Шлак образуется в результате окисления примесей металлической шихты и растворения неметаллических материалов. Определим количество и состав образующегося шлака.
Для определения количества и состава образующегося шлака предварительно необходимо принять количество и составы неметаллических материалов по данным таблицы 6. Для расчета необходимо выбрать конкретные значения с использованием заданных величин так, чтобы содержание компонентов в материале в сумме составляло 100 %.
Известно: расход плавикового шпата – 0,2 кг (по заданию); твердого окислителя (окатышей) – 0,5 кг (по заданию); миксерного шлака – 0,5% к массе чугуна (см. п.13.3) или 77,3 ∙ 0,5 / 100 = 0,4 кг.
В шлакообразовании принимает участие футеровка кислородного конвертера. В качестве материала футеровки, исходя из рекомендаций п.6, выберем смоломагнезитодоломит. В зависимости от качества огнеупорных материалов износ рабочего слоя футеровки за плавку составляет 0,3-0,7 кг/100кг металлошихты. Принимаем расход рабочего слоя футеровки 0,5 кг/100кг металлошихты, что позволяет иметь стойкость футеровки 850-900 плавок.
Содержание Fe2O3 в окатышах определим из выражения (15) по заданным значениям Fe и FeO:
Расход извести определяется расчетом по балансу оксидов CaO и SiO2.
Количество и состав неметаллических материалов, необходимых для проведения дальнейших расчетов, сведены в таблицу 22.
Таблица 22 - Количество и состав неметаллических материалов, используемых в расчете конвертерной плавки
| Материал | Расход на плавку, % | Содержится в материале, % | ||||||
| CaO | SiO2 | Fe2O3 | FeO | П.п.п. | Проч. | Итого | ||
| Известь | Находится расчетом | 85,0 | 1,0 | - | - | 5,0 | 9,0 | 100 |
| Плавиковый шпат | 0,2 | 5,0 | 15,0 | - | - | - | 80,0 | 100 |
| Твердый окислитель | 0,5 | 2,0 | 4,0 | 88,65 | 2,5 | - | 2,8 | 100 |
| Футеровка конвертера | 0,5 | 30,0 | 3,0 | 2,0 | - | - | 65 | 100 |
| Миксерный шлак | 0,4 | 35,0 | 40,0 | 1,0 | 6,0 | - | 18,0 | 100 |
Расчета расхода извести, количества и состава шлака, проводится в таблице 23. Сначала заполняются все первые колонки таблицы 23, включая колонку «Итого».
Для продолжения расчета и определения расхода извести необходимо определиться с основностью шлака. Основность шлака (В) в конвертерной плавке обычно изменяется в пределах 2,5-4,0 (чаще всего 3,0-3,5). Для более глубокого удаления серы и фосфора стремятся иметь максимальную основность, но не приводящую к ухудшению жидкоподвижности шлака.
Принимаем В = 3,5.
Тогда в сооветствии с выражением (16) расход извести составит
После определения расхода извести заполняется колонка «Вносится известью» в таблице 23.
Для заполнения оставшихся двух колонок таблицы 23 необходимо определить уровень концентрации оксидов железа в шлаке. Содержание оксидов железа в шлаке принимаем по данным таблицы 9 исходя из принятого остаточного содержания углерода в металле в конце продувки: FeO = 24% и Fe2O3 = 8%. Записываем эти значения в последнюю колонку таблицы 23. На все остальные оксиды шлака в количестве 8,552 кг приходится 100 – (24 + 8) = 68%. Отсюда определяем общее количество шлака из выражения (17):
Далее заполняем все оставшиеся колонки и строки таблицы 23.
| Таблица 23 - Расчет количества и состава шлака | Состав шлака, % | 42,9 | 12,3 | 12,8 | 68,0 | 24,0 | 8,0 | 32,0 | 100,0 | *1 – количество СаО, затрачиваемое на ошлакование S металлошихты, кг (допускается не учитывать). *2 – в статью «Прочие» входят MnO, P2O5 и CaS, образующиеся при переходе марганца, фосфора и серы металлошихты в шлак. | |
| Вносится, кг | всего | 5,397 | 1,542 | 1,613 | 8,552 | 3,018 | 1,006 | 4,024 | 12,576 | ||
| известью | 6,02 × 85× × 0,01 = = 5,113 | 6,02 × 1× × 0,01 = = 0,060 | 6,02 × 9× × 0,01 = = 0,541 | 5,715 | - | - | - | 5,715 | |||
| итого | 0,283 | 1,482 | 1,072 | 2,837 | 0,037 | 0,457 | 0,494 | 3,331 | |||
| плавиковым шпатом | 0,2 × 5 × × 0,01 = = 0,010 | 0,2 × 15 × × 0,01 = = 0,030 | 0,2 × 80 × × 0,01 = = 0,160 | 0,200 | - | - | - | 0,200 | |||
| миксерным шлаком | 0,4 × 35 × × 0,01 = = 0,140 | 0,4 × 40 × × 0,01 = = 0,160 | 0,4 × 18 × × 0,01 = = 0,072 | 0,372 | 0,4 × 6 × × 0,01 = = 0,024 | 0,4 × 1 × × 0,01 = = 0,004 | 0,028 | 0,400 | |||
| Футеровкой конвертера | 0,5 × 30 × × 0,01 = = 0,150 | 0,5 × 3 × × 0,01 = = 0,015 | 0,5 × 65 × × 0,01 = = 0,325 | 0,490 | - | 0,5 × 2 × × 0,01 = = 0,010 | 0,010 | 0,500 | |||
| окатышами | 0,5 × 2 × × 0,01 = = 0,010 | 0,5 × 4 × × 0,01 = = 0,020 | 0,5 × 2,8 × × 0,01 = = 0,014 | 0,044 | 0,5 × 2,5 × × 0,01 = = 0,013 | 0,5 × 88,65× × 0,01 = = 0,443 | 0,456 | 0,500 | |||
| металлической шихтой | - 0,015 × 56 / / 32 = = - 0,027*1 | 1,257 | 0,284 + 0,182 + + 0,034 = = 0,500*2 | 1,731 | - | - | - | 1,731 | |||
| Компоненты шлака | CaO | SiO2 | Прочие | Итого | FeO | Fe2O3 | Итого | Всего | |||
РАСЧЕТ РАСХОДА ДУТЬЯ
В качестве дутья используется технически чистый кислород с содержанием 99,5% кислорода. Расход дутья определяется по балансу кислорода.
Потребность в кислороде для окисления примесей металла (см. таблицу 21) составляет 5,840 кг или 4,088 м3.
Кислород расходуется не только на окисление примесей металла, но и на дожигание части СО до СО2, окисление железа, а также частично растворяется в металле и теряется в газовую фазу в начале продувки
Определим расход кислорода на окисление железа.
В таблице 23 в предпоследней колонке определно количество FeO (3,018 кг) и Fe2O3 (1,006 кг) в шлаке. Для их образования потребуется кислорода: 3,018×16/72 + 1,006 × 48 / 160 = 0,973 кг или 0,973 × 22,4 / 32 = 0,681 м3.
При этом окисляется железа 3,018 + 1,006 – 0,973 = 3,052 кг.
Определим расход кислорода на дожигание СО. В зависимости от положения фурмы относительно поверхности металла 5-15% образующийся СО окисляется до СО2. Принимаем: 10% СО окисляется до СО2. По реакции {CO} + ½{O2} = {CO2} на каждые 28 кг СО требуется 16 кг или 11,2 м3 О2.
Так как при окислении углерода образовалось 7,164 кг СО (см. таблицу 21), то для окисления 10% этого количества (0,716 кг) потребуется кислорода:
0,716 × 16 / 28 = 0,409 кг или 0,409 × 22,4 / 32 = 0,287 м3.
С неметаллическими материалами поступает 0,037 кг FeO и 0,457 кг Fe2O3 (см. таблицу 23). При их полном усвоении образуется кислорода:
0,037 × 16 / 72 + 0,457 × 48 / 160 = 0,145 кг или
0,145 × 22,4 / 32 = 0,102 м3.
При этом восстанавливается железа 0,037 + 0,457 – 0,145 = 0,348 кг.
Общая потребность в кислороде дутья для окислительного рафинирования (VК) составит:
VК = 5,840 + 0,973 + 0,409 – 0,145 = 7,076 кг или 4,954 м3.
Обычно 5-10% от этого количества (принимаем 8 %) приходится на потери кислорода в газовую фазу и растворение его в металле. С учетом содержания кислорода в дутье (99,5%) определим общий расход дутья (VД).
VД = (7,076 × 8 / 100 + 7,076) × 100 / 99,5 = 7,681 кг или 5,377 м3.
Избыток дутья примерно составит 7,681 × 8 / 100 = 0,614 кг.
Материальный баланс плавки
Составим баланс металла за период окислительного рафинирования.
Приход металла состоит из:
1) 100 кг металлошихты (чугуна и лома);
2) железа, восстановленного из неметаллических материалов (0,348 кг, см. п.13.5).
Расходная часть баланса металла включает в себя:
1) массу окислившихся примесей (4,314 кг, см. таблицу 21);
2) массу окислившегося железа (3,052 кг, см. п.13.5);
3) потери металла с выносами и выбросами. Принимаем 1кг;
4) массу миксерного шлака (0,4 кг, см. таблицу 22);
5) потери железа с пылью, определяемые по формуле (30)
GП = 0,00001 × VГ × КП × FeП,
где GП – масса железа, теряемого с пылью во время продувки, кг;
VГ – объем образующихся газов, м3;
КП – концентрация пыли в газе, г/м3 (обычно 150-250 г/м3);
FeП – содержание железа в пыли (обычно 60-80%).
Масса, объем и состав образующихся газов определяются в таблице 24.
Таблица 24 - Расчет образования газообразных продуктов плавки
| Источник поступления | Количество, кг | |||
| СО | СО2 | Всего | ||
| Окисление углерода | 7,164 | 1,251 | 8,414 | |
| Известь | - | 6,02×5×0,01=0,301 | 0,301 | |
| Дожигание части СО | -0,716 | 0,716×44/28=1,126 | 0,409 | |
| Итого | кг | 6,447 | 2,677 | 9,124 |
| м3 | 6,447×22,4/28=5,158 | 2,677×22,4/44=1,363 | 6,521 | |
| Состав газа, % | 79,1 | 20,9 | 100,0 | |
Принимаем КП = 200 г/м3, FeП = 70%.
Тогда GП = 0,00001 × 6,521 × 200 × 70 = 0,913 кг.
Таким образом, выход жидкого металла (GМ) перед раскислением составит:
GМ = 100 + 0,348 – 4,314 –3,052 –1,0 – 0,4 – 0,913 = 90,67 кг.
Материальный баланс плавки сведен в таблице 25.
Таблица 25 - Материальный баланс плавки
| Задано | Получено | ||
| Наименование | кг | Наименование | кг |
| Чугун жидкий | 77,300 | Металл жидкий | 90,672 |
| Лом металлический | 22,700 | Шлак | 12,576 |
| Окатыши | 0,500 | Газ | 9,124 |
| Известь | 6,016 | Избыток дутья | 0,614 |
| Плавиковый шпат | 0,200 | Выносы и выбросы | 1,000 |
| Дутье | 7,681 | Потери железа с пылью | 0,913 |
| Футеровка конвертера | 0,500 | Невязка | - 0,003 |
| Итого | 114,90 | Итого | 114,90 |
Поскольку невязка составляет 0%, то расчет выполнен верно.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 215.
