Расчет состава и количества шихтовых материалов, вносимых в печь в период завалки. Определение количества шлака окислительного периода и периода расплавления

Страницы работы

Фрагмент текста работы

2.8.1 Расчет состава и количества шихтовых материалов, вносимых в печь в период завалки

Таблица 25 – Состав готовой стали марки 18ХГТ

Элемент

C

Si

Mn

Cr

Ti

N

Ni

P

S

Cu

не более

%

0,20

0,25

0,90

1,10

0,07

0,008

0,30

0,035

0,035

0,30

Таблица 26 – Химический состав шлакообразующих, окислителей, заправочных материалов

Материалы

Состав, %

CaO

MgO

Mn

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaF2

P2O5

Влага

Известь

92,0

3,3

2,5

1,0

0,6

0,1

100

Кварцит

98,0

100

Шамот

0,7

0,3

63,0

35,0

1,0

100

Плавиковый

Шпат

4,0

1,0

95,0

100

Железная

Руда

6,2

2,8

1,0

90,0

100

Магнезит

1,0

92,0

1,0

3,0

1,0

2,0

100

Таблица 27 – Химический состав применяемых при плавке легирующих

Наименование

материала

Состав, %

Ti

Si

Cr

Mn

Fe

С

P

S

Феррохром ФХ200 ГОСТ 4757-79

-

1,90

65,00

-

31,15

1,90

≤0,03

≤0,02

Ферросилиций

ФС 75 ГОСТ 1415-78

-

76,00

0,40

0,40

23,13

-

0,05

0,02

Силикомарганец

СМн20 ГОСТ 4756-77

-

23,00

-

65,00

10,87

1,00

0,10

0,03

Ферротитан ФТи30 ГОСТ 4846-69

33,00

4,00

-

-

62,81

0,12

0,04

0,03

Таблица 28 – Коэффициенты усвоения элементов

Материал

Элемент

Коэффициент усвоения

Ферросилиций

Si

50,0

Силикомарганец

Si

70,0

Mn

97,0

Феррохром

Cr

98,0

Алюминий

Al

50,0

Кокс

C

60,0

Ферротитан

Ti

50,0

Шихтовка по углероду:

Содержание углерода в шихте [C]ш определяется по формуле

[C]ш = [C]г.м.+ ∆[C]р + ∆[C]о.п.- ∆Cв.п.,                         (88)

где [C]г.м.= 0,20 из табл. 25 – содержание углерода в готовой стали, %;

[C]р – количество углерода, окисленного в период плавления, %;

∆[C]о.п. – количество углерода, окисленного в окислительный период плавки, %;

∆Cв.п. – количество углерода, вносимого в металл в восстановительном периоде за счет присадок ферросплавов и науглероживателей, %.

Исходя из практических данных, в целях хорошей дегазации металла принимается ∆[C]о.п.= 0,3%; ∆[C]р = 0,1%; ∆Cнаугл.= 0,02%.

Количество углерода, внесенное в металл ферросплавами определяем из расчета, выбрав при этом феррохром марки ФХ200 (таблица 27).

Принимаем CФХ200 = 1,9 %; CrФХ200 = 65 %; [Cr]г.м.= 1,10 %; ηCr = 98 %.

Количество углерода, вносимое ферросплавами Cф/сп рассчитывается по формуле:

,                                         (89)

где [Х]г.м. – содержание элемента в готовом металле, %;

[C]ф/сп – содержание элемента в ферросплаве, %;

[Х]ф/сп – содержание легирующего элемента в ферросплаве, %;

ηCr – коэффициент извлечения легирующего элемента из ферросплава, %.

В восстановительный период углерод вносится в металл за счет присадок ферросплавов и науглероживания через шлак при раскислении его коксом.

                                          ∆Cв.п.= Cнаугл.+ Cф/сп                                         (90)

∆Cв.п.= 0,02 + 0,033 = 0,053 %.

Тогда по формуле (88) находим содержание углерода в шихте

[C]ш=0,2 + 0,1 + 0,3 - 0,053 = 0,547 %.

Количество углерода в шихте равно

                                                                                        (91)

где Gлом=100 – масса металлического лома, кг.

   

Необходимо внести углерода коксом

                                                                                         (92)

где Cк – содержание углерода в коксе, %;

ηC – коэффициент усвоения кокса, %.

Вес углеродистого лома в завалке составит

Gлом = Gш - Gк = 100 - Gк = 100 - Gк.                           (93)

Количество углерода, внесенного ломом при среднем содержании углерода в нем Cлом = 0,29 %, будет равно

                                (94)

Полученные значения Gлом, GСш и Gк подставляем в выражение и считаем

;

54,7 = 29 - 0,29Gк + 49,2Gк;

Gк = 0,53 кг.

Тогда, подставляя полученное значение в выражение (93), найдем массу лома

Gлом = 100 - 0,53 = 99,47 кг.

Таким образам, для выплавки 100кг стали марки 18ХГТ принимается следующий состав шихтовых материалов:

Углеродистый лом   – 99,47 кг

Кокс                          –  0,53 кг

                    Итого:   100,00 кг

Количество элементов, внесенных в металл шихтовыми материалами, приведено в таблице 29.

Таблица 29 – Количество элементов, внесенных в металл шихтой

Наименование материала

Вес, кг

C

Mn

Si

P

S

Ni

Fe

Металлический лом

99,47

0,292

0,653

0,251

0,040

0,050

0,302

97,882

Кокс*

0,53

0,261

0,003

Итого:        кг

%  

0,553

0,653

0,251

0,040

0,053

0,302

97,882

99,734

0,555

0,655

0,251

0,040

0,053

0,303

98,143

100

*Сера и летучие кокса переходят в статью улета, зола кокса переходит в шлак, этими составляющими можно пренебречь, т.к. их величина мала.

2.8.2 Период расплавления и окислительный период

Плавку ведем с применением железной руды и технического кислорода. Условно принимаем, что технический кислород расходуется лишь на реакцию окисления углерода и железа, а остальные окислительные реакции идут за счет закиси железа железной руды.

В период расплавления и окислительный период окисляются следующие элементы:

1. углерод окисляется на ∆C = ∆Cр + ∆Cо.п.= 0,1 + 0,3 = 0,4 % или

2. кремний окисляется полностью – 0,251 кг;

3. марганец окисляется на 55–70 %. Принимаем – 60 %, или

4. сера, медь, никель полностью переходят в металл;

5. фосфора в готовом металле должно быть 0,015 %. Следовательно,  нужно окислить ∆P = 0,040 - 0,010 = 0,03 %, или

6. железо окисляется на 2 – 4 %. Принимаем 3 %, или

По практическим данным около 90 % железа окисляется до Fe2O3 и испаряется в зоне электрических дуг, около 10 % окисляется до FeO и Fe2O3 и переходит в шлак, причем задаемся соотношением FeO/Fe2O3 – 2–4. Принимаем FeO/Fe2O3 – 3, т.е. из 10 % окислившегося железа в шлак 7,5 % железа окисляется до FeO, а 2,5 % железа – до Fe2O3.

Таким образом, в шлак переходит

Из этого количества окисляется до FeO

до Fe2O3 

В зоне электрических дуг испаряется

В таблице 30 приводится необходимое количество закиси железа для окисления указанных элементов и количество образовавшихся оксидов.

В таблице 31 приводится необходимое количество кислорода для окисления углерода и железа шихты и количество образовавшихся оксидов.

Таблица 30 – Количество закиси железа (FeO) и образовавшихся оксидов

Реакция окисления

Количество окислившегося элемента, кг

Потребное количество FeO, кг

Количество образовавшегося оксида, кг

Количество восстановлен-ного в металл железа, кг

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

0,426

0,558

0,549

0,434

[Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2[Fe]

0,251

1,291

0,538

1,004

2[P] + 5(FeO) = (P2O5) + 5[Fe]

0,030

0,173

0,069

0,135

                                                Итого:

∑ FeO = 2,022

∑ Fe = 1,572

Таблица 31 – Количество кислорода и образовавшихся оксидов

Реакция окисления

Количество окислившегося элемента, кг

Необходимое количество кислорода, кг

Количество образовавшегося оксида, кг

[C] + (FeO) = {CO} + [Fe]

0,399

0,532

CO = 0,931

Fe + O2 = (FeO)

0,224

0,064

FeO  = 0,288

2Fe + O2 = (Fe2O3)

0,075

0,032

Fe2O3 = 0,107

2,693

1,154

Fe2O3 = 3,847

    Итого:                    ∑ O2 = 1,782

2.8.3 Определение количества шлака окислительного периода и периода расплавления

Одной из задач окислительного периода является удаление фосфора из металла. По существующей технологии около 80 % P удаляется из металла в период расплавления, а остальное количество – в начале окислительного периода.

Диаграмма, характеризующая зависимость  от содержания закиси железа в шлаке и от основности шлака, выраженной отношением CaO/SiO2 приведена в [13].

Коэффициент распределения фосфора между шлаком и металлом выражается следующим соотношением

                                       (95)

где (P2O5)/[P]2 – коэффициент распределения между металлом

Похожие материалы

Информация о работе