Расчет шихты. Материальный баланс плавки
Исходные данные
Расчет материального баланса производится на 100 кг металлической завалки (чугун + скрап) [3]. Доля чугуна 72 %.
Химический состав чугуна, скрапа, металла перед раскислением и готовой стали, приведен в таблице 2.
Температура чугуна при заливке в конвертер принята равной tчуг=1324°С. Температура стали (металла) в конце продувки =1630°С.
Таблица 2 – Химический состав металлошихты и металла
Наименование материала | Содержание элементов, % | ||||||||
С | Mn | Si | P | S | Cu | Ni | Аl | Сr | |
Жидкий чугун | 4,55 | 0,65 | 0,7 | 0,11 | 0,035 | – | – | – | – |
Стальной скрап | 0,23 | 0,55 | 0,20 | 0,022 | 0,025 | – | – | – | – |
Металл перед раскислением* | 0,1 | 0,17 | следы | 0,017 | 0,017 | – | – | – | – |
Готовая сталь 35ГС ГОСТ 5781-82 | 0,3-0,37 | 0,8-1,2 | 0,6-0,9 | до 0,04 | до 0,045 | до 0,3 | до 0,3 | – | до 0,3 |
*Содержание марганца, фосфора и серы в металле перед раскислением будет уточнено расчетом |
Расчёт расхода дополнительного топлива
Основность конечного шлака B=3,2.
Принимаем химический состав на повалке (перед раскислением): С=0,3%; Mn=0,17%; Si=следы; P=0,017%; S=0,017%.
Избыточное тепло процесса ( ) представляет собой разность между общим приходом тепла и минимальным его количеством, необходимым для нагрева системы до заданной температуры и возмещением тепловых потерь конвертера, когда продувка ведётся без принудительного охлаждения, т.е. на одном чугуне. С достаточной для практических целей точностью оно может быть определено по следующему выражению, ккал на 100 кг чугуна:
(1)
где знаки элементов – окислившееся их количество, % от веса чугуна;
B – желаемая основность шлака (СaO/SiO2);
– температура заливаемого чугуна, °С;
– температура металла на выпуске, °С.
Избыточное тепло чугуна рассчитывается на 100 кг чугуна по уравнению (1). Во время продувки выгорит следующее количество основных примесей чугуна:
;
;
.
При таком избытке тепла чугуна расход металлолома – охладителя (на 100 кг завалки) составит:
, (2)
где - охлаждающий эффект лома, ккал/кг.
Охлаждающий эффект металлолома рассчитывается по формуле:
(3)
где - теплоемкость твердого лома, равная 0,167 ккал/кг;
- температура плавления лома, ˚С (принимается равной температуре плавления выплавляемой стали 1519,5 ˚С);
- скрытая теплота плавления лома, равная 68 ккал/кг;
- температура металла в конце продувки, ˚С;
- теплоемкость жидкого лома, равная 0,2 ккал/кг.
;
При 28 % лома в шихте, недостаток лома составит:
В этом случае недостаток тепла составит:
qугля = /(0,35*6000)= 1,55%
Определение среднего состава металлошихты и количества примесей, окисляющихся по ходу продувки
Количество примесей, внесенных металлической шихтой, приведено в таблице 3.
Таблица 3 – Количество внесенных примесей
Наименование материала | Содержание элементов в металлошихте, %(кг) | ||||
C | Mn | Si | P | S | |
Чугун | 4,55 ∙ 0,72 = 3,276 | 0,65 ∙ 0,72 = 0,468 | 0,7 ∙ 0,72 = 0,504 | 0,11 ∙ 0,72 = 0,079 | 0,035 ∙ 0,72 = 0,025 |
Скрап | 0,23 ∙ 0,28 = 0,064 | 0,55 ∙ 0,28 = 0,154 | 0,2 ∙ 0,28 = 0,056 | 0,022 ∙ 0,28 = 0,006 | 0,025 ∙ 0,28 = 0,007 |
Уголь | 66∙0,013∙0,7 =0,6 | - | - | - | 0,5∙1,3/100 =0,0065 |
Итого: | 3,94 | 0,622 | 0,56 | 0,085 | 0,038 |
Предварительное определение количества и состава шлака в конце продувки
Количество шлакообразующих окислов, получающихся при окислении примесей металлошихты (не учитывая окисление железа) и вносимых шихтовыми материалами, миксерным шлаком и футеровкой конвертера, приведено в таблице 4.
Из таблицы 4 следует, что суммарный вес шлакообразующих (без оксидов железа) равен:
11,140− 0,094−0,15=10,898 кг.
Таблица 4 – Расчет количества шлака
Источники | Коли-чество,кг | Поступило в шлак, кг | п.п.п. | ∑Мокс | ||||||||
CaO | SiO2 | MnO | P2O5 | FeO | Fe2O3 | MgO | AL2O3 | S | ||||
От окисления примесей чугуна | - | - | 1,2 | 0,601 | 0,341 | - | - | - | - | 0,021 | - | 2,163 |
Известь | 7,394 | 6,507 | 0,097 | - | - | - | 0,071 | 0,126 | 0,036 | 0,004 | 0,554 | 6,804 |
ФМ1+ ФОМИ | 1,5 | 0,03 | 0,01 | - | - | - | 0,06 | 0,90 | - | - | ||
Футеровка | 0,15 | 0,003 | - | - | - | - | - | 0,147 | - | - | - | 0,15 |
Миксерный шлак | 0,5 | 0,038 | 0,273 | 0,025 | 0,001 | 0,094 | - | 0,017 | 0,053 | 0,001 | - | 0,5 |
Зола угля | 0,173 | 0,002 | 0,060 | - | - | - | 0,005 | 0,0004 | 0,019 | - | - | 0,087 |
Загрязнение стального скрапа | 0,4 | 0,012 | 0,272 | - | - | - | 0,012 | 0,008 | 0,096 | - | - | 0,4 |
Итого: | 6,591 | 1,911 | 0,626 | 0,342 | 0,094 | 0,15 | 1,198 | 0,204 | 0,026 | 0,554 | 11,140 |