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
Fе2O3 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.