1.6 Восстановительный период

Количество шлака восстановительного периода определяем исходя из условий удаления серы.

В готовом металле должно содержаться 0,02% серы, т.е. необходимо удалить (S_уд):

S_уд=0,031-0,02=0,011%, или

S_уд= (98,74∙0,011)/100=0,011кг.

Примем коэффициент распределения серы (L_s) равным 20 [3, С.26]:

(S)=0,02∙20=0,4% серы,

тогда требуемое количество шлака восстановительного периода составит:

Для предварительного осадочного раскисления и доведения содержания марганца до нормы присаживаем силикомарганец марки СМn20 из расчёта получения в готовой стали 0,49 марганца.

усвоение марганца составляет 97% (η_Mn=97%).

Находим требуемое количество силикомарганца по формуле [3, С.9]:

Угар марганца не учитываем, т.к. при последующем раскислении шлака он восстановится.

При этом считаем, что 30% кремния из силикомарганца расходуется на раскисление металла, а 70% остаётся в металле.

Таким образом 0,589 кг силикомарганца внесут в металл кремния:

Соответственно на раскисление расходуется:

Раскисление шлака ведём порошками кокса и 75% -го ферросилиция.

Конечное раскисление стали будем проводить алюминием.

Расход кокса принимаем равным 0,02кг.

Расход порошкообразного ферросилиция определяем исходя из получения в готовой стали 0,36% кремния.

При этом считаем, что 50% кремния из ферросилиция расходуется на раскисление, а 50% - остаётся в металле, т.е. η_Si=50.

Тогда расход ферросилиция составит:

Это количество ферросилиция внесёт в металл кремния:

Столько же кремния ферросилиция (0,257кг) будет израсходовано на раскисление.

Присаживаемые ферросплавы внесут в металл следующее количество легирующих элементов (таблица10).

Таблица 10 – Количество легирующих элементов, внесённых в металл ферросплавами.

Наименование ферросплава	Наименование легирующих элементов
	Si	Mn
CMn20	0,1	0,405
ФС75	0,257	-
Итого	0,357	0,405

Рассчитаем состав и количество шлака восстановительного периода.

Ранее определили, что, исходя из условий десульфурации, общее количество шлака должно составлять 2,7кг.

Шлак восстановительного периода образуется:

1. Из остатка окислительного периода (ранее приняли, что его остаётся в печи 5%):

3,2378∙0,05=0,16кг.

2. Из пода и стен:

0,3+0,03=0,33кг.

3. Из свода:

0,03кг.

4. Из шлаковой смеси, присаживаемой в печь:

2,72-(0,16+0,33+0,03)=2,2кг.

На основании практических данных [3, С.27-28] принимаем, что в шлаковой смеси содержится:

- извести 75%, или 2,2∙0,75=1,65кг;

- плавикового шпата 15%, или 2,2∙0,15=0,33кг;

- шамотного боя 10%, или 2,2∙0,10=0,22кг.

Рассчитываем предварительный состав и количество шлака восстановительного периода.

Остаток шлака окислительного периода (5%) внесёт:

CaO =

SiO₂ =

MnO =

FeO =

MgO =

Al₂O₃ =

P₂O₅ =

Cr₂O₃ =

Fe₂O₃ = .

Стены и под внесут:

MgO =

CaO =

SiO₂ =

Свод внесёт

MgO =

SiO₂ =

Al₂O₃ =

Fe₂O₃ =

Cr₂O₃ = .

Известь внесёт:

CaO =

MgO =

SiO₂ =

Плавиковый шпат внесёт:

CaF₂ =0,33∙0,95=0,32кг

SiO₂ =

Шамотный бой внесёт:

SiO₂ =

Al₂O₃ =

Силикомарганец внесёт:

0,043 кг кремния, что даёт

Ферросилиций внесёт:

0,257кг кремния, что даёт

Таким образом имеем в шлаке:

CaO =0,0707+0,011+1,52=1,5602кг

SiO₂ =0,029+0,011+0,001+0,041+0,001+0,136+0,092+0,55=0,78кг

MnO = 0,012кг

FeO =0,015кг

MgO =0,027+0,298+0,019+0,055=0,399кг

Al₂O₃ =0,0028+0,001+0,077=0,0808кг

P₂O₅ = кг

Cr₂O₃ =0,0042+0,003=0,0072кг

CaF₂ =0,32кг

Fe₂O₃ =0,0004+0,003=0,0034кг

Полученные данные сведём в таблицу 11.

Таблица 11 – Предварительный состав и вес шлака восстановительного периода

Элементы	CaO	SiO2	MnO	FeO	MgO	Al2O3	P2O5	Cr2O3	CaF2	Fe2O3
Содержание, кг	1,602	0,78	0,012	0,015	0,399	0,0808	0,0014	0,0072	0,32	0,0034	3,23
Содержание, %	49,6	24,15	0,37	0,46	12,35	2,5	0,043	0,22	9,91	0,11	100

По формуле Феттерсона и Чипмана [3, C.29]:

находим, что в металле должно находиться:

или 0,014кг кислорода в пересчёте на 100% металла.

Считаем, что 40% кислорода металла, соединяясь с кремнием ферросилиция, дадут кремнезёма:

60% кислорода металла, соединяясь с алюминием, дадут глинозёма:

Считаем, что около 50% фтористого кальция реагирует с кремнезёмом по реакции:

2СаF₂+SiO₂=SiF₄+2CaO

В результате этой реакции

Образуется фтористого кремния:

0,3∙104/(2∙156)=0,11кг.

и весь он улетучивается.

На это расходуется кремнезема:

0,3∙60/(2∙156)=0,062кг

Образуется окиси кальция:

0,3∙56/(2∙78)=0,12кг.

В результате десульфурации по реакции:

СаО+FeS=CaS+FeO.

Образуется закиси железа:

0,011* .

* - такое количество серы надо удалить из металла в восстановительном периоде.

Образовавшаяся закись железа восстанавливается углеродом кокса. В результате этого образуется:

0,025∙56/72=0,019кг Fe

0,011∙72/32=0,025кг CaS

при этом расходуется:

0,025∙56/72=0,019кг СаО.

Восстановление элементов из закиси железа, закиси марганца, пятиокиси фосфора и окиси хрома при раскислении шлака не учитываем ввиду их незначительной величины.

Определяем окончательный вес и состав металла и шлака конца восстановительного периода.

Состав металла:

С=0,141+0,01*=0,241кг

* - С_в.п., считая на 100кг металла.

Mn=0,5кг;

Si=0,1+0,257=0,357кг;

P=0,014кг;

S=0,02кг;

Cr=0,045кг;

Fe=98,414+0,019=98,433кг.

Полученные данные сводим в таблицу 12.

Таблица 12 – Окончательный состав металла конца восстановительного периода

Элементы	C	Mn	Si	P	S	Cr	Fe
Содержание, кг	0,241	0,5	0,357	0,014	0,02	0,045	98,433	99,61
Содержание, %	0,24	0,5	0,36	0,014	0,02	0,045	98,81	99,989

Вес и состав шлака:

СаО =1,602+0,12-0,019=1,703кг;

=0,78+0,011-0,062=0,792кг;

MnO =0,012кг;

FeO =0,015кг;

MgO =0,399кг;

Al₂O₃ =0,0808кг;

P₂O₅ =0,00014кг;

Cr₂O₃ =0,0072кг;

CaF₂ =0,32/2=0,16кг

Fe₂O₃ =0,0034кг;

CaS =0,025кг.

Полученные данные сводим в таблицу 13.

Таблица 13 – Окончательный вес и состав шлака конца восстановительного периода

Элементы	CaO	SiO2	MnO	FeO	MgO	Al2O3	P2O5	Cr2O3	CaF2	Fe2O3	CaS
Содержание, кг	1,703	0,792	0,012	0,015	0,399	0,0808	0,0014	0,0072	0,16	0,0034	0,025	3,22
Содержание, %	52,89	24,60	0,37	0,47	12,39	2,51	0,043	0,224	4,97	0,11	0,78	100,038

Конечное раскисление проводим алюминием (0,1кг на 100кг металла).

Таким образом на проплавление 100кг шихты потребуется следующие количество материалов:

1. Лома углеродистого 50,43кг

2. ВСП 40,00кг

3. Чугуна марки ПЛ-2 9,57кг

4. Силикомарганца марки СМн20 0,589кг

5. Ферросилиция марки ФС75 0,447кг

6. Извести 2,0+0,745+0,345+1,65=4,74кг

7. Руды 2,0+1,69=3,69кг

8. Плавикового шпата 0,33кг

9. Шамотного боя 0,22кг

10. Кокса 0,020кг

11. Алюминия 0,100кг