2. Материальный баланс
2.1 Определение угара элементов, количество кислорода и образующих продуктов окисления
Поступление углерода из футеровки может быть рассчитано с использованием соотношения:
где Qфут – расход футеровки на 100 кг металлической шихты.
ΔCфут=10,9*0,12/100=0,013%.
На основе опытных данных принимаем следующие доли продуктов окисления углерода: СО – 90%, СО2 – 10%.
В соответствии с данными табл.1 и принятыми условиями определим количество удаленных примесей за период продувки, расход кислорода и количество образующихся оксидов. Результаты представим в табл. 3.
Таблица 3
Количество удаленных примесей, расход кислорода и количество оксидов.
Количество удаленных примесей, кг |
Обр. оксиды |
Расход кислорода, кг |
Образуются продукты окисления, кг |
∆С=(4,323-0,05+0,013)*0,9=3,857 |
CO |
3,857·16/12=5,143
|
3,857+5,143=9 |
∆С=(4,323-0,05+0,013)*0,1=0,429 |
CO2 |
0,429·32/12=1,144 |
0,429+1,144=1,573
|
∆Si=0,491-0=0,491 |
SiO2 |
0,491·32/28=0,561
|
0,491+0,561=1,052
|
∆Mn=0,692-0,138 =0,554 |
MnO |
0,554·16/55=0,161 |
0,554+0,161=0,715
|
∆P=0,192-0,019=0,173 |
P2O5 |
0,173·80/62=0,223 |
0,173+0,223=0,396 |
∆Fe=0,5 |
Fe2O3 |
0,5·48/112=0,214 |
0,5+0,214=0,714 |
∆S=0,030-0,021=0,009 |
|
|
0,1 |
Всего: 6,094 |
Всего: 7,446 |
|
|
2.2 Определение расхода извести, веса и состава шлака
Образование шлака проходит за счет окисления железа и других примесей чугуна, разрушения футеровки, растворения футеровки, растворения шамотного боя и извести.
С целью определения расхода извести составим табл.4.
Расход комплексного флюса принимаем 1%
Таблица 4
Масса шлакообразующих материалов
Источники шлакообразующих |
Масса оксидов, кг |
|||||||||
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
FeO |
MnO |
CaO |
MgO |
P2O5 |
Cr3O3 |
S |
|
Чугун (табл. 3) |
1,052 |
0 |
0 |
0 |
0,715 |
0 |
0 |
0,396 |
0 |
0,009 |
Футеровка (табл. 2) |
0,0006 |
0 |
0,0012 |
0 |
0 |
0,0012 |
0,104 |
0 |
0 |
0 |
Комплексный флюс (табл. 2) |
0,203 |
0,121 |
0,107 |
0 |
0 |
0,429 |
0,340 |
0 |
0 |
0,00008 |
Игото: |
1,2556 |
0,121 |
0,1082 |
0 |
0,715 |
0,4302 |
0,444 |
0,396 |
0 |
0,0091 |
Для достижения необходимой степени обесфосфоривания металла к концу продувки желательно обеспечить основность шлака СаО/(SiO2+P2O5) не менее 3.
Из табл.4 находим содержание кислых оксидов:
SiO2+ P2O5=1,2556+0,396=1,6516.
Из соотношения СаО\1,6516 =3,0 находим необходимое количество в шлаке оксида кальция:
(CaO)=3,0*1,6516=4,9548 кг.
Из той же таблицы следует, что шлакообразующие материалы внесли в шлак 0,4302 кг СаО. Следовательно, необходимо ввести в конвертер 4,5246 кг СаО. В соответствии с табл. 2 известь содержит 93,9% СаО и 2% SiO2. Флюсующая способность извести при заданной основности шлака составит: 93,9-2·3=87,9%. Таким образом, расход извести составит:
Gu= 4,5246/0,879=5,1474 кг.
Во время продувки части извести в виде пыли и мелочи уходит из конвертера с газами. В первом приближении примем потери извести с этой частью в количестве 25%. Тогда в конвертер необходимо загрузить:
5,1474/0,75=6,8632 кг.
Потери извести 6,8632-5,1474=1,7158 кг.
Далее находим массу и состав шлака к концу продувки без оксидов железа. Опытные данные свидетельствуют о том, что содержание оксидов железа в шлаке зависит преимущественно от расстояния между нижним торцом кислородной фурмы и уровнем ванны в конвертере, от глубины проникновения струи кислорода в металл. С целью ускорения процесса шлакообразования и получения достаточной степени дефосфорации металла необходимо максимальное количество оксидов железа в шлаке, однако при этом получается максимальное потеря железа.
В связи с этим следует находить оптимальное содержание оксидов железа в шлаке в конце продувки.
Будем считать, что 10% (по массе) железа в шлаке достаточно для обеспечения выполнения поставленного условия.
Тогда имеем:
(Fe)=(Fe2O3)·112/160+(FeO)·56/72=10%.
Кроме того, принимаем содержание FeO в шлаке равным 10%. Таким образом, можно записать:
10=(Fe2O3)·112/160+10·56/72.
Из этого соотношения находим Fe2O3=3,2%. Следовательно, сумма содержания оксидов железа составит:
(FeO) + (Fe2O3) = 10+3,2=13,2%.
Далее определяем массу и состав шлака к концу продувки с помощью табл.5.
Масса шлака без оксидов железа составляет 8,4153 кг.
Масса (FeO) при этом составит:
(FeO) = [8,4153 /(100-13,2)]·10=0,970 кг.
Масса (Fe2O3) составит:
(Fe2O3)= [8,4153 /(100-13,2)]· 3,2=0,310 кг.
Включение этих величин в предпоследнюю строку табл.5 позволяет определить состав шлака.
Таблица 5
Масса и состав шлака к концу продувки
Источники шлакообразующих |
Масса оксидов, кг |
|||||||||
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
FeO |
MnO |
CaO |
MgO |
P2O5 |
S |
Сумма: |
|
Табл. 4 |
1,2556 |
0,121 |
0 |
0 |
0,715 |
0,4302 |
0,444 |
0,396 |
0,0091 |
|
Известь (табл. 2) |
0,1029 |
0,0515 |
0 |
0 |
0 |
4,8334 |
0,0515 |
0 |
0,0051 |
5,1474 |
Масса шлака без оксидов Fe: |
1,3585 |
0,1725 |
0 |
0 |
0,715 |
5,2636 |
0,4955 |
0,396 |
0,0142 |
8,4153 |
Масса шлака с окс-ми Fe: |
1,3585 |
0,1725 |
0,310 |
0,970 |
0,715 |
5,2636 |
0,4955 |
0,396 |
0,0142 |
9,6953 |
Состав шлака,%: |
14,012 |
1,779 |
3,197 |
10 |
7,375 |
54,29 |
5,111 |
4,084 |
0,146 |
100 |
SiO2= 2*5,1474/100= 0,1029 кг.
Остальные элементы рассчитываются подобно.