1.5 Окислительный период

Принимаем, что в окислительный период окисляется:

- C = C_оп = 0,3 % (по абсолютной величине);

- Si = 100 %

- Mn = 60 %

- Сr = 50 %

Для обеспечения концентрации фосфора в готовом металле [Р]_г.м.=0,02% рассчитываем количество шлака окислительного периода.

Подлежит удалению из металла: 0,024 – 0,02 = 0,007% фосфора.

Для удаления фосфора при нарастающей температуре металла требуется основность шлака 2,5 – 3 и обновление его (шлак стекает через порог).

Учитывая эти условия, принимаем среднее содержание пятиокиси фосфора в шлаке равным 0,6% (по данным практики это содержание может достигать 2%).

Количество шлака рассчитываем по формуле [3, С.20]:

где: М_ш – количество шлака, кг;

Р_уд – количество удаляемого фосфора, %;

(Р₂О₅) – концентрация пятиокиси фосфора в шлаке, %;

М(Р₂О₅) – молекулярный вес пятиокиси фосфора;

М(Р₂) – молекулярный вес фосфора.

Для нашего случая:

М_ш=0,004/0,6∙142/62∙100=1,527кг.

Раньше приняли, что шлак периода плавления удален из печи на 80% (20% остается в печи), что составляет:

3,487∙0,2=0,305кг.

Тогда общий вес шлака окислительного периода будет:

1,527+0,305=1,832кг.

Рассчитаем процессы, идущие в окислительном периоде, и сведем в таблицу 7.

Таблица 7 – Процессы, идущие в окислительном периоде

Окисление компонентов в	Кол-во окисленных компонентов, кг.	Количество оксидов перешедших в шлак, кг.	Потребность в FeO, в окислительный период, кг.
[C] + (FeO) = {CO} + [Fe]	C = 0,3	-
[Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe]
[Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2[Fe]
2[Cr] + 3(FeO) = (Сr2O3) + 3[Fe]
2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) = (4CaO*P2O5) + 5[Fe]

= 2,815

Шлак окислительного периода будет формироваться из следующих источников:

Шлак периода плавления (20%) внесет, кг:

CaO =

SiO₂ =

MnO =

FeO =

MgO =

Al₂O₃ =

P₂O₅ =

Cr₂O₃ =

Магнезитовый кирпич и порошок внесут: 0,07 + 0,3 = 0,37 кг магнезита, или:

MgO =

CaO =

SiO₂ =

Футеровка свода внесет 0,07 кг магнезитохромита, или:

MgO =

SiO₂ =

Al₂O₃ =

Fe₂O₃ =

Cr₂O₃ =

Рассчитаем потребность в извести.

Чтобы определить количество присаживаемой в печь извести принимаем основность шлака CaO/SiO₂ = 2,5, а сумму CaO+MgO+MnO = 65% [3, С.22]

Закись марганца вноситься:

- шлаком периода плавления - 0,06 кг;

- окисляющимся марганцем - 0,18 кг;

= 0,24 кг

Окись магния вносится:

- шлаком периода плавления – 0,116 кг;

- магнезитовым кирпичом и порошком – 0,334 кг;

- магнезитохромитом свода - 0,046 кг;

- извести внесет (если обозначить её за х) - х * 0,033кг;

= 0,496 + 0,033 * х кг.

Окись кальция вноситься:

- шлаком периода плавления - 0,371 кг;

- магнезитовым кирпичом и порошком - 0,013 кг;

- известью - х * 0,92кг;

= 0,384 + 0,92 * х кг.

На долю суммы CaO + MgO + MnO приходится от всего шлака 65%, или:

Зная общий вес смеси, найдем количество присаживаемой извести:

0,953х = 0,71; х =0,745 кг.

Известь внесет в шлак:

MgO = 0,745* 0,033 = 0,025 кг.

CaO = 0,745* 0,92 = 0,685 кг.

SiO₂ = 0,745* 0,025 = 0,019 кг.

Рассчитаем потребность в железной руде.

Потребность в FeO для окисления элементов металла составляет 2,815 кг (таблица 7)

При плавке сталей с содержанием углерода от 0,2 % до 1,0 % шлаки содержат FeO от 7% до 17 %, что обеспечивает достаточно хорошее удаление фосфора [3, С.23].

Примем содержание FeO в шлаке = 12%(по заданию)

Тогда весовое количество FeO в шлаке будет:

Таким образом, для окисления элементов металла и поддержания в шлаке требуемого содержания FeO потребуется ввести в печь:

1,832+0,220=2,052 кг FeO

В пересчете на Fe₂O₃ по реакции

(FeO)_{жел. руды.} + Fe = Fe₂O₃

потребуется кг Fe₂O₃

Если учесть, что содержание Fe₂O₃ в железной руде составляет 90%, то потребность в руде составит

Железная руда внесет в шлак:

FeO = 0,220 кг

SiO₂ =

Al₂O₃ = 1,69

Рассчитаем потребность в кремнеземе:

В шлаке имеем:

CaO = 0,371 + 0,013+0,685 = 1,069 кг.

Раннее мы приняли, что основность шлака CaO/ = 2,5, тогда в шлаке необходимо иметь:

1,0,69/2,5 = 0,427 кг SiO₂.

Определяем содержание кремнезема в шлаке.

Кремнезем вноситься в шлак:

- остатком шлака периода плавления - 0,129 кг

- окисляющимся кремнием металла - 0,297 кг

- магнезитовым порошком и кирпичом - 0,013 кг

- магнезитохромитовым сводом - 0,004 кг

- известью - 0,019кг

- железной рудой - 0,106 кг

= 0,565 кг.

Следовательно, в шлаке имеется избыток кремнезема в количестве

0,565-0,427 = 0,138кг

Добавим это количество кремнезема и сохраним основность на уровне 2,5 необходимо добавить в шлак кальция:

CaO = 2,5 ∙ 0,138 = 0,345кг.

Или в пересчете на известь:

0,345/0,92 = 0,375 кг

Это количество извести внесет в шлак:

CaO = 0,345 кг

MgO = 0,375 ∙ 0,033 = 0,012 кг

SiO₂ = 0,375 ∙ 0,025 = 0,0094кг

Используя данные таблицы 7 и последующих расчетах, определим состав и количество шлака окислительного периода и сведем их в таблицу 8.

CaO = 0,371 + 0,013 + 0,685 + 0,345 = 1,414 кг.

SiO₂ =0,297+0,129 + 0,013 + 0,004 + 0,019 + 0,106 + 0,0094 = 0,577кг

MnO = 0,18 + 0,06 = 0,24 кг

FeO = + 0,220 = 0,4297 кг

MgO = 0,116+ + 0,334 + 0,046 + 0,025 + 0,012 = 0,533 кг

Al₂O₃ = 0,0108 + 0,003 + 0,042 = 0,056 кг

Сr₂O₃ = 0,073 + 0,0052 + 0,007 = 0,0852 кг

Fe₂O₃ = 0,008 кг

P₂O₅ = 0,023 + 0,0046= 0,0276 кг

Таблица 8 – Состав и количество шлака окислительного периода

Элементы	CaO	SiO2	MnO	FeO	MgO	Al2O3	P2O5	Cr2O3	Fe2O3
Содержание, кг	1,414	0,577	0,24	0,297	0,533	0,056	0,0276	0,0852	0,008	3,2378
Содержание, %	43,67	17,82	7,41	9,17	16,46	1,73	0,85	2,63	0,25	100

Используя данные таблиц 6 и 7, определим состав металла конца окислительного периода и сведём результаты в таблицу 9.

С = 0,441-0,3=0,141кг;

Mn =0,237-0,14=0,097кг;

Si = 0,1388-0,1388=0кг;

Р = 0,024-0,001=0,014кг;

S = 0,0306-0,0=0,0306кг;

Cr = 0,099-0,05=0,045кг;

Fe = 98,414кг.

Таблица 9 – Состав и количество металла конца окислительного периода

Элементы	C	Mn	Si	P	S	Cr	Fe
Содержание, кг	0,141	0,097	0	0,014	0,0306	0,045	98,414	98,74
Содержание, %	0,143	0,098	0	0,014	0,031	0,046	99,67	99,998