Магистерская работа
Исследование процесса нагрева и плавления шихтовых материалов в большегрузных вагранках
Цель: Повышение производительности вагранки и уменьшение удельного расхода топлива.
Основная часть
На Макеевском литейном заводе (ЗАО "МЛЗ") изготавливают чугунные литые мелющие тела из износостойкого белого чугуна, применяемые при помоле различных материалов в горнорудной, цементной и угольной промышленности.
Для выплавки чугуна в большегрузной вагранке производительностью 14 т/ч в качестве металлических шихтовых материалов применяются литейные чушковые чугуны марок Л 1, Л 2,…,Л 6 (ДСТУ3132-95) и передельные чушковые чугуны марок ПЛ 1 ПЛ 2 (ДСТУ 3132-95), стальной скрап, железо-стружечные брикеты и др. Доля чушкового чугуна (с массой трехзвенной чушки 36 кг) в металлошихте составляет 30-35 %.
При исследовании механизма плавления чушкового чугуна было установлено, что чушки в начальный момент расплавляются в их внутренней части, содержащей легкоплавкие составляющие чугуна, в частности, фосфидную эвтектику, имеющую температуру плавления 950ºС. Затем жидкий металл вытекает, оставляя не расплавившуюся наружную оболочку, состоящую из более тугоплавких составляющих этой чушки. Образующиеся пустоты могут заполняться конгломератом из флюса, кокса, шлака, затрудняя дальнейший процесс плавления и увеличивая длительность плавки.
Целью работы является определение оптимальных размеров чушкового чугуна в составе металлошихты для ваграночной плавки, обеспечивающих ускорение процесса плавления чушек и повышение производительности вагранки.
При расчете нагрева и плавления чугунного тела учитывалось, что внутри твердого чугуна содержатся легкоплавкие компоненты с определенными теплофизическими свойствами, принятыми по практическим данным. В процессе нагрева эти компоненты могут образовать жидкую фазу.
Рассматриваемая задача решалась на основе разработанной математической модели конечно-разностным методом по неявной схеме .
Таким образом, расчеты, проведенные по разработанной программе показывают, что при замене чушкового чугуна крупного размера и массы в шихте ваграночной плавки на чугунные чушки и лом меньшего размера и массы, длительность расплавления твердой металлической части завалки можно сократить на 30-40 минут и повысить производительность вагранки.
Выводы:
1.Разработана математическая модель нагрева и плавления кускового(чушкого) чугуна.
2.Определены оптимальные размеры металлошихты(чушкого чугуна).
3.Разработаны энергосберегающие методы охлаждения корпуса вагранки.
Список литературы
1. Грачев В.А. Физико-химические основы плавки чугуна. Саратов: Издательство Саратовского университета, 1981. - 211с.
2. Мельник А.А., Непочатов А.В., Ярмоленко А.И., Жук В.Л., Туяхов А.И. Повышение эффективности работы большегрузных вагранок путем замены части кокса на природный газ // Сборник трудов ХII Международной научно-технической конференции в г.Севастополе 12-17сентября 2005г. - Донецк: ДонНТУ, 2005.Т.2. -С.242-245.
3. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М. : Наука, 1971. - 352с.
4. Фриментсдорф О., Витинг Т., Струнинг Н., Лемпере М. Совершенствование процесса плавки в вагранке // Литейное производство, 2005,№6. - С.21-24.
5.Кривошеев В.Н. Машина для разбивки чугунных чушек // Литейное производство, 1963, № 3. - С. 45 - 46.
|