Оттекті-конвертерлік балқытудың үрлеу режимі

Үрлеудің негізгі параметрлері болып табылады:

- Үрлеудің қарқындылығы I, м³/мин –уақыт бірлігінде оттегінің шығынын сипаттайды.

- меншікті қарқындылық i_уд = I/G, м³/тмин,

мұндағы G – конвертердің сыйымдылығы.

- Оттегі қысымы. Бұл көрсеткіш жоғары болғаны абзал, себебі бұл кезде үрлеудің кинетикалық энергиясы көбейеді және оттегі өткізетін құбырлардың қимасы кішірейеді. Қазіргі заманғы конвертерлік цехтарда оттегі қысымы 1,4 – 2,0 МПа (14 – 20 атм.) құрайды.

- Үрлеудегі оттегі мөлшері. Әдетте бұл көрсеткіш 99,2 – 99,9% шектерде болады. Үрлеудегі оттегі мөлшері неғұрлым жоғары болса, болаттағы азот соғұрлым аз болады.

1-мысал.

Үрлеуге кететін жалпы оттегі шығыны (О₂) 15 тыс. нм³ құраған. Үрлеу ұзақтығы () 15 мин. Конвертер сыйымдылығы 300 т. Үрлеудің қарқындылығын және меншікті қарқындылығын анықтау.

.

i_уд = I/G = .

Өздігінінен шешуге арналған есептер

1- тапсырма. Конвертер сыйымдылығы (G) 250 т. Оттегінің меншікті шығыны (qO₂) 55 м³/т. Үрлеу ұзақтығы () 15 мин. Үрлеудің қарқындылығын және меншікті қарқындылығын анықтау.

2- тапсырма. Конвертер сыйымдылығы 300 т. Үрлеудің қарқындылығы 800 м³/мин. Үрлеудің меншікті шығыны 50 м³/т. Үрлеу ұзақтығын анықтау.

3- тапсырма. Үрлеудің қарқындылығы 900 м³/мин. Меншікті қарқындылығы 2,57 м³/тмин. Үрлеудің меншікті шығыны 55 м³/т. Конвертер сыйымдылығын және үрлеу ұзақтығын анықтау.

4 - тапсырма. Оттегінің меншікті шығыны 55 м³/т құрады. Үрлеудің ұзақтығын табу, егер үрлеудің қарқындылығы 800 м³/мин болса. Конвертердің сыйымдылығы 250 т.

Конвертерлік балқытудың материалдық балансын есептеу

Есептеуді жеңілдету үшін материалдық баланс 100 кг металл шихтасына жүргізіледі. Шихтаны есептеу оттексіздендірушілерді, әкті және басқада компоненттердің қажетті шығындарын анықтау мақсатымен жүргізіледі. Бұдан өзге, шихта балқытудың соңында металл мен қождың мөлшерін және құрамын, сонымен қатар шихтаның қоспаларының кемуін және оларды тотықтыруға қажетті оттегі шығынын анықтауға мүмкіндік береді. Болаттың берілген құрамын алу үшін оттексіздендіруді (легірлеуді) есептеуді жүргізеді.

Есептеуге арналған алғашқы мәліметтер.6.2.1-кестеде келтірілген.

6.2.1-кесте

Металл құрамы

аты	C	Si	Mn	P	S	Кол-во
Шойын	4,00	0,80	1,50	0,20	0,05	78
Скрап	0,25	0,10	0,50	0,04	0,04	22
Оттексіздендіруге дейінгі болат	0,10	-	0,10	0,03	0,03

6.2.2-кесте

Материалдар құрамы

Аты	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Fe2O3	Cr2O3	H2O	CO2
Әк	2,0	86	2	2	-	-	2	6
Боксит	20	4	-	52	18	-	6	-
Футеровка	5	2	70	3	8	12	-	-

Есепті жүргізу үшін отқа төзімділердің шығығын 0,2 – 0,4% шектерде немесе орташа алғанда конвертердің сыйымдылығына байланысты 2 – 4 кг/т болатқа таңдаған дұрыс. Төменгі шекара сыйымдылығы үлкен конвертерлерге жатады.

Футеровканың есебін садка массасынан 0,3% тең деп қабылдаймыз.

Техникалық оттегі 99,5% О₂ және 0,5% N₂ тұрады.

22% скрапты және 78% шойынды өңдеу жағдайында шихтаның орташа құрамын анықтайық, %:

С Si Mn P S

Шойын қосады………………..3,120 0,624 1,170 0,156 0,039

Скрап қосады………………..0,055 0,022 0,110 0,009 0,009

­_____________________________________

Орташа құрамы……………..3,175 0,646 1,280 0,165 0,048

Оттексіздендіруге дейінгі болат……… 0,1 - 0,1 0,02 0,025

Ваннадан 100 кг шихтаға қоспалар шығарылады, кг:

С…………………..3,175 – 0,100  0,9 = 3,085

Si………………….. 0,646

Mn…………………1,280 – 0,100  0,9 = 1,190

P……………………0,165 – 0,020  0,9 = 0,147

S……………………0,048 – 0,025  0,9 = 0,026

Fe (түтінге)………… 1,500

________________________

Қоспалардың кемуі 6,594,

мұндағы 0,9 – болат шығысы.

Ваннаны оттегімен үрлегенде 10% күкірт SO₂ дейін жанады, яғни 0,003 кг күкірт тотығады деп қабылдаймыз.

Қоспаларды тотықтыруға кететін оттегі шығыны көміртегі СО₂ дейін және 90% СО дейін тотыққанда 10% құрайды:

Оттегі шығыны, кг: Тотық массасы, кг:

С  СО₂…………0,308  32 : 12 = 0,821 СО₂ ……………….1,129

С  СО………….2,777  16 : 32 = 3,703 СО……………….. 6,480

Si  SiO₂………..0,646  32 : 28 = 0,738 SiO₂……………… 1,384

Mn  MnO………1,190  16 : 55 = 0,346 MnO…………….. 1,536

P  P₂O₅…………0,147  80 : 62 = 0,190 P₂O₅……………… 0,337

S  SO₂………….0,003  32 : 32 = 0,003 SO₂………………. 0,006

Fe  Fe₂O₃………1,500 48 : 112 = 0,643 Fe₂O₃ (в дым)……. 2,143

____________________ _________

6,444 13,015

Қожға 0,026 – 0,003 = 0,023 кг күкірт ауысады. Күкірт қожға ауысқанда 0,011 кг оттегі бөлінеді, сондықтанда оттегі шығыны 6,444 – 0,011 = 6,433 кг құрайды.

Әк шығынын қожда 3,5 негізділікті алу үшін СаО және SiO₂ баланс бойынша анықтаймыз. Қож жасауға боксит шығынын 0,6^ кг қабылдаймыз. Әк шығындарын у арқылы белгілейміз,кг.

Соңғы қождағы СаО мөлшері, кг, төмендегілерден алынады:

футеровка………………….0,3  0,02 = 0,006

боксит……………………. 0,6  0,04 = 0,024

әк……………………. 0,86 у

_________________________

0,030 + 0,86 у.

Соңғы қождағы SiO₂ мөлшері, кг, төмендегілерден алынады:

металл

шихта…………………….. 1,384

футеровка………………….0,3  0,05 = 0,015

боксит……………………. 0,6  0,02 = 0,120

әк……………………. 0,02 у

__________________________

1,519 + 0,02 у.

СаО және SiO₂ орнына олардың мәндерін қоямыз және әктің шығынын анықтаймыз:

бұдан

у = 6,692 кг.

6.2.3-кестеден определим составляющие шлака.

6.2.3-кесте

Қож құраушылар, кг

Қайнар көздері	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Cr2O3	S	MnO	P2O5	Fe2O3
Металл шихта	1,384	-	-	-	-	0,023	1,536	0,337	-
Футеровка	0,015	0,006	0,210	0,009	0,036	-	-	-	0,024
Боксит	0,121	0,024	-	0,312	-	-	-	-	0,108
Әк	0,134	5,754	0,134	0,134	-	-	-	-	-
БАРЛЫҒЫ	1,654	5,784	0,344	0,455	0,036	0,023	1,536	0,337	0,132
 Бокситте тағы 0,035 кг Н2О болады.  Әкте 0,143 кг Н2О және 0,402 кг СО2 болады.

Бірінші жуықтауда, металды жоғарыдан оттегімен үрлеу кезінде қождағы темір тотықтарының мөлшері мартен қожындағыдай болады: 13% FeO және 4% Fe₂O₃. Онда FeO және Fe₂О₃ қож тотықтарының массасы 83%, ал темір тотықтарынсыз қож массасы 10,169 кг тең болады.

Қож массасы

L_ш = 10,169 : 0,83 = 12, 252 кг.

Қождағы темір тотықтарының массасы

12,252 – 10,169 = 2,083 кг,

соның ішінде 1,593 кг FeO және 0,490 кг Fe₂О₃.

осылайша, қож құрамы болады

SiO₂ CaO MgO Al₂O₃ Cr₂O₃ S MnO P₂O₅ Fe₂О₃ FeO 

кг....1,654 5,784 0,344 0,455 0,036 0,023 1,536 0,337 0,490 1,593 12,252

%.....13,49 47,26 2,80 3,70 0,29 0,18 12,53 2,75 4,0 13,0 100

Темір тотығады, кг:

Fe₂О₃ дейін ………………..0,490 – 0,132 = 0,358

FeО дейін…………………. 1,593

Металдан қожға темір түседі

1,593  56 : 72 + 0,358  112 : 160 = 1,239 + 0,251 = 1,490 кг.

Болаттың шығысы тең

100 – 6,594 – 0,5 – 1,0 – 1,490 = 90,416 кг,

мұндағы 6,594 – қоспаның кемуі, кг;

0,5 –корольков түрінде қожда қалып қойған темір мөлшері, кг;

1,0 –тастандылармен темірдің шығындары, кг;

1,49 қождағы темір тотықтарын түзуге темірдің кемуі, кг.

Темірді оттексіздендіруге оттегі қажет

(1,593 – 1,239) + (0,358 – 0,251) = 0,354 + 0,107 = 0,461 кг.

Қоспаларды тотықтыруға қажетті барлық оттегі

6,433 + 0,461 = 6,894 кг.

95%-пайызға сіңірілгенде техникалық оттегі қажет

6,894  22,4 / (0,995  0,95  32) = 5,105 м³.

1 т садкаға техникалық оттегі шығыны 51,05 м³/т.

Азот мөлшері

5,105  0,005 = 0,025 м³, немесе 0,031 кг.

Сіңірілмеген оттегі мөлшері

(5,105 – 0,025)  0,05 = 0,254 м³, немесе 0,363 кг.

Техникалық оттегі массасы тең

6,894 + 0,031 + 0,363 = 7,288 кг.

Алынатын газдардың мөлшері мен құрамы 6.2.4-кестеде келтірілген.

6.2.4-кесте

Құраушылар	Мөлшері
	кг	м3	%
СО2	0,402 + 1,129 = 1,531	0,779	12,10
СО	6,480	5,184	80,30
Н2О	0,035 + 0,134 = 0,169	0,210	3,26
О2	0,363	0,254	3,93
N2	0,031	0,025	0,38
SO2	0,006	0,002	0,03
БАРЛЫҒЫ:	8,580	6,454	100,00

ОТТЕКСІЗДЕНДІРУГЕ ДЕЙІНГЕ БАЛҚЫТУДЫҢ МАТЕРИАЛДЫҚ БАЛАНСЫ

Түскені, кг: Алынғаны, кг:

шойын……………..78,000 болат……………..90,416

скрап……………..22,000 корольков………. .0,500

боксит……………..0,600 төгінділер………….1,000

әк……………..6,692 қож……………..12,252

футеровка………….0,300 газдар……………….8,580

техникалық Fe₂O₃ (түтінде)……...2,143

оттегі………….7,288 _______

________ 114,891

114,880 Невязка………… – 0,011

______________________

114,880