炼铁工计算题171.docx
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炼铁工计算题171
1.假定100m3鼓风为基准,其鼓风湿度为f=2.0%,计算炉缸煤气成份的百分含量?
(以100m3鼓风计算)
答案:
由反应式2C焦+O2+(79/21)N2=2CO+(79/21)N2
得一个O2将生成两个CO
CO=[(100-f)×0.21+0.5×f]×2
=[(100―2)×0.21+0.5×2]×2
=43.16m3
N2=(100―f)×0.79=98×0.79=77.42m3
H2=100×2%=2.00m3
∴CO+H2+N2=122.58m3
∵CO=43.16/122.58×100%=35.21%
N2=77.42/122.58×100%=63.16%
H2=2/122.58×100%=1.63%
炉缸煤气成份CO为35.21%,N2为63.16%,H2为1.63%。
2.矿批重40t/批,批铁量23t/批,综合焦批量12.121t/批,炼钢铁改铸造铁,[Si]从0.4%提高到1.4%,求[Si]变化1.0%时,
(1)矿批不变,应加焦多少?
(2)焦批不变减矿多少?
答案:
矿批重不变
△K=△[Si]×0.04×批铁量=1.0×0.04×23=0.92t/批
焦批不变
△P=矿批重-(矿批重×焦批重)/(焦批重+△[Si]×0.04×批铁量)
=40―(40×12.121)/(12.121+1.0×0.04×23)
=2.822t/批
矿批不变,应加焦0.92t/批,焦批不变,应减矿2.822t/批。
3.有效容积1260m3高炉,矿批重30t,焦批重8t,压缩率为15%。
求:
从料面到风口水平面的料批数(冶炼周期),(r矿取1.8,r焦取0.5,工作容积取有效容积的85%)
答案:
工作容积1260×0.85=1071
每批料的炉内体积=(30/1.8+8/0.5)×0.85=27.77m3
到达风口平面的料批数=1071/27.77≈39
经过39批料到达风口平面。
4.请按下列要求变料
已知:
矿批20t(全烧结矿),焦批6350kg(干),不加熔剂,生铁含硅0.6%,炉渣碱度1.15,生铁含铁94%,石灰石有效熔剂性50%,当矿批不变,焦比不变时,换用球团矿2000kg,计算焦炭,熔剂的变动量(不限方法)。
答案:
矿批不变,焦比不变,设变料后焦批为X
X=6482kg(取6480kg)
焦批增加量6480-6350=130kg
用2t球团矿代替烧结矿则(方法一)
原烧结矿含SiO2:
2000×8.7%=174kg
原烧结矿含:
CaO:
2000×11.75%=235kg
球团矿含SiO2:
2000×9%=180kg
球团矿含CaO:
2000×0.6%=12kg
新增焦碳含SiO2:
:
130×7%=9.11kg
设增加灰石量为y:
Y=481kg(取480kg)
焦炭变动量为130kg,熔剂变动量为480kg
(方法二)烧结矿含SiO2:
18000×8.7%=1566kg
球团矿含SiO2:
2000×9%=180kg
焦炭含SiO2:
6482×7%=453.74kg
还原si消耗SiO2:
(18000×53%/94%+2000×64%/94%)×2..14×0.6%=147.8kg
总SiO2=1566+180+453.74-147.8=2051.94kg
烧结矿含cao量:
18000×11.75%=2115kg
球团矿含cao:
2000×0.6%=12kg
设所需石灰石量为y,则:
Y=465kg(取470kg)
注方法一中未考虑变料后铁量增多还原si消耗的SiO2也多。
5.620m3高炉焦批3850kg,焦丁批重200kg,矿批15000kg每小时喷煤8000kg,每小时跑6批料,求焦炭综合负荷。
焦炭综合负荷=15/(8/6+3.85+0.2)=2.79
6.烧结矿碱度从1.25降到1.15,已知烧结矿含SiO2为13.00%,矿批为20t/批,如全部使用烧结矿,如何调整石灰石用量?
(石灰石有效cao为50%)
答案:
一吨烧结矿需加石灰石量:
13.00%×1000×(1.25-1.15)/0.5=26kg,当矿石批重为20t时,全部使用烧结矿时,每批加石灰时26×20=520kg/批
每批加石灰石520kg。
7.某高炉要把铁水含硅量由0.7%降至0.5%,问需要减风温多少?
(已知100℃±焦比20kg,1%si±焦比40kg)
答案:
由1%si±焦比40kg知0.1%si±4kg
所以
减风温(100×8)/20=40℃
8.炼铁厂620m3高炉日产生铁1400t,料批组成为焦批3850kg焦丁批重为200kg,烧结矿批重12000kg,海南矿批重1000kg,大冶球团矿2000kg,每批料出铁8700kg,试计算其冶炼同期(炉料压缩率取12%,原燃料堆比重:
烧结矿1.75,球团矿1.75,焦炭0.5焦丁0.6,海南矿2.6)。
答案:
每吨铁所消耗的炉料体积:
(385/0.5+0.2/0.6+12/1.75+2/1.75+1/2.6)/8.7
=1.886m3
冶炼周期=
小时
9.高炉喷煤7t/h(煤的置换比为0.8),风温1040℃,矿石批重15t,焦炭批重4.05t,每小时7批料,每批料出铁8t,当2#高炉的1#热风炉检修风温降低300℃时,需加焦多少?
(当风温700℃时,每100℃风温影响焦比6%)。
答案:
(1)风温降低必须停煤,应补加焦炭(7×0.8)/7=0.8t/批,停煤后的焦批为4.05+0.8=4.85t
(2)减风温后,每吨铁增加焦炭(4.85/8)×6%=36.4kg降300℃风温后,每批需增加焦炭3×36.4×8=873.6kg,风温降300℃后共加焦800+873.6=1673.6kg(取1670kg)
10.544m3高炉正常的日产量1300t生铁,风量1150m3/min。
某天因上料系统出现故障减风至800m3/min,两小时后恢复正常,问减风影响生铁产量多少?
答案:
(1300/24)×2×[(1150-800)/1150]=33t
减风影响生铁产量33t。
11.380m3高炉干焦批重3.2t,焦炭含碳85%,焦碳燃烧率为70%,大气湿度1%,计算风量增加200m3/min时,每小时可多跑几批料?
答案:
含氧量增加:
200(0.21+0.29×1%)=42.58m3/min
每批料需氧气量:
3.2×1000×0.85×0.7×[22.4/(2×12)]=1776.4m3
每小时可多跑料(42.58×60)/1776。
4=1.44批
每小时可多跑1.44批。
12.计算高炉风口前燃烧1kg碳需要多少风量(大气温度f=2.0%)
答案:
V风=
m3(0.3/kg)
13.1.1700mm轧机某轧件R1出口厚度为75mm,R2出口厚度为53mm,计算R2机架的压下量和压下率。
答案:
压下量=75-53=22mm
压下率=(75-53)/75=29.3%
难度:
易.
14.F1入口厚度为40mm,出口厚度为25mm,上下工作辊辊径为750mm,求接触弧的长度。
答案:
接触弧长度为L,入口厚度为H,出口厚度为h,轧辊半径为R,则有:
压下量S=H-h=40-25=15mm
接触弧长度L=(R×S-S×S/4)-0.5=75.4mm
15.已知某轧机刚性系数为500吨/毫米,入口厚度H为28mm,辊缝S为18mm,零调时的预压力P0为1000吨,轧制力P为2000吨,求出口厚度h?
答案:
h=S+(P-P0)/500=18+1000/50=20mm
16.1700mm轧机坯料厚度230mm,宽度1550mm,长度8.6m,卷重约为24吨,如果卷重不变,宽度不变,坯料厚度改为210mm,则坯料长度是多少m,是否可行?
答案:
L=0.23×1.55×8.6/1.55×0.21=9.42m
加热炉最大坯料长度为9m,9.42m不可行
17.推导咬入角与轧辊半径、压下量之间的关系?
答案:
∆h/2=2R(1-cosα)
18.推导咬入弧水平投影的长度与轧辊半径、压下量之间的关系(忽略压扁)?
答案:
l=√(R∆h-∆h×∆h/4)
19.某7机架精轧机,中间坯厚度为40mm,成品厚度为4.5mm,根据下面方案简要分配每个机架的压下量(不考虑弹跳)
答案:
F1压下量为40×40%=16mm
F2压下量为(40-16)×35%=8.4mm
F3压下量为(40-16-8.4)×30%=4.68mm
F4压下量为(40-16-8.4-4.68)×25%=2.73mm
F5压下量为(40-16-8.4-4.68-2.73)×25%=2.05mm
F6压下量为(40-16-8.4-4.68-2.73-2.05)×20%=1.23mm
F7压下量为(40-16-8.4-4.68-2.73-2.05-1.23)×8%=0.39mm
20.已知已知某带钢平直度为+20IU,将其换算成翘曲度表示?
答案:
设平直度为A,翘曲度为λ则有:
A×10-5=π2×λ2/4
20×10-5=3.14×3.14×λ2/4
λ2=(4×20×10-5)/3.14×3.14
λ=9mm
21.已知某7机架精轧机辊缝如下,且F7头部穿带速度为7米/秒,求F1-F6的头部穿带速度
答案:
根据秒流量相等原则
F1头部穿带速度=4.52×7/24=1.32米/秒
F2头部穿带速度=4.52×7/15.6=2.03米/秒
F3头部穿带速度=4.52×7/10.92=2.90米/秒
F4头部穿带速度=4.52×7/8.19=3.86米/秒
F5头部穿带速度=4.52×7/6.14=5.15米/秒
F6头部穿带速度=4.52×7/4.91=6.44米/秒
22.高炉鼓风中湿度为20克/米3富O2率为2%,试计算每米3鼓风的O2含量是多少?
答案:
20克水气体的容积是:
0.020×
=0.025米3
鼓风的O2量为23.7%。
23.计算900℃时,间接还原Co的过剩系数是多少?
答案:
提示:
CO+FeO=CO2+Fe
900℃时Kp值为:
0.486
故过剩系数n为:
间接还原CO的过剩系数是3.058
24.高炉CO利用率为0.49,炉顶干煤气H2含量为3%,请根据H2利用率与CO利用率的相关数值(ηH2=0.88ηCO+0.1)计算出H2的利用率及H2还原生成的H2O量。
答案:
ηH2=0.88×0.49+0.1=0.53
生成的H2O量为
H2的利用率是0.53。
H2还原生成的H2O量3.38%
25.高炉吨铁发生干煤气量为1700米3/吨,煤气中含N2为56%,鼓风含N2为78%,焦比380公斤/吨,焦炭中含N2为0.3%,煤比110公斤/吨,煤粉中含N2为0.5%,试计算顿吨铁鼓风量为多少?
(不考虑炉尘损失)
答案:
按N2平衡计算吨铁鼓风量为:
吨铁鼓风量为1218.78米3/吨。
26.已知某高炉煤气发热值Q高=3200Kg/m3,焦炉煤气Q焦=18000Kg/m3,要求混合后的发热值Q混达到4500Kj/m3,当一座热风炉每小时耗煤气量为3000m3时,试计算一座热风炉需混入焦炉煤气量为多少?
答案:
V=(Q混—Q高)÷(Q焦—Q高)×100%
=(4500—3200)÷(18000—3200)×100%=8.78%
3000×8.78%=263(m3/h)
座热风炉需混入焦炉煤气量为263m3/h。
27.某高炉有效容积2500m3,焦炭固定含量85%,Cф燃烧率=0.65,干算系数W=1.1,冶炼强度1.1,请计算风口前碳燃烧所需风量为多少?
答案:
Vb=(W÷0.324)Vu·i·CK·Cφ
=(1.1÷0.324)×2500×1.1×0.85×0.65=5158(m3/min)
28.已知某高炉焦炭批重G焦=815Kg,焦炭灰分含量A=12%,SiO2焦=5.89%,CaO焦=0.6%,当炉渣碱度R=1.25时,请计算所需CaO量为多少?
答案:
Ф焦=G焦[A(SiO2焦×R—CaO焦)+0.8×1.75×S焦]%
=815[0.12(5.86×1.25—0.6)+0.8×1.75×0.06]%
=815[8.15+0.08]%=66.79(Kg)
需要CaO量为66.79Kg。
29.某高炉炉顶煤气化验成分为CO21.8%、CO220.3%、H22.5%、N255.4%;C气化=370.05kg/t;干风氧量O风=23.5%、鼓风湿度1.5%;O料=368.16kg/t、O喷=3.5kg/t;H料=2.8kg/t;H喷=3.5kg/t;N料=1.5kg/t;N喷=0.9kg/t;喷吹煤粉使用压缩空气0.06m3/kg;无钟炉顶使用氮气为2500m3/h;日产生铁5500t/d。
计算该炉风量及煤气量。
答案:
(1)先计算单位生铁的N其它,N其它=2500
24/5500=10.91m3/t
(2)再用C、N平衡法求V风和V煤气
V煤气=1.8667·C气化/(CO+CO2+CH4)
V风=N2·V煤气-[0.8(N料+N喷)+N其它]/N风
代入数据得:
V煤气=1640.8m3/t
V风=1171.5m3/t
30.已知:
(1)矿石成分TFe58.69%,FeO12.4%,Fe2O370.67%;
(2)煤气成分CO21.91%,CO220.54%,H21.72%,N255.83%,V煤气1637.5m3/t;
(3)生铁成分[Fe]94.590%,[Si]0.500%,[Mn]0.327%,[P]0.049%,[C]4.506%;
(4)炉渣G渣(渣铁比)332kg/t,(S)0.66%;
(5)风口前燃烧炭量C风269.528kg/t,风量V风1166.71m3/t;
求该高炉操作线的直线方程。
答案:
确定A(炉顶状态)点坐标:
yA=
+
=1.417
xA=1+
=1.484
确定E(风口前燃料燃烧起始)点坐标:
由于E点位于y轴上,所以xE=0,yE=-(yf+yb)
而yf={4.0[Si]+1.0[Mn]+4.5[P]+1.75G渣·(S)}/Fe还
yb=C风/(12·NFe)
代入数据得:
yf=0.031;yb=1.326
yE=-(0.031+1.326)=-1.357
由A、E两点求得该操作线方程为:
yAE=1.869x-1.357
.已知某高炉日产铁4400t,焦比为460Kg/t,平均入炉风量3400m3/min。
炉内装入正常料31至规定料线位置,矿批41t,堆比重1.7t/m3,焦批9.2t,堆比重0.5t/m3。
求降料线(不再加料)2小时后,炉内腾出的容积空间是多少?
(不考虑漏风损失,炉料压缩率为10%)。
答案:
(1)算出燃烧每吨焦所需的风量为:
每日入炉风量÷每日耗焦量=(3400×60×24)÷(0.46×4400)=2419m3/t焦
(2)2小时的入炉风量可燃烧的焦炭量为:
(2×60×3400)÷2419=169t
(3)每批料压缩后体积为:
(41÷1.7+9.2÷0.5)×90%=38.3m3
(4)2小时炉内腾出的容积空间为:
焦批数×每批容积=(169÷9.2)×38.3=704m3
降料线2小时后,炉内腾出的容积空间是704m3。
32.某高炉Vu=1513m3,全焦冶炼,风量为3000Nm3/min,风口燃烧率为72%,大气湿度为1%,焦炭含C为85%,矿批为30t,焦批为8t,计算冶炼周期是多长时间。
(矿石堆比重r矿=1.8t/m3,焦炭堆比重r焦=0.45t/m3,炉料在炉内体积缩减系数为Ψ=0.14)
答案:
O2=0.21×(1-f)+0.5f=0.21×(1-0.01)+0.5×0.01=0.2129
Vo2=V风·O2=3000×24×60×0.2129=919728m3/d
Gc=24Vo2/22.4=24×919728/22.4=985422.9kg/d=985t/d
G焦=Gc/(85%×72%)=985/(85%×72%)=1609.5t
G矿=30G焦/8=30×1609.5/8=6035.6t
PV1=(G矿/r矿)+(G焦/r焦)=(6035.6/1.8)+(1609.5/0.45)=6930m3/d
T=24Vu/PV1(1-Ψ)=24×1513/6930×(1-14%)=6.09h
33.某高炉实际鼓入风量为3000m3/min,风口20个,各风口均匀进风,风口前端取样分析CO2为1.5%,计算:
(1)从氧煤枪插入端至风口前端燃烧的煤量;
(2)风温提高多少?
(f=1%,C风=0.35Kcal/m3℃,煤粉含碳为75%,C完全燃烧放热为7980Kcal/kgC)
GC=12×3000×1.5%/22.4=24.1kg/min
G煤=GC/0.75=24.I/0.75=32.1kg/min
煤粉燃烧放出的热量为:
ΔQ=24.1×7980=192318Kcal/min
Δt=ΔQ/C风V风=192318/3000×0.35=183℃
34.已知某高炉炉料结构中含烧结矿80%,炉渣碱度R=1.1,问需配加球团矿和生矿各百分之几?
(免加熔剂)。
已知矿批重9000kg/批,焦批重2200kg/批,喷煤6吨/小时,料速8批/小时。
铁的分配率为99.5%,SiO2/Si=2.14。
原料成分如下:
生铁成分:
Fe:
95%,Si:
0.6%。
答案:
设球团配比x,生矿配比y
批烧CaO=9000×80%×8.1%=583.2(kg)
球CaO=9000x×l.6%=144x
生矿CaO=9000y×2.0%=180y
焦CaO=2200×0.7%=15.4(kg)
煤CaO=(6000/8)×0.2%=1.5(kg)
∑CaO=600.1+144x+180y
批烧SiO2=9000×80%×4.5%=324.0
球SiO2=9000x×8.0%=720.0x
生矿SiO2=9000y×0.126=1134.0y
焦SiO2=2200×0.05=110.0(kg)
煤SiO2=(6000/8)×0.07=52.5(kg)
∑SiO2=486.5+720.0x+1134.0y
批料产铁量:
烧结:
9000×80%×57%=4104
球团:
9000x×62%=5580x
生矿:
9000y×56%=5040y
∑Fe=4104+5580x+5040y
生铁量=[0.995(4104+5580x+5040y)]/95%=4295.3+5844.3x+5040.7y
生铁消耗SiO2=2.14×生铁量×0.006=55.16+75.0x+67.73y
进入渣中的SiO2=∑SiO2-生铁消耗SiO2=431.34+645.0x+1066.3y
应满足:
∑CaO/进入渣中的SiO2=1.1和x+y=20%
解得:
x=17%;y=3%
35.已知焦比400kg/t.Fe,煤比150kg/t.Fe,焦炭中含H2有机0.4%,挥发份H20.06%,CH40.03%,煤中H22.0%,H2O0.7%,在风量1423m3/t.Fe,湿分12g/m3时,煤气量为2002m3/t.Fe,煤气中H2为1.6%,CH4为0.05%,计算氢利用率。
答案:
焦碳中H2(不含CH4):
H2焦=[H2有+H2挥]K×22.4/2=20.61m3
煤粉中H2(不含CH4):
H2焦=[H2有+(2/18)×H2O]G×22.4/2=34.91m3
风中H2:
f=12/8=1.5%
H2风=V风f=21.35m3
ΣH2=20.64+34.91+21.35=76.87m3
进入CH4:
H2CH4=(2002×0.05%-400×0.03%×22.4/16)×2=1.67m3
2002×1.6%=Σ(1-η)-H2CH4
η=0.56
36.已知风量3200m3/min,鼓风湿度3%,富氧率3%,煤气中含N253.5%,求高炉煤气发生量?
答案:
鼓风中含N2为(1-3%)×(1-21%-3%)=73.72%
则煤气发生量由氮平衡得:
3200×73.72%/53.5%=4409m3/min
37.某1000m3高炉风温1100℃,风压0.3MPa,14个风口工作,风口直径160mm,V风仪=2500m3/min,漏风率10%,求风速和鼓风动能。
答案:
V风实=V风仪×(1-10%)=2250m3/min
标准风速=2250/(1/4×14×3.1415×0.162×60)=133m/s
实际风速V风实=P0V0T/T0P=0.101×133×(273+1100)/273×(0.101+0.3)=169m/s
鼓风动能E=1/2mv2=1/2×Q×r/(60×g×n)×V2风实=1/2×2250×1.293/(60×9.8×14)×1692=5046kg/m3
38.已知矿批21.6t,焦批6.0t,烧结矿和块矿分别含铁45.5%、44.25%,生铁含铁92%,Fe进入生铁98.4%,当风温由1030℃提高到1080℃时,求焦比多少?
在焦批不变时矿批多少?
(100℃风温影响焦比4%,熟料率95%)
答案:
每批料出铁=21.6×(45.5%×95%+44.25%×5%)×98.4%/92%=10.5t
焦比=6000/10.5=571kg/t
风温提高1080-1030=50℃时,焦比为571×(1-50/100×0.04)=560kg/t
焦批不变时:
现矿批×现焦比=原矿批×原焦比
现矿批=21.6×571/560=22t
39.某高炉矿批18吨,焦批4吨,喷煤量10t/h,料速7批/h,已知烧结矿、球团矿、焦碳、煤粉成分:
要求[Si]=0.4%,CaO/SiO2=1.1,铁的回收率99.6%,生铁含铁94%,计算烧结矿、球团矿的各占多少?
答案:
设烧结矿配比为x,球团矿配比为y,则:
x+y=1
18x×10%/[18x×5%+18y×8%+4×6%+10/7×5%-2.14×18×(50%×x+60%×y)×0.996/0.94×0.4%]=1.1
解方程得:
x=72.9%;y=27.1%
40.某高炉焦比420kg/t,煤比120kg/t,C焦=85.23%,C焦=80.0%;石灰石消耗24.5kg/t,CO2ф=42.93%;渣铁比400kg/t,渣中(S)0.8%;生铁成分(%):
Fe—94.56、C—4.50、Si—0.52、Mn—0.29、P—0.10、S—0.03;炉顶煤气成分
(%,体积分数):
CO—23.70,CO2—18.18,N2—56.32,CH4—0.6,H2—1.6;鼓风湿分f=2%,炉尘和C焦挥忽略不计。
试求:
(1)吨铁煤气发生量;
(2)吨铁耗风;(3)燃料在风口前的燃烧率;(4)铁的直接还原度rd。
答案:
(1)C气化=420×0.8523+120×0.8+24.5×0.4293×12/44-45=411.84kg/t
V煤气=1.8667×411.84/(0.2370+0.1818+0.006)=1810m3/t
(2)V风=1810×0.5623/[(1-0.02)×(1-0.21)]=1315m3/t
(3)1kgC耗风v风=0.933/(0.21×0.98+.05×0.02)=4.325m3/kgC
C风=1315/4.325=304.05kg/t
C燃=420×0.8523+120×0.8=453.97kg/t
则:
燃烧率=304.05/453.97=0.67或67%
(4)CdFe=C气化-C风-CdSi,Mn,
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