Для решения этой задачи необходимо определить средний химический состав металлической шихты и остаточные содержания примесей в металле в конце продувки.

Средний химический состав металлической шихты определяем в соответствии с расходами чугуна и лома на плавку и их химическим составом. Так как расход лома был определен ранее, то расход чугуна (G_Ч) составит:

G_Ч = 100 – 22,7 = 77,3 кг.

Химический состав чугуна в соответствием с заданием приведен в таблице 19. Химический состав металлического лома принимаем исходя из состава низкоуглеродистых сталей обыкновенного качества содержащих 0,1-0,2% С; 0,20-0,25% Si; 0,4-0,5% Mn; менее 0,04% Р и S.

Принимаем следующий состав лома: [С]_Л = 0,1%; [Si]_Л = 0,2%; [Mn]_Л = 0,5%; [P]_Л = 0,04%; [S]_Л = 0,04%. Данные о химическом составе чугуна и лома сведены в таблицу 19.

Таблица 19 – Химический состав металлошихты

Следует иметь в виду, что в производственных условиях вместе с жидким чугуном в конвертер попадает шлак, называемый миксерным шлаком. Технологией выплавки стали предусматривается удаление миксерного шлака с поверхности чугуна перед заливкой его в конвертер. Тем не менее, часть этого шлака попадает в конвертер, что необходимо учитывать при расчете плавки. Количество миксерного шлака оценивают в процентах к массе чугуна. До удаления шлака из заливочного ковша это количество составляет 0,5-2,0%, а после скачивания – 0,2-1,0% к массе чугуна. Для расчета принимаем G_М.Ш = 0,5%. В расчете будем учитывать наличие миксерного шлака только при формировании конвертерного шлака, пренебрегая его влиянием на средний состав металлошихты.

Подобное замечание относится и к качеству металлического лома. Лом всегда частично окислен с поверхности и поступает в конвертер с некоторым количеством мусора: песком (основной компонент – 95% - SiO₂) и глиной (Al₂O₃). Окисленность и замусоренность лома оценивают в процентах к массе лома. Их величина обычно составляет 0,5-2,0% для каждой из этих характеристик качества металлического лома. Относительно небольшой расход лома на плавку позволяет пренебречь влиянием окалины и мусора в ломе при упрощенных расчетах.

С учетом этих замечаний расчет среднего химического состава шихты представлен в таблице 20.

Таблица 20 – Определение среднего химического состава металлошихты

Определим остаточное содержание примесей в металле в конце продувки. Содержание углерода было установлено ранее (см. п.13.1) [C]_М = 0,09%. Кремний при выплавке стали в конвертере с основной футеровкой окисляется практически полностью, поэтому [Si]_М = 0%.

Марганец, фосфор и сера во время продувки частично удаляются из металла. Степень их удаления зависит от условий ведения плавки (состава шлака и металла, их температуры) и момента окончания продувки. Обычно наблюдаемые значения степени удаления элементов приведены в таблице 4.

Для условий примера расчета при [C]_М = 0,09% в соответствии с данными таблицы 4 принимаем степень удаления марганца 82%, фосфора – 92% и серы – 47%.

Тогда в рассматриваемом примере остаточные концентрации марганца фосфора и серы в металле в конце продувки составят:

[Mn]_М = 0,268 ∙ (100 - 82) ∙ 0,01 = 0,048 кг;

[P]_М = 0,086 ∙ (100 - 92) ∙ 0,01 = 0,007 кг;

[S]_М = 0,032 ∙ (100 - 47) ∙ 0,01 = 0,017 кг.

Расчет окисления примесей шихты представлен в таблице 21.

Таблица 21 - Расчет окисления примесей шихты

^*1 – принимаем, что 90% углерода, удаляемого при продувке, окисляется до СО, а 10% - до CO₂: остаточные содержания углерода в металле в % и в кг отличаются несущественно, так как выход жидкого металла обычно составляет 90-92%.

^*2 – принимаем, что вся удаляемая из металла сера переходит в шлак в виде CaS, пренебрегая малым количеством ее окисления до газообразных продуктов.

^*3 – пересчет в м³ производится из условия, что 32 кг кислорода занимают объем 22,4 м³.