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 t_чуг=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:

q_угля = /(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