Расчёты шихты для выплавки электростали. Расчёты шихты для выплавки в дуговой печи.

С основной футеровкой стали марки 45Г17Ю3 (с применением

кислорода) и тепловой баланс плавки.

Основное требование к шарикоподшипниковой стали низкое

содержание неметаллических включений (оксидных и сульфидных)

Химический состав (см. приложение табл.1).

Таблица №1

Химический состав шихтовых материалов, %

Наименование С Si Mn Cr AI Р S Зола Fe Летучие
компонентов                    
Углеродистый лом 0,67 0,20 0,32 - - 0,038 0,041 - Ост -
Ферромарганец 6,0 2,0 72,0 - - 0,30 0,03 - - -
Электродный бой 99,0 - - - - - - 1,0 - -
Ферросилиций 75% 0,12 72,0 0,4 - 2,5 0,04 0,03 - Ост -
Феррохром 4,0 2,0 0,4 70,0 - 0,05 0,03 - - -
Алюминий - - - - - - - 2,0 -
Силикомарганец 1,0 18,0 67,0 - - 0,08 0,05 - Ост. -

Таблица № 2

Состав шлакообразующих материалов, %

Наименование СаО MgO SiO2 Аl2Oз Fе2Oз CaF2 Р2O5 СО2 Н2O S Сr2O3
Известь свежеобожонная 2,0 3,3 2,5 1,0 0,60 - 0,10 0,2 0,2 0,1 -
Железная руда 0,10 0,3 6,25 2,5 90,0 - 0,15 - 0,7 - -
Плавиковый шпат 0,40 - 3,1 0,2 0,8 95,0 - 0,3 - 0,2 -
Магнезито-хромит 2,0 66,0 6,5 4,0 11,5 - - - - - 10,0
Магнезит 3,50 90,25 3,45 0,80 2,0 - - - - - -
Зола электродов 11,8 - 56,5 31,7 - - - - - - -
Шамот 0,7 0,3 62,0 35,0 2,0 - - - - - -

Таблица №3

Шихтовые материалы вносят, кг

Наименование Вес, кг С Si Mn P S
Лом углеродистый 0,07 0,20 0,32 0,038 0,041

Период плавления шихты.

Во время плавления в печь загружают 2,5% (от веса садки) извести, 0,5% шамотного боя и 1 % железной руды.

Во время плавления окисляются 20% остается углерода в металле Кремний. Угар кремния составляет 70%. Перейдет кремния в шлак 0,20*0,70=0,14 кг.; останется кремния в металле 0,20-0,14=0,06 кг.

Марганец. Угар марганца равен 50%. Перейдет марганца в шлак: 0,32*0,5=0,16 кг.

Фосфор. Угар фосфора составит 60%. Перейдет фосфора в шлак: 0,038*0,6=0,0228 кг.;

останется в металле:

0,038-0,0228=0,0152 кг.

Сера. Можно принять, что сера, содержащаяся в металле, во время плавления не выгорает; сера, вносимая коксом улетучивается.

Железо. Угар железа составит 2,0%. Перейдет в шлак и улетучивается в зоне электрических дуг 98,731 *0,02=1,974 кг.;

останется в ванне 98,731-1,974=96,757 кг.

Расчет кислорода, необходимого для окисления смесей металла в период плавления. Содержание закиси железа, растворенной в металле, определяют по приближенной формуле Феттерса и Чипмана:

[%С] * [%FeO]=O,O 124+0,05 [%С].

Таблиц№4.

Количество кислорода, необходимого для окисления примесей.

Элемент Окисляется, кг.
Углерод 0,134
Кремний 0,08
Марганец 0,16
Фосфор 0,0152
Железо 1,974
Железо 1,974
Всего: 4,3372

В металле, содержащем 1,2% С содержание растворенной закиси железа составит 0,06%.

Так как данные по формуле Феттерса завышены, то принимаем содержание кислорода в металле: 0,0018%. 0,0018*4,5=0,0072% FeO, т.е. приближенно 96*0,0072: 1 00=0,069 кг. FeO, для того потребуется: кислорода 0,0069* 16:72=0,0015 кг, железа 0,0069-0,0015=0,0054 кг. Общая потребность в кислороде 1,974+0,0015=1,9755 кг.

Во введенной железной руде содержится 0,90 кг Fе2О3или 0,27 кг кислорода и 0,63 кг железа.

2. Необходимо внести в металл, газообразного кислорода:

1,975-0,27=1,705.

3. Количество железа к моменту растворения составит:

98,731-1,974-0,0054+0,63=97,3 кг.

Состав металла в первой пробе по расплавлении: кг %

Кг %

С-О,536 0,545

Si-0,06 0,06

Мп-0,16 0,16

S-0,041 0,041

Р-0,0152 0,015

FeO-0,0089 0,007

Fe-97,382 99,172

98,201 100,00

Шлак периода плавления.

Поступает в шлак из металла, кг:

Si02 0,06*60:28=0,128

МnO 0,0152*142:62=0,034

Р2O5 0,0152* 142:62=0,034

FeO 1,974*0,12*72:56=0,304

2O3 1,974*0,03* 160: 112=0,084

Поступает в шлак с известью (кол-во извести 2,5 кг) кг:

CaO (2,5*92,0)/100=2,300

MnO (2,5*3,3)/100=0,082

SiO2 (2,5*2,5)/100=0,063

AL2O3 (2,5*1,0)/100=0,025

Fe2O3 (2,5*0,60)/100=0,015

P2O5 (2,5*0,1)/100=0,003

Поступает в шлак с рудой (количество железной руды 1 кг) кг:

CaO (1,0*0,10)/100=0,001

Mg (1,0*0,3)/100=0,003

SiO2 (1,0*6,25)/100=0,063

Al2O3 (1,0*2,5)/100=0,025

P2O5 (1,0*0,15)/100=0,002

Таблица №5.

Источник поступления окисла СаО MgO Si02 Аl2Оз FeO Fе20з МпО Р205 Сr20з Всего    
Металл - - 0,128 - 0,304 0,084 0,206 0,034 - 0,756
Известь 0,082 0,063 0,025 - 0,15 - 0,003 - 2,488
Шамот 0,003 0,002 0,310 0,175 - 0,010 - - - 0,500
Свод 0,002 0,066 0,006 0,004 - 0,012 - - 0,010 0,100
Падина и стены 0,022 0,541 0,021 0,005 - -,011 - - - 0,600
Железная руда 0,001 0,003 0,069 0,025 - - - 0,002 - 0,094
Итого кг 2,328 0,694 0,591 0,234 0,304 0,132 0,206 0,039 0,010 4,538
% 51,36 15,29 13,02 0,5 6,69 2,908 4,53 0,85 0,22 100,0

Fe2O3 (1,0*90,0)100=0,900 (Fe2O3 руда расходуется на окисление примесей).

Поступают в шлак с шамотным боем:

CaO 0,5*0,07=0,003

MgO 0,5*0,003=0,002

SiO2 0,5*0,62=0,310

Al2O3 0,5*0,35=0,175

Fe2O3 0,5*0,002=0,010

Окислительный период плавки.

Углерод (97*0,10)/100=0,097 кг к концу окислительного периода в металле

должно быть углерода приблизительно: 0,097 кг; выгорит 0,536 – 0,097 =

0,439

Марганец. К концу периода останется в металле приблизительно 0,12% Mn или (97*0,16)/100=0,156 кг;

Окислится 0,148-0,155=0,007 кг.

Кремний. При продувке кислородом практически окислится весь кремний, т.е. окислится 041 кг.

Фосфор. Считаем, что к концу окислительного периода в металле останется 0,015% P, или (97*0,015)/100=0,014 кг. окислится 0,015-0,010=0,005 кг.

Сера. Из металла удалено 0,01 кг. серы останется в металле 0,02 кг. серы.

Таблица №6.

Наши рекомендации