До виконання лабораторних та практичних робіт - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1страница 2
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Міністерство освіти і науки України 7 944.72kb.
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з «Петрографії»... 1 186.26kb.
Заочна Вивчення курсу закінчується іспитом 1 111.47kb.
Зміст структурно-модульна схема з дисципліни 3 1411.44kb.
Методичні вказівки по використанню мови Паскаль при виконанні лабораторних... 4 691.1kb.
Програма поглибленого вивчення географії 3 603.45kb.
Методичні вказівки до лабораторних робіт "комп'ютерні екологічні... 5 856.98kb.
Урок фізики 8 клас Тема уроку: Лабораторна робота: «Визначення питомої... 1 85.65kb.
Додаток Варіанти завдань для виконання курсових робіт з дисципліни... 1 51.33kb.
План лабораторних робот з дисципліни «Основи програмування мовою... 1 188.05kb.
Інформація по місцям прибирання оболонському району 13. 04. 1 76.12kb.
Дійсно, що у кожного свій інтерес. Любителі зимових видів спорту... 7 3116.65kb.
1. На доске выписаны n последовательных натуральных чисел 1 46.11kb.

До виконання лабораторних та практичних робіт - страница №1/2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних та практичних робіт

з дисципліни «Дослідження за фахом» для студентів

спеціальності 7(8).05040101 – металургія чорних

металів, спеціалізації – металургія чавуну

Затверджено

на засіданні Вченої ради

академії


Протокол № 1 від 30.01.2012


Дніпропетровськ НМетАУ 2012

УДК 669.131(07)


Методичні вказівки до виконання лабораторних та практичних робіт з дисципліни «Дослідження за фахом» для студентів спеціальності 7(8).05040101 – металургія чорних металів, спеціалізації – металургія чавуну /Укл.: В.М. Ковшов, В.Г. Чистяков. – Дніпропетровськ: НМетАУ, 2012. – 35 с.


Містять методичні вказівки до виконання лабораторних та практичних робіт з дисципліни «Дослідження за фахом», а також основні параметри виробництва чавуну.

Призначені для студентів спеціальності 7(8).05040101 – металургія чорних металів, спеціалізації – металургія чавуну.


Укладачі:

В.М. Ковшов, д-р техн. наук, проф.

В.Г. Чистяков, канд. техн. наук, доц.



Відповідальний за випуск А.К. Тараканов, д-р техн. наук, проф.

Рецензент О.П. Чуванов, канд. техн. наук, доц. (НМетАУ)

Підписано до друку 03.09.2012. Формат 60х84 1/16. Папір друк. Друк плоский.

Облік.-вид. арк. 2,05. Умов. друк. арк. 2,02. Тираж 100 пр. Замовлення №
Національна металургійна академія України

49600, м. Дніпропетровськ-5, пр. Гагаріна, 4

_______________________________

Редакційно-видавничий відділ НМетАУ



ЗМІСТ


1. ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ……….………………………………………….

4

1.1. Відшукання в Інтернеті технічної літератури за темами обраних
науково-дослідних робіт по узгодженню з керівником…….………...

4


1.2. Визначення газопроникності різних доменних шихт різноманітного
гранулометричного складу …………………………………….………

6


1.3. Дослідження впливу систем завантаження на використання
газового потоку та газопроникність шару шихти …………….……..

9


1.4. Дослідження впливу хімічного складу залізорудної шихти

на процеси відновлення при різних температурах …….……………


11


1.5. Визначення температури плавлення первинних, проміжних

та кінцевих шлаків доменної плавки при різних технологічних

умовах …………………………………………………………….……..


15


1.6. Визначення в’язкості первинних, проміжних та кінцевих шлаків

доменної плавки при різних технологічних умовах………………….


18


1.7. Дослідження впливу різноманітних умов на формування
циркуляційних зон в горні доменної печі ……………………………

20


1.8. Дослідження впливу довжини циркуляційних зон на розподіл
ліній плину в шахті доменної печі ……………………………………

23


2. ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ …………………………………………………….

25

2.1. Написання рефератів та огляд літератури за вибраною темою (до
лабораторної роботи № 1.1)……………………………………………

25


2.2. Розрахунок газопроникності руди, агломерату, обкотишів та коксу
при різній кількості газу (до лабораторної роботи №1.2)…………..

26


2.3. Розрахунок розподілу шихти по радіусу колошника різними
завантажувальними пристроями (до лабораторної роботи №1.3)….

28


2.4. Розрахунки процесів відновлення шихтових матеріалів (до
лабораторної роботи № 1.4)…………………………………………..

30


2.5. Розрахунок температури плавлення і в’язкості кінцевих шлаків
доменної плавки при застосуванні математичних моделей (до
лабораторних робіт №1.5, 1.6)…………………………………………

33


2.6. Розрахунок довжини циркуляційних зон в шахті доменної
печі при застосуванні детермінованих математичних моделей (до
лабораторних робіт №1.7, 1.8) ………………………………………..

34


СПИСОК ПОСИЛАНЬ ………………………………………………………..


35

1. ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ
1.1. Відшукання в Інтернеті технічної літератури за темами обраних науково-дослідних робіт по узгодженню з керівником


      1. Аналіз впливу різних чинників на газопроникність різних шихт у доменній печі.

      2. Дослідження впливу систем завантаження на використання газового потоку та газопроникність шару шихти в доменній печі.

      3. Дослідження впливу хімічного складу залізорудної шихти на процеси відновлення в доменній печі.

      4. Аналіз впливу температури плавлення шлаків доменної плавки на техніко-економічні показники доменної плавки.

      5. Дослідження впливу в’язкості первинних, проміжних та кінцевих шлаків доменної плавки на газопроникність нижньої зони доменної печі.

      6. Дослідження впливу різноманітних умов на формування циркуляційних зон в горні доменної печі.

      7. Дослідження впливу довжини циркуляційних зон на розподіл газового потоку в нижній зоні доменної печі.

      8. Аналіз заходів, що забезпечують зниження питомої витрати коксу при виплавці чавуну.

      9. Дослідження процесів відновлення в доменних печах при використанні різних видів сировини.

      10. Аналіз роботи доменних печей на підвищеному тиску газу на колошнику.

      11. Дослідження впливу кількості обкотишів у шихті на роботу доменної печі.

      12. Ефективність розподілу шихти на колошнику доменної печі при використанні двоконусного завантажувального пристрою.

      13. Особливості завантаження і розподілу шихти безконусним завантажувальним пристроєм.

      14. Обґрунтування економічної доцільності застосування замінників коксу у доменній печі.

      15. Дослідження й оптимізація режиму дуття сучасної доменної плавки.

      16. Дослідження впливу пульсації тиску газів на роботу доменної печі.

      17. Аналіз досліджень розподілу шихти різними завантажувальними пристроями.

      18. Порівняльна оцінка різних методів десульфурації чавуну.

      19. Використання природного газу в доменній печі.

      20. Удосконалювання конструкції повітряних фурм доменної печі з метою підвищення їхньої стійкості і зниження втрат тепла.

      21. Аналіз теплової роботи доменної печі в умовах використання пиловугільного палива.

      22. Високотемпературні процеси прямого одержання рідкого металу.

      23. Аналіз впливу температури, основності, складу і кількості шлаку на процеси десульфурації чавуну.

      24. Аналіз процесів шлакоутворення й оптимізація шлакового режиму доменної плавки.

      25. Аналіз методів розрахунку й оптимізація кількості фурм.

      26. Аналіз охолоджувальних систем доменної печі і вибір найбільш раціональної.

      27. Аналіз і удосконалювання процесів рідкофазного відновлення заліза.

      28. Застосування комбінованого дуття з метою поліпшення техніко- економічних показників доменної плавки.

      29. Аналіз теплового стану доменної печі в різних сировинних умовах.

      30. Дослідження методів регулювання теплового стану доменної печі.

      31. Шляхи підвищення стійкості шахт доменних печей.

      32. Дослідження розподілу газових потоків на колошнику доменної печі з метою їхньої оптимізації.

      33. Дослідження факторів визначальних розмірів фурмених зон доменної печі.

      34. Дослідження й аналіз розподілу газових потоків у нижній частині

доменної печі.

      1. Аналіз факторів, що впливають на нижній перепад тиску з метою його мінімізації.

      2. Дослідження впливу факторів завантаження і якості залізорудних матеріалів на верхній перепад тиску з метою інтенсифікації плавки.

      3. Аналіз досліджень утворення зон когезії і впливи їх на роботу доменної печі.

      4. Аналіз алгоритмів ведення доменної печі і вибір найбільш раціональних.

      5. Проблеми автоматичного керування тепловим станом доменної плавки.

      6. Порівняльний аналіз роботи доменної печі, що виплавляє низько- кремнистий малосірковий чавун, з роботою при виплавці звичайного чавуну з наступною позапічною обробкою.

Примітка. Студент може вибрати й інші теми, не зазначені в представленому списку, за домовленістю з керівником.
1.2. Визначення газопроникності різних доменних шихт різноманітного гранулометричного складу
1.2.1. Загальні відомості
Сипке середовище, яким є шар шихтових матеріалів в доменній печі, характеризується рядом фізичних властивостей. Властивості, що визначають рух газу в шарі, вважаються газодинамічними властивостями сипких середовищ. Найважливішими газодинамічними властивостями є розмір кусків, їх форма, порозність і питома поверхня. Ці властивості обумовлюють також теплообмін і кінетику відновних процесів, тому визначення їх з необхідною точністю має велике значення для вивчення доменного процесу в цілому.
1.2.2. Визначення розмірів кусків і порозности

шихтових матеріалів
Куски шихтових матеріалів доменної плавки мають неправильну форму, тому їх розмір не можна визначити апріорі. Для визначення розмірів кусків розсипу існує ряд методик, що дані в технічній літературі. У даній роботі будемо користуватися простим і ефективним методом просіювання. Середній розмір чарунок верхнього і нижнього сита – є середній розмір фракції, що просівається. Якщо шихта складається з декількох фракцій, то середній діаметр визначається за формулою
Dсер. =, (1.1)

де di – середній розмір i-тої фракції, частка якої в загальній масі


розсипу аi,

n – кількість фракцій.

Якщо необхідно підрахувати еквівалентний діаметр шару шихти dекв. (багатофракційний розсип замінюється як би однокомпонентним з такою ж загальною поверхнею), то він підраховується за виразом

Dекв = . (1.2)

Під порозністю е шару сипких матеріалів мають на увазі відношення об'єму міжкускових просторів до загального об'єму, що займає шар шихти.



, (1.3)

а якщо дослідницькою ємкістю є газодинамічний циліндр, то

е = 1 – , (1.4)

де M – маса шихти, кг;

D – діаметр циліндра, м;

Н – висота шару шихти в циліндрі, м.


1.2.3. Опис установки
Лабораторна робота виконується на газодинамічній установці, що є прозорим циліндром 1, виконаним з плексигласу, в нижній частині якого закріплені грати 2. Повітря в циліндр подається вентилятором 3 типу ВВД-5. Витрата повітря визначається за допомогою шайби 4 і записується на приладі 5. Тиск після шайби контролюється манометром 6, а по висоті шару в циліндрі манометром 7 типу МНН-240. Регулювання кількості дуття проводиться засувкою 8 (рис.1.1).





Рис.1.1. Схема газодинамічної установки



1.2.4. Порядок проведення роботи
Дослідженню підлягає агломерат фракцій 0,5-1,5 мм, 2-4 мм і 5-7 мм і кокс 3-5 мм,6-8 мм і 9-10 мм.

Шихтовий матеріал зважується і завантажується в дослідницький циліндр, заміряється висота шару. Всі ці дані записуються в таблицю. Після того, як шихта завантажена в установку, за допомогою засувки 8 встановлюємо мінімально можливу витрату газу, записуємо витрату і перепад тиску в шарі шихти в таблицю. Збільшуємо кількість повітря і доводимо до максимально можливого, коли шихта починає "закипати", кожного разу фіксуючи витрату і перепад тиску в шарі, потім міняємо шихту.


1.2.5. Обробка результатів
Отримані результати, занесені в таблицю, є первинними даними, на підставі яких підраховуються газодинамічні характеристики і заносяться в таблицю. Будуємо графіки залежності перепаду тиску ДР від газодинамічних характеристик і кількості дуття з подальшим їх поясненням.
1.3. Дослідження впливу систем завантаження на використання газового потоку та газопроникність шару шихти
1.3.1. Загальні відомості
Розподіл шихтових матеріалів на колошнику в значній мірі визначає продуктивність і економічність роботи доменної печі.

При конусних засипних апаратах, що існують в даний час, шихтові матеріали по горизонтальному перетину колошника розподіляються нерівномірно, що приводить іноді до небажаного формування газового потоку.

Радіальний розподіл шихтових матеріалів повинен бути раціонально нерівномірним. Ідеальним був би такий розподіл матеріалів і газів, при якому в будь-якому перетині печі одиниця залізорудного матеріалу оброблялася б однаковою кількістю газу. Проте розподіл матеріалів на колошнику визначає безліч чинників: порядок завантаження, величину подачі, рівень засипу матеріалів, відстань між стінкою колошника і кромкою великого конуса та ін. У цій лабораторній роботі якісно визначається вплив основних чинників завантаження (величини подачі, порядку скіпів і рівня засипу) на розподіл подачі по радіусу колошника.
1.3.2. Опис установки
Установка для вивчення розподілу матеріалів є плоскою моделлю доменної печі об'ємом 1386 м3 в масштабі 1:20 (рис.1.2).

Шихта завантажується в приймальну воронку малого конуса 1. При опусканні малого конуса 2 матеріали потрапляють в чашу великого конуса 3, яка в нижній частині закрита великим конусом 4. Набрана на великий конус подача при його відкритті потрапляє у верхню циліндрову частину печі – колошник 5.

На моделі в області нижньої частини сурми в днищі є три отвори (два на периферії і один в центрі), які перекриті шестернями 6, насадженими на вал, сполучений з електромотором 7. При обертанні шестерень шихтові матеріали перекидаються в бункер 8, розташований під моделлю. За рахунок видалення матеріалів забезпечується рух шихти в моделі.

Рис.1.2. Плоска модель доменної печі


1.3.3. Вплив величини подачі

Зважені малі порції шихтових матеріалів (100 г коксу і 200 г руди) завантажуємо в модель доменної печі при рівні засипу 80 мм і порядку завантаження РРКК↓. Набираємо дві порції руди на великий конус і опускаємо їх в піч. У такій же послідовності завантажуємо кокс. Після опускання всієї подачі на колошник, рівень засипу встановлюється на тому ж рівні (80 мм), за допомогою опускання шихти. Для цього включаємо електромотор, а коли рівень засипу досягне заданого значення, вимикаємо його.


Після завантаження 2 – 3 малих подач переходимо до завантаження 2 – 3 великих подач (200 г коксу і 400 г руди). Матеріали завантажуємо в модель при рівні засипу 80 мм і порядку завантаження РРКК↓. Порівнюємо, як розподілився матеріал і проводимо замалювання шарів руди і коксу при малій і великій подачі.

1.3.4. Вплив порядку завантаження

Зважуємо великі порції шихтових матеріалів (200 г коксу і 400 г руди) і завантажуємо їх в модель доменної печі при рівні засипу 80 мм і зворотному порядку завантаження ККРР↓. Завантажені за системою ККРР↓ 2 - 3 подачі порівнюємо із завантаженими раніше подачами за системою РРКК↓, звернувши увагу на розподіл руди в периферійній зоні. У звіті проводимо замалювання шарів руди і коксу для прямої і зворотної подачі.


1.3.5. Вплив рівня засипу

У модель доменної печі засипаємо кокс до рівня засипу 50 мм. Зважуємо порції шихтових матеріалів (100 г коксу і 200 г руди) і завантажуємо в модель при прямому порядку завантаження РРКК↓ .

Розподіл матеріалів, отриманий при завантаженні 2-3 малих подач при цьому рівні, порівнюємо з розподілом матеріалів, отриманих при завантаженні малих подач при рівні засипу 80 мм. Звернути увагу на розташування гребеня при різних рівнях засипу. Замальовуємо розташування матеріалу при рівні засипу 50 і 80 мм.

У звіті проводимо замалювання шарів руди і коксу і пояснюємо отримані закономірності.


1.4. Дослідження впливу хімічного складу залізорудної шихти

на процеси відновлення при різних температурах
1.4.1. Загальні відомості
Відновлення оксидів металів вуглецем є одним з найбільш поширених типів металургійних процесів. Наприклад, в доменній печі відновлення заліза з його оксидів здійснюється не тільки газом (СО і Н2), але і твердим вуглецем коксу. Відновлення за допомогою газу називається непрямим (посереднім), а процес взаємодії оксидів заліза з вуглецем коксу прийнято називати прямим. Реакції першого типу протікають при помірних температурах (до 900 – 950°С) і виділяють в газ СО2 і Н2О.

У загальному вигляді механізм прямого відновлення зводиться до двокільцевої схеми:

МеО + С = Ме + СО2 (1.5)

СО2 + С = 2 СО_ (1.6)

МеО + С = Ме + СО .

Тобто, відновлення оксиду металу здійснюється газоподібним оксидом вуглецю, а роль твердого вуглецю зводиться до регенерації СО із СО2. Звідси витікає, що початок помітного розвитку процесу прямого відновлення визначається температурами, при яких можливий перебіг реакції СО2 + С = 2 СО. Для умов доменної печі ці температури 950 – 1000 °С і більш.

В області низьких температур реакція (1.6) неможлива по термодинамічних причинах і тому пряме відновлення не має помітного розвитку.

До чинників, що визначають швидкість прямого відновлення, слід віднести, перш за все, температурно-теплові умови процесу. Крім того, на хід процесу робить великий вплив металеве залізо, що утворюється при відновленні, яке значно прискорює газифікацію вуглецю вуглекислим газом або водяною парою. Хід процесу прямого відновлення у великій мірі залежить і від складу доменного газу.

У даній лабораторній роботі розглядається лише вплив температурного чинника на кінетику цього процесу.


1.4.2. Опис установки

Весь кисень, що віднімається від оксиду заліза в ході прямого відновлення, видаляється з реакційної зони у вигляді двох газів – СО і частково СО2. Тому за кінетикою процесу можна стежити шляхом вимірювання в часі сумарної кількості обох газоподібних продуктів реакції.

Схема лабораторної установки наведена на рисунку 1.3. Установка складається з двох основних частин: печі з реакційною трубкою, обладнаною системою регулювання температури, і системи контролю кількості газів, що виділяються з реакційної зони.

У нагрівальну піч 1, що включена в електричну мережу через амперметр 2 і реостат 3 (призначені для підтримки необхідної температури в печі), вставляється фарфорова трубка 4, що служить реакційним простором. Трубка 4 з'єднується з балоном 5, в якому збирається газ, що виділяється при відновленні оксиду заліза твердим вуглецем. Балон 5 може відключатися від печі краном 6 і з’єднаний гнучким гумовим шлангом з балоном 7, призначеним для відбору води, що витісняється з балона 5 при заповненні його газом, який поступає з реакційного простору. Визначення кількості газу, що поступає в балон 5, проводиться по кількості витисненої води, вимірюваної за спеціальною шкалою на балоні 5. Балон 7 встановлений на підйомному столику 8, що допускає зміну положення рівня балона 7. Тиск газу в системі контролюється манометром 9. Залізорудний матеріал і кокс вводяться в реакційний простір в човнику 10. Реакційний простір може бути сполученим з атмосферою краном 11 і трубкою 12. Температура в печі контролюється платинородієвою термопарою, сполученою з гальванометром 13.






Рис.1.3. Схема лабораторної установки


1.4.3. Порядок проведення дослідів
Включити піч для її нагріву до заданої температури. Необхідно нагрів печі проводити поступово (біля 30°С за хвилину), щоб фарфорова трубка, що представляє реакційний простір, не лопнула. Повільний нагрів досягається поступовим виведенням реостата.

Підготувати шихту для дослідів. Маса коксу в пробі (Рк) визначається, виходячи із заданого хімічного складу залізорудних матеріалів і коксу за рівнянням:

Рк = (12 Р з.м. / Ск) * (З Fе2О3 / 160 + FеО /72), г, (1.7)

де Рз.м. – маса залізорудного матеріалу, узята в пробі, грам


(задається викладачем);
2O3 і FеО – вміст відповідних оксидів в залізорудному матеріалі,
долі од;
Ск – вміст вуглецю в органічній масі коксу, долі од.

Проби подрібнених коксу і залізорудного матеріалу ретельно перемішуються і завантажуються у фарфоровий човник.

При розігрітій печі (до заданої температури) відкрити пробку на вільній стороні реакційної трубки і ввести човник з пробами в ізотермічну зону. Після цього трубку необхідно знову закрити пробкою, а кран 6 поволі відкрити. Початок реакції відбувається при зростанні тиску в установці, контрольованого манометром 9. Кран 11 повинен бути закритий. За допомогою штатива рівень води в балоні 7 слід підтримувати весь час на 10 мм нижче, ніж в балоні 5. Користуючись шкалою на балоні 5, проводять відлік виходу кожних 100 см3 газу (по кількості витисненої води). Дослід продовжують протягом 30-40 хвилин, підтримуючи при цьому задану температуру в робочому просторі. В ході досліду фіксують час, відповідний виходу кожних 100 см3 газу.

Після закінчення досліду відкрити кран 11; підняти балон 7 вище за балон 5 (чим створюється позитивний тиск в системі) і підпалити газ на виході трубки 12. Після спалювання газу човник витягують з реакційного простору на вогнетривку підставку і проводять відновлення наступної проби відповідно до завдання.


1.4.4. Обробка експериментальних даних

Ступінь відновлення залізорудного матеріалу визначається за формулою:

W = (Oi / Ou) *100% , (1.8)

де Oi – кількість кисню, що перейшла у газ із залізорудного матеріалу,


грам;

Ou – кількість пов'язаного із залізом кисню, грам.

Оi = 0,000257 Р V/ (273 + t), г, (1.9)

де V – вихід газу, см3;

Р – барометричний тиск в лабораторії, мм. рт. ст;

t – температура повітря в лабораторії °С.

O2 = [48/112 (Fезаг. – (56 / 72) FеО) + (16/72) FеO] q, г, (1.10)

де Fезаг, FеО – вміст заліза і його закису в залізорудному матеріалі, %;


q – маса залізорудного матеріалу в пробі, грам.
Результати вимірів і розрахунків зводяться в таблицю:


Умови досліду: температура, вид матеріалу і т.д.

Час від початку досліду, сек.

Вихід газу, V, см3

Кількість О2, , що перейшов в газ з проби, Oi, грам

Ступінь відновлення від початку досліду, w, %

За даними таблиці будуються графіки і пояснюються отримані залежності.

1.5. Визначення температури плавлення первинних, проміжних та кінцевих шлаків доменної плавки при різних технологічних умовах
1.5.1. Загальні відомості
Властивості доменного шлаку – температура плавлення, в'язкість і сіркопоглинальна здатність, що визначаються його хімічним складом, роблять істотний вплив на роботу печі. Від властивостей шлаку залежить рівність ходу печі, температура в сурмі, відновлення окремих елементів з оксидів, видалення сірки з металу і ін. Склад і властивості шлаку, що в значній мірі визначають склад чавуну, що виплавляється, різні при виплавці різних марок чавуну і навіть при роботі печей на однаковій сировині.

У даній роботі студенти знайомляться з визначенням однієї з властивостей шлаку – температурою плавлення.



1.5.2. Опис установки

Загальна схема установки показана на рисунку 1.4. Між контактами мікропечі 1 знаходиться платинова пластинка 8. Контакти включаються через трансформатор 2 в мережу послідовно з двома реостатами 3. Для миттєвого розмикання ланцюга служить рубильник 4. Термопара підключена до гальванометра 6. Для поліпшення спостереження за пробою шлаку, що знаходиться в робочому просторі мікропечі, служить бінокуляр 7.


1.5.3. Виконання роботи
Після ознайомлення з установкою необхідно оглянути запропоновані шлаки, зіставивши їх зовнішній вигляд (будова, колір) з хімічним аналізом. При цьому слід звернути увагу на зовнішній вигляд шлаків переробного і ливарного чавунів, феромарганцю і феросиліцію, на зміну зовнішнього вигляду шлаків переробного чавуну із зміною основності, вміст закису заліза, закису марганцю.

Рис.1.4. Схема мікропечі


Один із студентів повинен управляти реостатами і одночасно стежити за свідченнями гальванометра. Другий повинен спостерігати в бінокуляр і проводити відімкнення (у момент розплавлення) рубильника, вести записи і проводити підготовку чергової проби шлаку. Той, хто спостерігає, підганяє бінокуляр відповідно своєму зору і проводить фокусування пластинки. Щипцями відколюється найдрібніший уламок проби шлаку (над скляною пластинкою). Слід звернути увагу на те, щоб розмір кусочка шлаку був можливо меншим. В цьому випадку результат визначення температури плавлення шлаку буде точнішим, оскільки температури пластинки і проби будуть практично однаковими.

Визначення температури плавлення шлаку виконується таким чином. Кусочок шлаку укладається в центр пластинки, вводяться повністю реостати, включається рубильник. Регулюючим реостатом поступово вводиться опір і тим самим збільшується сила струму в ланцюзі. Пластинка мікропечі при цьому розжарюватиметься.

Підвищення температури можна проводити порівняно швидко до 1200 °С і потім дуже повільно, обережно, без ривків, в противному разі можна перепалити пластинку.

Швидкість нагріву пластинки по гальванометру повинна бути не більше 25° на секунду, для цього швидкість виведення реостата весь час орієнтується по показанням гальванометра. Той, хто спостерігає в бінокуляр, стежить за нагрівом проби. В мить, коли кусочок шлаку розплавляється в «калюжку», той, хто спостерігає, дає команду «вимір» і одночасно вимикає рубильник 4. Температура по гальванометру у момент виміру береться за температуру плавлення шлаку.

Після того, як пластинка остигне, з неї зчищається залишок шлаку від попереднього визначення, пластинка протирається ваткою, змоченою в кислоті, і установка готова до наступного визначення.
Результати представляємо у формі зведеної таблиці:


№ проби

Аналіз шлаку,%

Температура плавлення в мікропечі, 0С

Примітка

СаО

SiO2

Аl2О3

МgО

МnО

FеО

В кінці роботи наводяться висновки по суті роботи.

Для визначення температури плавлення натурального шлаку по діаграмі Ренкіна необхідно перерахувати основні компоненти шлаку на 3 компоненти. Для цього підраховується сума СаО + SiO2 + Аl2О3, а потім кожен компонент помножується на 100 і ділиться на їх суму:

%СаО( 100/сума) + %SiO2( 100/сума) + % Аl2О3(100/сума)= 100%.
1.6. Визначення в’язкості первинних, проміжних та кінцевих шлаків доменної плавки при різних технологічних умовах
1.6.1. Загальні відомості

Однією з найважливіших властивостей доменних шлаків є їх в'язкість. В процесі доменної плавки в'язкість шлаку обумовлює такі явища, як характер руху шихтових матеріалів і газів, хімічний склад металу, що виплавляється, взаємодію шлаку з вогнетривами, втрати металу з шлаком на випуску та ін. Під в'язкістю розуміють внутрішнє тертя, що виникає між окремими шарами рідини нескінченно малої товщини, що переміщаються з різними швидкостями. Властивість в'язкості тісно пов'язана із структурою рідини і визначається силами міжчасткової взаємодії атомів, іонів або молекул, що створюють рідину.

Для характеристики в'язкості рідини прийнятий коефіцієнт в'язкості (), що називається коефіцієнтом абсолютної або динамічної в'язкості. Одиниця динамічної в'язкості в системі одиниць СІ – Н*с/м2.
1.6.2. Опис установки для визначення в'язкості
Установка для визначення в'язкості (рис.1.5) складається з
наступних основних частин:

1) головки віскозиметра з гвинтовими механізмами переміщення


системи у вертикальній і горизонтальній площині;

2) криптолової електричної печі, що служить для розплавлення шлаку,

з трансформатором напруги;

3) апаратури, що управляє і вимірює: звуковий генератор (ЗГ) для


живлення вібратора віскозиметра, двокоординатний потенціометр (ДП)
для запису показань в'язкості і температури, термопара (т).

4) системи для створення інертної атмосфери в робочому просторі печі


(балон з інертним газом, редуктор, поглиначі кисню і вологи,
трубопроводи).




Рис.1.5. Схема установки для визначення в'язкості




1.6.3. Порядок виконання роботи
Для проведення досліджень беруться шлаки за завданням керівника роботи. Потім послідовно визначають в'язкість кожного із заданих шлаків. Проби натуральних або синтетичних шлаків готуються керівником занять завчасно і вручаються студентові при видачі завдання.

Перед дослідом молібденовий тигель з готовим шлаком встановлюється в робочому просторі печі. Потім піч поступово розігрівається до 1450 – 1550°С. Щоб уникнути окислення тигля в робочий простір печі подається інертний газ (азот або аргон), витрата якого регулюється редуктором на газовому балоні.

На діаграмному папері приладу ПДС-021 по координаті, призначеній для вимірювання температури, проводиться розмітка шкали відповідно до характеристики термопари.

Вимірювання в'язкості слід починати при температурі 1450 – 1550°С, для гомогенізації розплаву шлак витримується при цих температурах не менше 0,5 години. Занурення шпинделя віскозиметра на потрібну глибину проводиться за допомогою підйомника мікрогвинта. В момент, коли шпиндель торкається шлаку, він фіксується по характерному сплеску каретки приладу або за допомогою вольтметра-індикатора. За допомогою гвинтового механізму переміщення шпиндель центрується щодо осі тигля.

Вимірювання в'язкості шлаку проводиться при його охолоджуванні зі швидкістю 3 – 5 0С на хвилину. Зробивши останній вимір, віскозиметр піднімають, знімають напругу з вібратора, відключають потенціометр. Результати записують в таблицю. За табличними даними відповідно до завдання керівника будуються графічні залежності. На відміну від запису на діаграмі приладу, на графіку координата в'язкості будується з однаковим кроком зміни значень. Аналізуються графічні залежності, робляться короткі висновки.

1.7. Дослідження впливу різноманітних умов на формування циркуляційних зон в горні доменної печі
1.7.1. Загальні відомості
Однією з найважливіших умов успішної роботи доменної печі є узгодження роботи сурми з умовами завантаження і розподілом матеріалів на колошнику. Узгодженням розподілу матеріалів на колошнику з роботою фурм можна добитися максимального використання енергії газів, що приведе до зниження питомої витрати палива і збільшення продуктивності доменної печі.

Від кількості фурм залежить взаєморозташування зон горіння, співвідношення між площею окислювальних і відновлювальних зон, що у свою чергу впливають на характер руху шихти, газодинамічні умови і, в кінцевому рахунку, на техніко-економічні показники роботи печі.

Оскільки на печі, що діє, кількість фурм постійна, то як регулююча дія на розподіл газового потоку є зміна параметрів повітряних фурм (діаметра, висуву, кута нахилу). Зменшення діаметра фурм при постійній кількості дуття збільшує швидкість дуття і, як наслідок, викликає збільшення розмірів зон циркуляції і віддалення всіх характерних точок зони від торця фурми. Збільшення діаметра фурм приводить до зменшення зон циркуляції. Ця обставина пов'язана з кінетичною енергією дуття тієї, що враховує як масу, так і швидкість газового потоку. Чим більше кінетична енергія дуття, тим довжина зони циркуляції більша.

Висув фурм, як правило, вибирається з умов стійкості футеровки сурми і практично для кожної доменної печі залишається постійним. Із збільшенням висуву фурм довжина зони циркуляції в більшості випадків скорочується при будь-яких діаметрах фурм. При великому висуві фурм зона циркуляції пересувається до центра сурми. Такий вплив висуву вказує на неефективність зміни даного параметра при регулюванні процесів в сурмі доменної печі.

Ефективнішим способом регулювання параметрів зон циркуляції є зміна кута нахилу фурм. Змінюючи кут нахилу фурм, при незмінних параметрах дуття і фурм, представляється можливим змінити форму зон циркуляції при незмінних її розмірах.
1.7.2. Опис установки
Схема установки для визначення впливу діаметра фурм, їх висуву і кута нахилу на розміри зон циркуляції представлена на рисунку 1.6. Ємкість, в яку завантажується шихта, виконана з прозорого матеріалу у вигляді сектора нижньої частини доменної печі, встановленого на стенд 1. Зовнішня частина сектора обмежена стінками горна 2, заплечиків 4, розпару 5, шахти 6, а також двома плоскими вертикальними стінками 7. Повітря в модель подається через дві суміжні фурми 3, встановлені в стінці горна. Кількість повітря контролюється ротаметрами 8, а регулюється вентилями 9, встановленими на повітропроводі 10, що йде від компресора 11. Для визначення розмірів зон циркуляції на вертикальних стінках моделі нанесена вимірювальна сітка 12.

Рис.1.6. Схема установки


1.7.3. Порядок виконання роботи

Визначення впливу діаметра фурм. Для проведення дослідів береться кокс величиною 5 – 7 мм і завантажується в модель (рис.1.6.) Перед завантаженням коксу встановлюються фурми мінімального діаметра (d = 10 мм). Потім в модель через фурми подається повітря в такій кількості, при якій утворюються зони циркуляції. Через 1–2 хвилини з моменту подачі повітря необхідно провести вимір зон циркуляції за допомогою координатної сітки або лінійки. Провівши вимір, необхідно відзначити, яка кількість повітря при цьому подавалася, після чого подачу повітря припинити і замість фурм діаметром 10 мм встановити фурми діаметром 15, 20 і 25 мм. Кожен подальший дослід проводити з тією ж витратою повітря, що і перший дослід.

Визначення впливу висуву фурм. Для проведення цього досліду, як і в першому випадку, в модель встановлюється фурма будь-якого діаметра (10 – 20 мм), але при мінімальному її висуву – 10 мм. Потім в модель подається повітря і проводиться вимір зони циркуляції, а також максимальне видалення зони циркуляції від стінки сурми. Одночасно реєструється витрата повітря. Подальші досліди проводяться на вибраному для першого досліду діаметрі фурм і витраті повітря, але при висуві фурми, що дорівнює 15, 20 і 25 мм.

Результат вимірювань заносяться в таблицю:



Діаметр фурми, мм

Висув фурми, мм

Ширина зони циркуляції, мм

Довжина зони циркуляції, мм

За наслідками дослідів будуються графіки залежності довжини і ширини зони циркуляції від досліджуваних параметрів і пояснюються отримані залежності.
1.8. Дослідження впливу довжини циркуляційних зон на розподіл ліній плину в шахті доменної печі
Дослідження проводилося на стенді в 1/20 натуральної величини доменної печі корисним об'ємом 2000 м3. Стенд зображений на рисунку 1.7, який складається з корпусу 1; вентилятора 2; шайби 3; замочного пристрою 4, призначеного для дозування повітря; трубок Піто 6, 7 і U-образних манометрів 5, 8.

Оскільки в доменній печі на рівні фурм в твердому стані знаходиться кокс, то при проведенні досліду модель заповнювалася коксом фракцією 5 – 7 мм. Для отримання повної картини розподілу газу по перетину печі необхідно врахувати, принаймні, два основні чинники: кількість дуття і діаметр фурм. Як параметр оптимізації, залежний від перерахованих вище чинників, був прийнятий показник розподілу швидкостей руху газу по перетину печі.


Рис.1.7. Секторна модель доменної печі корисним об'ємом 2000 м3


Після установки двох чинників в потрібних межах включали вентилятор і виконували необхідні вимірювання витрати дуття за допомогою графіка (рис.1.8).

Рис.1.8. Графік визначення витрати дуття QД від перепаду

тиску ΔР на шайбі.
Для вимірювання швидкості газового потоку в шарі шихти користувалися трубками Піто з внутрішнім діаметром 4 мм, за допомогою яких вимірювали статичний тиск (горизонтальна трубка) і повний тиск (вертикальна трубка) за допомогою водяних U- образних манометрів в шарі на трьох горизонтах нижньої частини доменної печі і в трьох точках по радіусу, з урахуванням регулювання кількості перепаду дуття і використання фурм різного діаметра.

Повний тиск (Рп), що вимірюється вертикальною трубкою, включає статичний тиск (Рст), динамічний (Рдин) і геометричний (Рг):



Рп = Рст + Рдин + Рг . (1.11)

Геометричним тиском, враховуючи його малість, нехтуємо, а динамічний тиск дорівнює щільності газового потоку (г), помноженого на квадрат його швидкості (Vг) і поділеного на два:



Рдин = г Vг2 / 2 . (1.12)

Використовуючи рівняння (1.11) і (1.12), розраховуємо швидкість газового потоку в кожній точці стенду



. (1.13)

Заміряємо тиск в дев'яти точках, розраховуємо швидкості для кожної кількості повітря і будуємо графіки ліній струму для мінімальної, середньої і максимальної кількості дуття. Розраховуємо також кінетичну енергію струменя дуття у вищеперерахованих трьох випадках, будуємо графік залежності довжини зони горіння від кінетичної енергії і описуємо квадратичним поліномом, отримуючи, таким чином, математичну модель.



2. ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ
2.1. Написання рефератів та огляд літератури за вибраною темою

(до лабораторної роботи 1.1)
Реферат (від латин. refero – повідомляю) – короткий виклад письмово або у формі публічної доповіді змісту наукової праці, літератури по темі.

Вся світова інформація по всіх галузях науки і техніки опрацьовується, анотується і публікується в реферативних журналах інститутів наукової і технічної інформації (ІНІТІ) кожного місяця – 12 журналів на рік. Усього в світі видається близько 1,5 тис. реферативних журналів.

Реферативний журнал (Р.Ж.), що публікує інформацію по чорній металургії, називається «Металургія, 15В. Виробництво чавуну і сталі».

У ньому містяться анотації статей, прізвища авторів, назва і джерело (журнал, книга та ін.), де вона опублікована. Таким чином, необхідно проглянути від 60 до 120 реферативних журналів, вибрати анотації, що цікавлять Вас, знайти джерело в бібліотеці або Інтернеті і зареферувати її.

Склад реферату: бібліографічні дані; мета статті; короткий її зміст; методика дослідження; основні висновки; достоїнства і недоліки статті; список використаної літератури по темі.

З отриманих рефератів статей скласти огляд літератури за історичною, технологічною або за якою-небудь іншою ознакою.


Зробити висновки про те, що зроблене по дослідженню даної проблеми і чого ще немає, відзначити недоліки, щоб уникнути їх в своїх дослідженнях, намітити напрям подальших досліджень (рекомендації по виправленню або усуненню недоліків).

Огляд літератури – стислий виклад сучасного стану питання або проблеми з висновками, рекомендаціями і рішеннями. Складається з рефератів статей і інших публікацій (книг, звітів та ін.).

Огляд літератури намічає шляхи подальшого дослідження проблеми. Вважається, що хороший (кваліфікований) огляд технічної літератури відповідає 50-60% вирішень всієї проблеми. Огляд літератури грунтується на рефератах і анотаціях технічних книг і статей, опублікованих в різних джерелах, які зазвичай відшукують на «глибину» пошуку 5-10 років, оскільки кількість публікацій подвоюється через кожні 10-15 років.
2.2. Розрахунок газопроникності руди, агломерату, обкотишів та коксу

при різній кількості газу

(до лабораторної роботи 1.2)
Для розрахунку руху газу крізь шар шихтових матеріалів застосовуємо найбільш просту формулу акад. Н.М.Жаворонкова [7] в інтерпретації проф. А.Н. Рамма [1]:

у = Сγг 0,2 Н V1,8 / dекв.1,2, (2.1)

де С – постійна величина для нестійкого турбулентного руху газу
стосовно доменного процесу дорівнює 7,6.

Підставимо у формулу (2.1) значення швидкості газу



V = Qк / F ,

де Qк – кількість повітря при продуванні шару, м3/с;



F – площа колошника, м2.

Dекв. = 4 /(Кф (1 - ) ai / di ),

тут Dекв. – еквівалентний діаметр шихти, м;

 – порозність шихти зазвичай дорівнює 0,35–0,45;

ai - доля кусків шихти діаметром di, м.

поправка на температуру і тиск

 = к + 273) / 273 Рк ,

де Тк – температура повітря, К;



Рк – абсолютний тиск під колошником, ат;

отримаємо формулу (2.1) в загальному вигляді:

 = С г 0,2 Н Qk1,8Кф1,8(1 – ε)1,2(Σаi /di)1,2(Tk + 273)/ (F1,8 ε3 273 Pk ), (2.2)

тут г – щільність (питома маса) повітря, що дорівнює 1,3 кг/м3, – кінематична в'язкість повітря, що дорівнює для повітря і колошникового газу приблизно 1,57*10-5 м2/с; Н – товщина шару шихти матеріалу, м; Кф – коефіцієнт форми куска для коксу і обкотишів дорівнює 6, для агломерату 7,8, для руди 7,7 і вапняку 7,65 [2].

Розрахувати втрати тиску за формулою (2.2) за даними лабораторної роботи 1.2 і порівняти їх з фактичними втратами тиску, отриманими в цій лабораторній роботі. Визначити відносну помилку за формулою

Sоп = (ΔР – ΔРф)*100/ΔPф, % ,

де ΔРф – фактичне значення втрат тиску в лабораторному досліді 1.2, Па. Зробити висновки.



2.3. Розрахунок розподілу шихти по радіусу колошника

різними завантажувальними пристроями

(до лабораторної роботи 1.3)
Математичний опис розподілу шихти на колошнику розподіляється на ряд завдань, основними з яких є: знаходження траєкторії руху матеріалів з великого конуса або іншого розподільника, наприклад, лоткового, з метою визначення місця контакту з поверхнею матеріалу і початкової швидкості шихти на ній; визначення кутів укосу, матеріалів після осипання для встановлення виду кривої, що описує зовнішню частину шару, і визначення рельєфу поверхні засипки перед завантаженням чергової подачі.

Траєкторія руху шихти з конуса опишеться рівнянням [3]



(2.3)

де х, у – переміщення пачки шихти по траєкторії, м;



vk швидкість шихти на краю великого конуса, 3,5 м/с;

А – прискорення підпірної сили газового потоку, 1,6 – 1,8 м/с2

у – кут між напрямом газового потоку і вертикаллю, 600;

α – кут нахилу створюючої великого конуса, 530.

Кути укосу шихти на колошнику доменної печі залежать від виду шихти, швидкості її висипання і кількості дуття визначаються за наступною формулою:



* (2.4)


де





коефіцієнт втрат швидкості за рахунок зіткнень кусочків шихти при ударі об поверхню засипу (для агломерату і коксу –0,55, для обкотишів – 0,80);




В



прискорення підпірної сили газу шару шихти, 1,8 – 2,0 м/с2;








радіус колошника для доменної печі Vп = 2002 м3 дорівнює 3,65 м;




r



радіус виклинювання подачі, м;




l



відстань від стінки колошника до гребеня шихти, м;




f



коефіцієнт внутрішнього тертя шихти (для коксу – 0,93, для агломерату – 0,87, для обкотишів – 0,5).

Це рівняння вирішується будь-яким наближеним методом, наприклад, ітерації (підбору повтореннями) [4].

Ці два рівняння дозволяють отримати графік поверхні засипу шихти. Нижня лінія шару обчислюється шляхом розрахунку швидкостей опускання шихти по радіусу (vш) з використанням емпіричного рівняння

, (2.5)



де

vсер.



середня швидкість опускання шихти на колошнику доменної печі, що коливається в орієнтовних межах 0,0015–0,0018 м/с;




u



частка радіуса, де знаходиться максимум швидкості;




р



відносна величина максимуму швидкості ;








поточне значення радіуса профілю доменної печі в долях одиниці.

При роботі доменної печі в час між випусками, як правило, u = 0,85–0,65, а р = 1,05–1,12. Під час випуску збільшується на величину обсягу випущених продуктів плавки в поперечному перетині за час випуску. Тут = 0–0,3, а p = 1,01–1,06.

Швидкість руху шихти по вибраних точках радіуса колошника vш необхідно помножити на якийсь час між подачами 420–600 с. З'єднавши точки на графіку, отримаємо нижню лінію шару подачі.

Таким чином, верхня і нижня лінії описують шар подачі на колошнику, визначаючи розподіл шихти по радіусу доменної печі.

Для перевірки точності розрахунку можна порівняти загальний об'єм подачі

Vзаг. = (Ма / γа + Мк / γк), (2.6)

де Ма і Мк – маса залізорудної і коксової частини подачі;

а і k – їх насипні маси 1800 і 500 кг/м3 відповідно;

з нерівномірно розподіленим об'ємом цієї ж подачі по поперечному перетину колошника, який розраховується як об'єм тіла обертання, обмеженого верхньою і нижньою лініями шару

Vнр = π (х (y))2 dy. (2.7)

Використовуючи наведені формули, розрахувати розподіл шихтових матеріалів по радіусу колошника доменної печі корисним об'ємом 2000м3 для прямої (нормальної) і зворотної (перевернутої) подач, накреслити графіки і порівняти їх з даними лабораторної роботи 1.3.

Зробити висновки.

следующая страница >>


izumzum.ru