7 Материальный баланс стали ШХ15 3 страница

Испарится FeO: кг, из них Fe: кг.

Перейдет в шлак FeO:230,411–161,287=69,124 кг.

Из них Fe: 179,208–125,446=53,762 кг.

Потребуется кислорода для окисления всего железа 51,202 кг.

Металл. В конце окислительного периода в печи остается следующее количество металла (с учетом угаров элементов) 11952,042 кг, содержание углерода в металле составит 0,935%. Содержание кислорода в металле определяют по формуле Ойкса Г.Н.:

(8)

Содержание кислорода в металле:

%

Определим содержание кислорода в металле, которое пошло на насыщение металла, используя пропорцию:

x=1,195 кг.

В конце периода плавления в металле было 0,803 кг кислорода, следовательно, на насыщение металла пошло 1,195–0,803=0,392 (кг). Для определения расхода технического кислорода в окислительный период, составляем баланс кислорода, кг:

1) на окисление углерода – 24,401;

2) на окисление марганца – 3,817;

3) на окисление хрома – 1,123;

4) на окисление железа – 51,202;

5) на насыщение металла – 0,392.

Всего – 80,936 кг.

Известно, что примерно 90% элементов окисляются кислородом (FeO), а остальные 10% – газообразным кислородом, вдуваемым в жидкий металл. (FeO) идет на окисление углерода, марганца, хрома и на насыщение металла. Следовательно, (FeO) внесет:

кг.

А газообразный кислород внесет:

80,936–26,8=54,136 кг.

(FeO) окислится по реакции:

y(FeO)+x[i]=(i_xO_y)+yFe_ж

На это расходуется: кг (FeO),

где 26,8 кг – масса кислорода, вносимого оксидом железа;

72 и 16 – молекулярная масса FeO и О соответственно.

При этом в металл переходит железо в количестве:

120,6 – 26,8=93,8 кг.

Газообразный кислород окисляется по реакции:

y{O₂}+x[i]=(i_xO_y)

В окислительный период часть газообразного кислорода усваивается жидким металлом из печной атмосферы. А остальная часть подается с помощью кислородного инжектора. Скорость усвоения кислорода из воздуха на каждый квадратный метр площади печи на уровне откосов составляет величину порядка 10…30 кг/час. Если принять, что продолжительность периода составит 40 минут, то за это время усвоится кислорода кг.

Следовательно, необходимо подать технического кислорода

54,136 – 36,453=17,683 кг.

Определение количества и состава газов в окислительный период.

Печная атмосфера.

Общая масса кислорода, усвоенного из воздуха, . Объем кислорода в воздухе:

м³.

Количество сопутствующего азота находим из условия, что объемное содержание кислорода в воздухе равно 21%, тогда, м³.

Массовое содержание кислорода в воздухе 23%, тогда, кг.

Объем и масса воздуха:

м³;

кг.

Определим количество влаги, вносимой воздухом из следующих условий:

Влажность атмосферного воздуха

(9)

м³

Количество водяного пара в 1 м³ атмосферного воздуха r_в.пара=0,013 кг/м³.

Масса влаги m_вл=V_влаж.в×r_в.пара=132,631×0,013=1,724 кг.

Водяной пар реагирует с окисью углерода по реакции:

{H₂O}+{CO}={CO₂}+{H₂}

При этом образуется водород и углекислый газ в количестве:

кг;

кг.

Для этого необходима окись углерода в количестве:

кг.

Технический кислород.

Общая масса кислорода, вносимого кислородным инжектором составит 17,683 кг. Для того, чтобы внести такое количество кислорода, необходимо израсходовать в окислительный период технического кислорода при 95% усвоении:

кг,

где 17,683 – необходимо внести кислорода с техническим кислородом, кг;

99,5 и 95 – содержание кислорода в техническом кислороде и его усвоение, %.

Количество неусвоенного кислорода:

кг.

Технический кислород также вносит азот:

кг,

где 5 – количество неусвоенного кислорода, %;

0,5 – содержание азота в техническом кислороде, %.

Неусвоенный кислород вступит в реакцию с окисью углерода, в результате образуется углекислый газ в количестве:

кг.

Для этого потребуется {СО} в количестве:

2,572 –0,935=1,637 кг.

На основании полученных данных определяем состав и количество печного шлака в конце окислительного периода и составляем баланс металла окислительного периода.

Таблица.11 – Масса и состав шлака в конце окислительного периода

В килограммах

Источник поступления	SiO2	CaO	MnO	åFeO	Cr2O3	Al2O3
Плавильный шлак	170,166	213,135	46,498	105,366	4,225	44,727
Оксиды из металлованны	0,000	0,000	13,550	69,124	3,378	0,000
Перешло в металл	0,000	0,000	0,000	-120,600	0,000	0,000
Всего	170,166	213,135	60,048	53,890	7,603	44,727
Всего, %	28,763	36,026	10,150	9,109	1,285	7,560

Источник поступления	MgO	TiO2	P2O5	S	å
Плавильный шлак	25,543	3,534	12,054	0,918	626,166
Оксиды из металлованны	0,000	0,000	0,000	0,000	86,052
Перешло в металл	0,000	0,000	0,000	0,000	-120,600
Всего	25,543	3,534	12,054	0,918	591,618
Всего, %	4,317	0,597	2,037	0,155	100,000

Таблица 7.12 - Баланс металла окислительного периода

В килограммах

Элемент	Металл периода плавления	Перешло в металл	Перешло в шлак	Потери с газами	Содержится в металле	Содержится в металле, %
C*	129,984	0,000	0,000	10,932	119,052	0,988
О	0,803	0,393	0,000	0,000	1,196	0,010
Si	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
Mn	19,296	0,000	10,497	2,624	6,175	0,051
P	2,130	0,000	0,000	0,000	2,130	0,018
S	4,440	0,000	0,000	0,000	4,440	0,037
Cr	15,206	0,000	2,311	0,122	12,773	0,106
Ni	10,643	0,000	0,000	0,000	10,643	0,088
Ti	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
W	4,440	0,000	0,000	0,000	4,440	0,037
Mo	2,220	0,000	0,000	0,000	2,220	0,018
V	1,560	0,000	0,000	0,000	1,560	0,013
Cu	19,800	0,000	0,000	0,000	19,800	0,164
Al	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
Fe	11947,214	93,800	53,762	125,446	11861,806	98,469
Всего	12157,736	94,193	66,571	139,124	12046,235	100,000

Суммарный материальный баланс окислительного периода

Израсходовано, кг	Получено, кг
а) Металла – 12157,736 б) Шлака – 626,166 в) Технического кислорода –18,712 в том числе 1) Кислород – 18,618 (включая неусвоенный) 2) Азот – 0,094 г) Воздуха – 160,314 в том числе 1) Кислорода – 36,553 2) Азота – 122,037 3) Влаги – 1,724	а) Металла – 12046,235 б) Шлака – 591,618 в) Пыли – 164,853 в том числе 1) MnO – 3,388 2) Cr2O3 – 0,178 3) FeO – 161,287 г) Газов – 167,493 в том числе 1) CO – 38,383 2) СО2 – 6,787 3) Азот – 123,761
Всего – 13017,919	Всего – 13017,819

Невязка – 13017,919–13017,819=0,10 кг или %

Полученная невязка находится в допустимых пределах.

4. Обработка стали в печи-ковше

После окислительного периода из печи металл выпускают в ковш. В печи остается 5% металла и около 95% шлака, в ковше наводят новый рафинировочный шлак из известковоглиноземистый шлак с основностью не менее 2-х.

Таблица 4.1 – Содержание и состав металла в ковше

В килограммах

Элемент	Металл окислительного периода	Осталось в ДСП	Содержится в металле	Содержится в металле, %
C	119,052	5,953	113,099	0,988
О	1,196	0,060	1,136	0,010
Si	0,000	0,000	0,000	0,000
Mn	6,175	0,309	5,866	0,051
P	2,130	0,107	2,024	0,018
S	4,440	0,222	4,218	0,037
Cr	12,773	0,639	12,135	0,106
Ni	10,643	0,532	10,111	0,088
Ti	0,000	0,000	0,000	0,000
W	4,440	0,222	4,218	0,037
Mo	2,220	0,111	2,109	0,018
V	1,560	0,078	1,482	0,013
Cu	19,800	0,990	18,810	0,164
Al	0,000	0,000	0,000	0,000
Fe	11861,806	593,090	11268,716	98,469
Всего	12046,235	602,312	11443,923	100,000

Шлакообразование

а) Расчет компонентов, вносимых футеровкой печи – ковша

Выбираем футеровку печи – ковша, изготовленную из магнезитохромитового кирпича. Расход магнезитохромитовой футеровки на

ремонт для печи – ковша емкостью 12,0 тонн – 30 кг/т. Срок службы футеровки печи – ковша принимаем 45 плавок. Расход футеровки на одну плавку составит

Тогда разрушающаяся магнезитохромитовая футеровка внесет в шлак, кг:

СаО – ; SiO₂ – ; MgO – ; Cr₂O₃ – ; Al₂O₃ – ; Fe₂O₃ – ;

в пересчете на FeO – 0,196;

б) Расчет компонентов вносимых известью в шлак.

Для проведения десульфурации необходима основность шлака В=3,5…4,0.

Принимая В=4,0, получим

,

где m_{(CaO)п. шл.}, m_{(SiO2)п. шл} – содержание (CaO) и (SiO₂) в первом шлаке, кг;

m_(CaO)изв., m_(SiO2)изв – содержание (CaO) и (SiO₂) в извести, кг.

Откуда следует, что масса извести,кг,

Следовательно масса извести по формуле равна:

В пересчете на FeO .

Кроме того, выделится в атмосферу за счет потерь от прокаливания:

кг (CO₂).

в) Расчет компонентов, вносимых плавиковым шпатом.

Плавиковый шпат вносим для получения жидкоподвижного шлака в соотношении с известью 4:1 – 7,1кг.

В пересчете на FeO

Кроме того, выделится в атмосферу за счет потерь от прокаливания:

кг (CO₂).

г) Легирование

Чтобы провести предварительное легирование, вводим в ковш на средний предел ферросилиций, феррохром.

Для расчета количества вводимых легирующих необходимо примерно спрогнозировать массу металла в конце плавки. Для этого примерно расчитаем необходимую массу легирующих:

,

где m_i – масса легирующего компонента, кг;

m_ме – масса металла, кг;

[i_ГОСТ], [i_ме] – содержание элемента в металле среднее марочное и имеющееся соответственно,%.

Прогнозируем массу металла в ковше, кг:

Принимаем

Для более точного расчета массы легирующих используем формулу

,

где m_легi – масса легирующего компонента, вносящего элемент i, кг;

i – содержение элемента i в легирующем компоненте, %.

Кремний: для раскисления стали кремнием необходимо внести ФС65 или кремния.

ФС65 внесет в металл, кг:

, , , , ;

Хром: определяем расход среднеуглеродистого феррохрома ФХ100

Принимаем, что все элементы усваиваются полностью.

Феррохром вносит в металл, кг:

, , ,

, ,

Марганец. Определяем расход высокоуглеродистого ферромарганца ФМн-88:

кг.

ФМн-88 вносит в металл, кг:

С – ; Si – ; P – ;

S – ; Mn – ; Fe – ;

Таблица 5. –Количество и состав металла в ковше перед десульфурацией

В килограммах

Элемент	Металл в ковше	Легирование	Содержится в металле	Содержится в металле, %
C	113,099	2,400	115,499	0,981
О	1,136	0,000	1,136	0,010
Si	0,000	31,67	31,67	0,269
Mn	5,866	29,082	34,948	0,297
P	2,024	0,130	2,153	0,018
S	4,218	0,163	4,381	0,037
Cr	12,135	159,442	171,577	1,458
Ni	10,111	0,000	10,111	0,086
Ti	0,000	0,000	0,000	0,000
W	4,218	0,000	4,218	0,036
Mo	2,109	0,000	2,109	0,018
V	1,482	0,000	1,482	0,013
Cu	18,810	0,000	18,810	0,160
Al	1,648	0,960	1,648	0,014
Fe	11268,716	85,375	11354,090	96,474
Всего	11443,923	325,119	11769,043	100,000

Таблица 5. – количество и состав шлака перед десульфурацией

В килограммах

Источник поступления	SiO2	CaO	MnO	åFeO	Cr2O3	Al2O3
Шлак в ковше	8,508	10,657	3,002	0,195	0,380	2,236
Известь	0,340	24,904	0,000	0,077	0,000	0,226
Плавиковый шпат	0,256	0,036	0,000	0,048	0,000	0,014
Футеровка ковша	0,520	0,160	0,000	0,196	0,800	0,320
Всего	9,624	35,756	3,002	0,516	1,180	2,797
Всего, %	13,573	50,428	4,234	0,727	1,664	3,945

Окончание таблицы 5.

Источник поступления	MgO	TiO2	P2O5	S	CaF2	å
Шлак в ковше	1,277	0,177	0,603	0,046	0,000	29,581
Известь	0,566	0,000	0,000	0,000	0,000	26,342
Плавиковый шпат	0,000	0,000	0,000	0,000	6,674	7,075
Футеровка ковша	5,280	0,000	0,000	0,000	0,000	7,908
Всего	7,123	0,177	0,603	0,046	6,674	70,906
Всего, %	10,046	0,249	0,850	0,065	9,412	100,00

Дата добавления: 2015-08-29