la disocierea silicatilor de calciu. Are actiune puternica intre 2…6 %MnO, efectul la peste 7 % MnO fiind neinsemnat. Zgurile cu B 1 si 4…6 %MnO sunt foarte fluide si corozive pentru zidarie furnalului;

- CaS - scade usor viscozitatea pana la 6,5 %CaS, la valori mai mari marindu-o (CaS se gaseste in proportii variabile in zgurile de la elaborarea fontelor cu cocs);

- FeO - fluidifica zgurile, in special pe cele acide (zgurile primare in sistemul FaO - SiO2 sunt fluide pana aproape de temperatura de topire);

- Na2O, K2O - fluidifica zgurile, in special pe cele acide;

- TiO2, BaO - maresc viscozitatea zgurilor.

Caracteristicile zgurilor se determina din diagramele ternare utilizand “compozitia principala” (compozitia recalculata ca si cum zgura ar contine trei componenti, anume CaO, SiO2, Al2O3). Admitand ca MgO, la continuturi normale, influenteaza in acelasi mod ca si CaO proprietatile zgurii, se recalculeaza continuturile de CaO + MgO, SiO2 si Al2O3 prin cresterea proportionala a continuturilor reale, astfel incat suma lor sa reprezinte 100 %.

Procedand astfel se neglijeaza influenta unor oxizi si sulfuri din zgura, lucru acceptabil daca se are in vedere ca suma acestora nu depaseste 7…9 %, iar influenta lor este in sensul micsorarii valorilor proprietatilor rezultate din diagrame.

Recalcularea compozitiei se face astfel:

Continut real in zgura, %

Compozitia principala

recalculata, %

CaO + MgO

=

SiO2

= 34,33……………………….………36,6

Al2O3

= 12,74……………………………….13,4

Toatal

= 95,14………………………………100

Capacitatea de desulfurare

Capacitatea de desulfurare a zgurilor este caracterizata de indicele de repartitie a sulfului intre zgura si fonta LS = , induce ce caracterizeaza echilibrul reactiei de desulfurare si care este influentat de temperatura creuzetului, de bazicitatea si compozitia zgurii.

Pentru temperatura de 14500C , Vaskoboinicov a stabilit pentru calculul raportului LS in functie de raportul (CaO+MgO)/ SiO2) si pentru continuturi de (Al2O3) cuprinse intre 8…24 %, relatia:

LS1450 = 98 x2 – 160 x + 72 – [0,6 (Al2O3 – 0,012 (Al2O3)2 – 4,032) x2] (6.33)

in care x reprezintaeste valoarea raportului in zgura;

- (Al2O3) - continutul de aluminiu din zgura, %;

Valorile Ls astfel calculate sunt prezentate in diagrama din fig. 6.4.

Pentru temperaturi diferite de 14500C se recomanda introducerea coeficientului de corectie “m” ale carui valori se stabilesc pentru diferite zguri astfel:

(CaO + MgO) : SiO2 = 0,8…1,25

Al2O3 = 8…19 % m t t

(CaO + MgO) : SiO2 = 1,25…1,6

Al2O3 = 8…19 % m t t

(CaO + MgO) : SiO2 = 0,8…1,6

Al2O3 = 19…24 % m t t



in care t = , iar t este temperatura zgurii, oC. Rezulta: LSt = m LS1450.

Fig. 6.4. Indicele de repartitie a sulfului la 1450˚C pentru diferite continuturi de Al2O3: a – 8 %, b - 10 %, c - 14 %, d - 16 %,

e - 18 %, f - 20 %, g - 22 %, h - 24 %.

 


Pentru zgurile acide cu raportul de bazicitate cuprins intre 0,5…0,8, indicele de repartitie Ls poate fi determinat cu relatia stabilita de Loghinov.

LS1500 = 27 x3 – 2 x2 – 0,6 x – [0,3 (Al2O3) - ] x4, (6.34)

in care x = (CaO + MgO) : SiO2.

4. Gazul de furnal

Compozitia gazului de furnal variaza in functie de conditiile de topire si modul de desfasurare al procesului in furnal, in limitele indicate in tabelul 6.7.

Tabelul 6.7. Compozitia gazului de furnal.

Functionare cu cocs

Functionare cu mangal

Normal

Min.

Max.

Normal

Min.

Max.

CO2

CO

CH4

H2

H2

CO2+CO

Cantitatea de gaz de furnal variaza in functie de calitatea fontei elaborate, incarcatura folosita si consumul specific de combustibil echivalent, la arderea cu aer atmosferic, in limitele:

- 1900…3100 m3N /t fo;

- 3400…4800 m3N /t Kechivalent;

- 3800…5500 m3N /t Cechivalent.

5. Praful de furnal

La iesirea din furnal, gazul contine cantitati de 10…60 g/ m3N praf. Cantitatea de praf depinde de granulatia incarcaturii furnalului, presiunea la gura furnalului si intensitatea de functionare.

Compozitia prafului depinde de proprietatile incarcaturii.



In tabelul 6.8 sunt prezentate cateva exemple de compozitii de praf de furnal.

Tabelul 6.8. Compozitia prafului de furnal.

Tipul fontei elaborate

Fe

Mn

P

S

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

Martin

Martin

Silicioasa

Thomas

13,oo

Aplicatii de calcul. Enunturi si solutii.

Se considera zgura de furnal cu urmatoarea compozitie chimica: SiO2 = 37,0 %, Al2O3 = 8,0 %, CaO = 43,5 %, MgO = 5,0 %, FeO 1,0 %, MnO = l,0 %, CaS = 4,5 %. Sa se determine principalele caracteristici fizice ale zgurii sa se aprecieze conditiile de lucru ale furnalului. Ce cantitate de calcar trebuie adaugata in unitatea de incarcare daca consumul specific de minereu Krivoi Rog creste cu 250 kg/t fo, iar cantitatea de fonta corespunzatoare unei unitati de incarcare este de 10 t fo/U.I. Compozitiile minereului si calcarului sunt:

Fe

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

Krivoi Rog

Calcar

R: Principalele caracteristici fizice ale zguri sunt: fuzibilitatea (definita prin temperatura si caldura de topire) si viscozitatea care se determina din diagrame ternare (in sistemul CaO - SiO2 - Al2O3).

Pentru stabilirea acestor acestor proprietati din diagrame, se recalculeaza compozitia zgurii (compozitia principala) considerandu-se ca aceasta ar fi formata din trei componente (CaO + MgO, SiO2 , Al2O3) a caror suma trebuie sa reprezinte 100 % (ceilalti componenti influenteaza prin concentratiile lor in mod diferit proprietatile zgurii).

Pentru zgura data, “compozitia principala” (recalculata) este:

Compozitia reala, % Compozitia recalculata, %

CaO + MgO = 48,5 …………………..51,87

SiO2  = 37,0 · ……..……………39,57

Al2O3  = 8,0 ……….…………..8,36

Total  93,5 100 %

Principalele caracteristici fizice sunt:

Temperatura de topire Tt = 13550C;

Caldura de topire Qtop = 360 Kcal/kg;

Viscozitatea, la 15000C ν = 3 poise.

Aprecierile asupra functionarii furnalului se fac in functie de rapoartele: CaO/SiO2, SiO2/Al2O3(CaO + MgO)/ (SiO2 + Al2O3) si continuturile de CaS, FeO, MnO.

Diagramele ternare din care se citesc caracteristicile zgurilor sunt prezentate in figurile 6.1…6.4.

Cantitatea de minereu ce trebuie introdusa in unitatea de incarcare ca urmare a cresterii consumului specific este:

QKR= 18 t fo/UI · 250 kg KR / t fo = 2500 kg min KR / UI.

Pentru a nu schimba bazicitatea zgurii:

B = (CaO + MgO) / (SiO2 + Al2O3) = 48,5 / 45 = 1,078,

este necesar ca in functie de cantitatea de oxizi sterili adusi de acest surplus de minereu (acid) sa se introduca in unitatea de incarcare o cantitate de calcar calculat[ cu relatia:

Qcalcar =

Qcalcar = 2500 = 802,67 kg calcar/UI.

In cazul zgurii cu compozitia 30 %SiO2, 9,5 %Al2O3,40 %CaO, 7 %MgO, 1 %FeO, 1 %MnO, 4,5 %CaS sa se determine principalele caracteristici cu ajutorul diagramelor ternare. Sa se determine necesarul de calcar daca in unitatea de incarcare se adauga 200 kg minereu Krivoi Rog sau 160 kg minereu India.

Compozitiile chimice ale minereurilor si calcarului sunt:

Fe

Mn

SiO2

Al2O3

CaO

NgO

Krivoi Rog

India



Calcar

R: Compozitia reala a zgurii, % Compozitia recalculata, %

CaO = 47 % …………………….50,8

SiO2  = 36 % · ….…..……………..38,9

Al2O3  = 9,5 % …………………….10,3

Total  92,5 100 %

Principalele caracteristici ale zgurii rezultate din diagramele ternare sunt:

Temperatura de topire Tt = 13600C;

Caldura de topire Qtop = 350 Kcal/kg;

Viscozitatea, la 15000C ν = 3 poise.

Minereul Krivoi Rog aduce urmatoarele cantitati de oxizi:

SiO2 + Al2O3 = 200 · 0,274 = 54,8 kg;

CaO + MgO = 200 · 0,006 = 1,2 kg;

Pentru B = 1,03:

(CaO + MgO)necesr = 1,03 · 54,8 – 1,2 = 55,24 kg.

Puterea de fondant a calcarului este:

Pt = 0,54 – 1,03 · 0,025 = 0,5143 kg/kg

Cantitatea necesara de calcar este:

Qcalcar   = = 107,4 kg/UI.

Minereul India aduce urmatoarele cantitati de oxizi:

SiO2 + Al2O3 = 160 · 0,09 = 14,4 kg;

CaO + MgO = 160 · 0,01 = 1,6 kg.

Pentru aceiasi bazicitate a zgurii, utilizand calcar de aceiasi calitate rezulta cantitatea necesara de calcar:

Qcalcar = = 25,72 kg.

Sa se determine cantitatile de gaz de furnal (cu compozitia 22 % CO, 18 %CO2, 0,2 %CH4) si de aer (cu 21 %O2 si 79 %N2) sulfat prin gurile de vant, la producerea unei tone de fonta de afanare cu 4 %C cunoscandu-se consumurile specifice de:

cocs tehnic (cu 86,5 %Cfix) 500 kg/t;

gaz metan = 90 m3N /t;

calcar (cu 52,5 %CaO, 1,5 %MgO) = 50 kg/t.

Cocsul contine 1,5 % materii volatile cu compozitia: 35 %CO2,  37 %CO, 5 %CH4, 6 %H2, 17 %N2 % masice).

Se neglijeaza pierderile de carbon in praful de furnal.

R: Cantitatea de gaz de furnal se determina din bilantul carbonului ca raport intre cantitatea de carbon introdusa in furnal si care trece in gaz (kg/t) si cantitatea de carbon din 1 Nm3 gaz furnal de compozitie data (kg/Nm3):

Qgf = .

Cantitatea de carbon introdusa in furnal:

- de cocs (sub forma de Cfix si cu materii volatile):

- de gazul metan:

Cgm = Vgm kg C/t;

- de calcar:

Cantitatea totala de carbon introdusa in furnal va fi:

C = CK + Cgm + Ccalcar = 488,45 kg/t.

Cantitatea de carbon care trece in fonta (carburare) este:

[ C ] = 10 · [%C] = 10 · 4 = 40 kg C/t.

Cantitatea de carbon introdusa in furnal care trece in gaz este:

gf = C – [ C ] = 488,45 – 40 = 448,45 kg C/t.

Carbonul din 1 Nm3 gaz de furnal (de compozitie data):

1 Nm3 gf =

(0,18+0,22+0,002) = 0,215 kg C/ m3N.

Cantitatea de gaz de furnal se calculeaza cu relatia:

Qgf = = 2085,8 m3N /t.

Cantitatea de aer sulfat prin gurile de vant se determina din bilantul azotului (azotul introdus cu aerul se regaseste integral in gazul de furnal in care se mai afla insa si N2 din volatilele cocsului):

gf = 100 – (22 + 18 + 0,2 + 5) = 54,8 %,

deci in gazul de furnal vor fi:

gf = Qgf = 1143,02 m3N /t.

din gazul de furnal adus de volatilele cocsului este:

vol = = 6,0 m3N /t.

N2 din gazul de furnal adica cel adus de aer va fi:

aer = 1143,02 – 6 = 1137,02 m3N /t

Deci cantitatea de aer (cu 79 %N2) suflat va fi:

Qaer = aer = 1439,3 m3N /t.

Sa se determine caracteristicile fizice ale zgurilor de furnal cu urmatoarele compozitii chimice:

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

FeO

MnO

CaS

A

B

C

Sa se determine cantitatile de gaz de furnal cu 20 %CO,  20 %CO2, 0,2 %CH4, 6 %H2 si de aer cu 23 %O2 si 77 %N2 suflat prin gurile de vant, la producerea unei tone de fonta de turnatorie cu 4,2 %C cunoscandu-se consumurile specifice de:

cocs tehnic (cu 87,5 % Cfix) 525 kg/t;

gaz metan = 82 m3N/t;

calcar cu (52,5 %CaO si l,5 %MgO) = 62 kg/t.

Cocsul are l,6 % volatile cu compozitia: 35 %CO2, 37 %CO, 5 %CH4, 6 %H2, 17 %N2.

Sa se determine cantitatile de gaz de furnal produs si de aer cu  1 % umiditate si 30 %O2 insuflat prin gurile de vant, in cazul unui furnal care functioneaza cu consumurile specifice de cocs tehnic (86 %Cfix) de 440 kg/t, gaz metan 130 m3N /t si calcar 20 kg/t (cu 52,5 %CaO si 1,5 %MgO). Compozitia gazului de furnal este 17,5 %CO2, 23,3 %CO, 8,8 %H2, 0,3 %CH4, 50,1 %N2. Fonta contine 3,9 %C. Se vor neglija materiile volatile ale cocsului si pierderile de carbon in praful de furnal.

Sa se determine cantitatile de gaz de furnal produs si de aer atmosferic cu 1 % umiditate, insuflat prin gurile de vant, in cazul unui furnal care functioneaza cu consumuri specifice de cocs tehnic (86,5 % Cfix) de 580 kg/t, 40 m3N/t gaz metan si 125 kg/t calcar (cu 53 %CaO, 2 %MgO). Compozitia gazului de furnal este 13,5 %CO2, 25,5 %CO, 3 %H2, 0,2 %CH4, 57,8 %N2. Fonta contine 4 kg C. Se vor neglija materiile volatile ale cocsului si pierderile de carbon in praful de furnal.




loading...





Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: mijlocie - Consolidarea mersului in echilibru pe o linie trasata pe sol (30 cm)
 Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto - proiect atestat
 Proiectarea instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scanteie cu carburator

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 Proiect diploma Finante Banci - REALIZAREA INSPECTIEI FISCALE LA O SOCIETATE COMERCIALA
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 CONTABILITATEA FINANCIARA TESTE GRILA LICENTA
 LUCRARE DE LICENTA - FACULTATEA DE EDUCATIE FIZICA SI SPORT
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat informatica- Tehnician operator tehnica de calcul - Unitati de Stocare
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 Proiect atestat tehnician in turism - carnaval la venezia




Masini vibratoare
Determinarea orificiului real al supapei
Proiect la C.C.A. - ambreajul
Dispozitive de reducere a poluarii produse de MAI
Roti dintate executate din oteluri pentru nitrurare
STRUNJIREA PE MASINI UNELTE CU COMANDA NUMERICA
Trasarea curbelor gradient de deasupra punctului de injectie
CARBURATOR - REGLAJE


Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu