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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.