ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ
122
Определение полезной энергии для нагрева и расплавления
металла и шлака
Удельная энергия, необходимая для нагрева до температуры плавления,
для расплавления и перегрева до заданной температуры 1 кг металла или шла-
ка, определяется по формуле
ω
о
=
C
1
(
t
пл
–
t
о
) +
Q
i
+
C
2
(
t
пер
–
t
пл
),
где
С
1
и С
2
– средние удельные теплоёмкости материала в интервалах от на-
чальной температуры до температуры плавления и жидкого материала от тем-
пературы плавления до заданной температуры перегрева, кДж/(кг
⋅
К);
t
о
,
t
пл
и
t
пер
– начальная, температура плавления и заданная перегрева соответственно,
°
С;
Q
i
– скрытая теплота плавления, кДж/кг.
Применительно к малоуглеродистому стальному лому (содержание угле-
рода от 0,1 до 0,3%) с температурой плавления около 1510
о
С можно рекомен-
довать следующие расчётные значения параметров для определения удельной
энергии нагрева, расплавления и перегрева металла:
С
1
= 0,7 кДж/(кг
⋅
К);
t
о
– 10
о
С – среднегодовая температура загружаемого в печь стального лома при
отсутствии предварительного перегрева;
Q
м
= 284 кДж/кг;
С
= 0,836 кДж/(кг
⋅
К).
Металл обычно перегревают при совмещении периода расплавления с
началом окислительного на 50
о
С выше температуры плавления.
Удельная энергия для нагрева и расплавления 1 кг стального лома
(без перегрева)
ω
1
=
С
1
(
t
пл
–
t
о
) +
Q
м
= 0,7 (1510 – 10) +284 = 1334 кДж/кг (370 Вт
⋅
ч/кг).
Для перегрева 1 кг жидкого металла сверх температуры плавления
на 50
о
С удельная энергия составляет
ω
2
=
С
2
(
t
пер
–
t
пл
) = 0,836 (1560 – 1510) = 44,8 кДж/кг (11,6 Вт
⋅
ч/кг).
Аналогичным образом определяется удельная энергия для нагрева и рас-
плавления шлакоообразующих материалов, а также перегрева расплавленного
шлака. Данные для расчёта представлены в табл. 4.4. Для упрощения расчёта
среднюю удельную теплоёмкость шлакообразующих материалов и расплавлен-
ного шлака можно принимать
С
шл
= 1,224 кДж/(кг
⋅
К) (0,34 кВт
⋅
ч/кг), а скрытую
теплоту плавления шлака –
Q
шл
= 208,8 кДж/кг=58 кВт
⋅
ч/кг. Если принять тем-
пературу шлака в конце периода расплавления равной
t
шл
= 1560
о
C, то удельная
энергия, необходимая для нагрева и расплавления щлакообразующих материа-
лов, а также для перегрева расплавленнного шлака, будет
ω
шл
=
С
шл
(
t
шл
–
t
о
) +
Q
шл
= 1,224(1560 – 10) + 208,8 = 2106 кДж/кг (585 кВт
⋅
ч/кг).
Принимая то или иное количество шлака по отношению к количеству за-
гружаемого в печь скрапа, можно вычислить количество энергии ω
′
шл
, отнесён-
ное к 1 кг металлической загрузки печи. Например, если принять массу шлака
по отношению к массе загружаемого в печь скрапа 0,06, то на 1 кг металличе-
ской загрузки печи требуется энергия
