Корегування температури металу за допомогою змінення маси сталевого брухту

 

Таблиця 1.2.Склад неметалевої частини шихти та футеровки

 

1	Матеріал індекс	Склад,% (рекомендований/прийнятий)
		SiO2	Al2O3	CaO	MgO	S	Fe2O3	FeO	CO2	H2O	Пр
	Плавик.шпат п.ш.							0			80
2	Міксер.шлак м.ш.									0	0,9
3	Забр.брух. з.б.			0	0	0	0	0	0	0	0,5
4	Окалина брух. о.б.	0	0	0	0	0				0
5	Футеровка/Ф смолодоломітова
	Смоло-магнезитова
	Переклало-шпінелідна
6	Вапно в.

 

Примітка: - сума компонентівматеріалу,включновмістіншихдомішок .повинна дорівнювати 100%;-для розрахункузалається один з приведенихскладівфутеровки; якщо у футеровці конвертеравикористовуються два або три вогнетривкихматеріали ,перелічені в таблиці, то у розрахункузадається склад і витрати, еквівалентні одному матеріалу;-в місця, щозаповнені нулями, чисельнісклади не проставляют 

Умовиздійснення плавки, розмірність, щорекомендується, та їхприйнятіпозначеннянаведені в таблиці 1.5.

Таблиця 1.5.Умови ведення плавки

* п п	Умови	Назначения	Розмірність	Значення
				щорекомендуються	прийняті
1.	Часткавуглецю, щоокислюється до CO2	Kc	одиниці	0,08-0,15	0,11
2.	Вмісткисню в дутті	O2Д	%	98,0-99,5	98,7
3.	Засвоєннякиснюдуття	O2З	% відоб'ємукисню в дутті	95,0-98,0	97,0
4.	Основністькінцевого шлаку	В	ОДИНИЦІ	3,0-3,5	3,2
5.	Втратизаліза з дамом	MД	% відмасиметалоншхти	0,8-1,6,	1,4
6.	Кількістьвиносів та викидів	MВ	% відмасиметалошихти	0,2-0,6	0.44
7.	Кількістькорольків у шлаку	MК	% відмаси шлаку	3,0-8,0	4,1 -
8.	Темшратурачавуну	tЧ	°С	1280-1340	1320
9.	Температура металу	tМ	°С	І600-І630	1600
10.	Температура брухту	tБ	°С	0-25	0
II.	Витрати тепла в навколишнєсередовище	qП	% від приходу тепла	1,5-3,0	2,9
12.	ВигарSi з розкислювачїв	ySi	%	20-30	30
ІЗ.	Вигар Ми з розкислювачїв	yMn	%	15-25	25

 

Марка сталі, щовиплавляється, задається кожному студенту. В наведеномузразкурозрахуноквиконується на одержання марки сталіСт 3.

Таблиця 1.6.Хімічний склад сталі, щоодержується

Марка сталі	Вмістелементів, %
	Cмін	Cмакс	Mnмін	Mnмакс	Siмін	Siмакс	S	P
Ст.З	Н.б	0,12	1,35	1,55	0,5	0,7	<0,03	<0,03

 

2. Розрахунокматеріального балансу киснево-конверторної плавки

 

2.1.Попереднє визначення  витрат сталевого брухту

 

Попереднє визначення витрат сталевого брухту розраховується по формулі, що запозичена з роботи [І], для спрощування якої прийнято, що вихід металу (МM) і шлаку (Mшл) після продувки складає відповідно 90 і 15 кг на 100 кг металошихти.

MБ=

Де -хімічна теплота одержана при повномуокисленнідомішок з 100 кг чавуну, кДж/100кг; Cост-вміствуглецю в металі в кінці продувки, %.

 

де 12552 , 26903 , 7029 I 19748 - тепловіефектиокислення в відповіднихелементдомішок, кДж/кг.

Вміствуглецю в металі в кінці продувки визначаєтьсявмістомвутлецю в готовійсталі і вмістоммарганцю в металошихті і готовійсталі. Ця величина, чимближче до нижньоїмежізаданоговмістувуглецю в готовійсталі, тимнижчевмістмарганцю в готовійсталі, тому щопросаджуваний длярозкислюванняферомарганець вносить до металудодатковукількістьвуглецю.

В зразковомурозрахункуприйнято, щоCост = 0,12%. Тоді

 

 
 2.2.Додаткові величини

Масачавунускладає

 

Слідураховувати, щошихтовіматеріали (чавун та сталевийбрухт), якінадходять в сталеплавильний цех, важуться разом з міксерним шлаком та забрудненістю і окалиною, відповідно. Тому дійснакількістьчавуну і брухту, щонадходять на плавку, меншаі буде визначатисяїхчистотою.

Дійснімасичавуну і брухтускладають:

,

,

а масиміксерного шлаку, забрудненості і окалинибрухтускладають:

 

 

 

 

2.3Розрахунок масидомішок, щонадходять з неметалзвою шихтою

 

Розрахунокмасидомішок, щонадходятьнеметалевою шихтою, виконується з урахуваннямвитраткомпонентівшихти та їх складу

 

 

Масиіншихдомішокрозраховуютьсяаналогічно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Розрахуноквмістуоксидів заліза у шлаку

 

Вміст оксидів заліза у шлаку (FeO і Fe2O3) залежить, в основному, від вмісту вуглецю в металі в кінці продувки, режиму продувки (висоти розташування фурми над металом, витрати кисню і його тиску, типу та кількості сопел в головці фурми, конструкції фурми і т.д. ), та кількості шлаку 1 температури.

При відноснопостійнихумовах продувки вмістоксидівзаліза в кінцевому шлаку визначається, в основному, вмістомвуглецю в кінці продувки (Сост) і основністю шлаку (В) іможевизначатися по емпіричним формулам

 

 

Окислювальна спроможність шлаці визначається загальним (сумарним вмістом закису заліза в кінцевому шлаку, який можна визначити по рівнянню

 

2.5. Балансмарганцю

Рівняннябалансумарганцюскладаєтьсязумов, щовесьмарганець, якийнадходитьзшихтоюідругимиматеріалами, розподіляєтьсяміжметаломішлакомувідповідностізконстантоюрівновагиреакції

[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]

 

У випадкурівноваги з основним шлаком ,а

 

звідси одержимо, що

(

 

де T - температура металу, К.

Тодірівняння балансу марганцю буде мативигляд

 

Приймаємо, що в першомунаближенні мм= 90, Мщ = 15. Зцьоговиходить, щовмістмарганцю в металі в кінці продувки дорівнює

 

2.6. Баланс фосфору

Балансоверівняння фосфору складається з умови, що весь фосфор шихтирозподіляєтьсяміжметалом та шлаком у відповідності з константою йогорозподілу, емпіричнийвиразякоїмаєвигляд

 

 

шихти' Остаточнийвміст фосфору в металі в кінці продувки дорівнює

 

 

 

2.7. Баланс сірки 

 

Остаточний вміст сірки в металі в кінці продувки визначається основністю кінцевого шлаку по емпіричній формулі

 

і може визначатись з рівнянням балансу сірки

0,01(s)Мм + 0,01 S) Мшл- ,

 

= = 0.037%

Коли вміст сірки перевищує задане у готовій сталі, то треба підвищити основність, чи зменшити вміст сірки у міксерному шлаку.

 

2.8 Кількість домішок  в метало шихті

 

Кількість домішок, що містяться в метало шихті, визначається складом і витратами компонентів метало шихти

Еш= 

де Е – лемент-домішка: C, Mn, Si, S, P.

Cm= 0.01

Mnm= 0.01

Sim= 0.01

Sm= 0.01

Pm= 0.01

2.9 Усунення домішок з метало шихти

Кількість елемента-домішок, який вилучається з метало шихти, може визначатись по рівнянню

Евид = Еш – Еостm

де Еостостаточний вміст елемента-домішки в металі після продувки (приймаємо, що при продувці кремній вигорає повністю) (Si=0),%, Мм = 90

Для умов зразкового рахунку одержуємо

 

 

 

 

 

2.10 Потреба кисню на окислення домішок металошихти і маса оксидів, що при цьому виникає

 

Потреба кисню на окислення домішок і маса оксидів, що при цьому виникає, розраховується з урахуванням маси елементів, що окислюються, та стехіометричних коефіцієнтів в формулах відповідних оксидів:

 

 

 

де – x,yстехіометричнікоєфіцієнти в формулах відповідних оксидів;

16 – атомна вага кисню, кг;

АЕ – атомна вага елемента-домішки, кг;

- молекулярна вага оксиду  елемента-домішки, кг;

К – частина окислення елемента-домішки до оксиду даного виду (наприклад) ЕО, ЕО2 Е2О3 1 т.д.).

Для умов зразкового розрахунку одержимо:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.11. Витрати вапна

 

При продувці звичайних переробних чавунів потрібна кількість вапна визначається основністю кінцевого шлаку, кількістю кремнезему та оксиду кальцію, що вноситься футерівкою t усіма шихтовими матеріалами (крім вапна) та флюсуючою здібністю вапна, t може визначатись по рівнянню.

 

 

2.12. Розрахунок  маси домішок, що надходять у  шлак

 

Ураховуються домішки, що надходять як з металевої частини шихти, так і з усієї ( ураховуючи вапно) неметалевої частини

 

 

2.13. Визначення  маси та складу шлаку

 

Маса кінцевого шлаку визначається за формулою

 

 

де – маса відповідного компонента у шлаку, що вноситься всіма компонента шихти, кг.

 

 

2.14 Баланс оксидів  заліза

Маса вноситься неметалевою шихтою, визначається по рівнянню

= = 0,324+0,31

 

де 160 і 112 – відповідно вага моля  і вага моля Fe в молекулі

 

2.15. Розрахунок  кількості дуття

 

а) при розрахунку кількості дуття прийнято, що всі оксиди заліза, що надходять з шихтовими та іншими матеріалами, відновлюються до заліза, а оксиди заліза у шлаку утворюються за рахунок окислення заліза метало шихти. Це спрощує розрахунок, не змінюючи кінцевих результатів.

 Маси кисню, що необхідні  для утворення оксидів заліза  шлаку і газів, що відходять, дорівнюють.