2. Балансовое уравнение основности шлака.

Недостаток основных окислов в одних компонентах шихты должен быть компенсирован избытком основных окислов в других компонентах, т.е. алгебраическая сумма избытков и недостатков основных окислов в составляющих шихты должна быть равна нулю.

(±RO_рс)∙М_рс + (±RO_жр)∙М_жс + (±RO_к)∙М_к + (±RO_д)∙М_д + (±RO_пут)∙М_пут = 0

где (±RO_рс) – избыток или недостаток основных оксидов в рудной смеси, массовая доля, %; (±RO_жр) – избыток или недостаток основных оксидов в железной руде, массовая доля, %; (±RO_к) – избыток или недостаток основных оксидов в коксе, %; (±RO_д) – избыток или недостаток основных оксидов в добавках, %; (±RO_пут) – избыток или недостаток основных оксидов в ПУТ, %;

Содержание свободных оснований ± RO, т. е. избыток или недостаток оснований, в рассматриваемом компоненте шихты (а также во вдуваемом твердом топливе) может определяться различным образом в зависимости от того, как задана в расчете основность шлака:

• при расчете по отношению b_шл =

± RO = CaO + MgO – b_шл · (SiO₂ – ∙[Si]∙Ч + Al₂O₃)

• при расчете по отношению b_шл =

± RO = CaO + MgO – b_шл ∙ (SiO₂ – ∙[Si]∙Ч)

• при расчете по отношению b_ШЛ =

± RO = CaO – b_шл ∙ (SiO₂ – ∙[Si]∙Ч)

где b_шл – заданная основность шлака, ед.; CaO, MgO, SiO₂, Al₂O₃ – содержание оксидов в компонентах шихты, % (или кг/100 кг компонента); ∙[Si]∙Ч – количество кремнезема, которое будет израсходовано на восстановление требуемого количества кремния в чугун, кг/100 кг компонента .

3. Балансовое уравнение тепловых эквивалентов компонентов шихты и топлива.

Тепловой эквивалент того или иного материала представляет собой количество тепла, которое нужно затратить в доменной печи для выплавки чугуна при использовании единицы (1 кг или 1 м³) этого материала. Принято считать, что тепловые эквиваленты горючих материалов доменной плавки (кокс, природный газ, ПУТ и др.) имеют отрицательный знак (так как они не потребляют тепло в доменной печи, а сами выделяют его), а тепловые эквиваленты прочих материалов - положительный знак.

Общее балансовое уравнение имеет вид:

q_рс. ∙ X + q_жр. ∙ Y – q_к ∙ Z + q_д ∙ Д – q_пут ∙ M_пут – q_пг ∙ V_пг = 0

где q_рс, q_жр, q_к, q_д, q_пут, q_пг - тепловые эквиваленты рудной смеси, железной руды, кокса, добавок, ПУТ и природного газа

Тепловой эквивалент зависит от химсостава компонентов, условий плавки (сорт чугуна, основность шлака, температура и состав дутья и колошникового газа, унос тепла продуктами плавки и др.). Математически тепловой эквивалент каждого шихтового материала представляет собой сумму произведений содержаний элементов или окислов на тепловые эквиваленты этих элементов и окислов.

Тепловой эквивалент любого шихтового материала можно представить в виде:

q_м = q_SiO ∙SiO₂ + q_{Al O} ∙Al₂O₃ + q_CaO∙CaO + q_MgO∙MgO + q_S∙S∙η_S + q_P∙P + + q_Mn(MnO)∙Mn_MnO + q_{Mn(MnO )}∙Mn_MnO + q_{Mn(Mn O )}∙Mn_{Mn O} + q_{Mn(Mn O )}∙Mn_{Mn O} + q_Mn ∙Mn_мет + q_{Mn(MnCO )}∙Mn_MnCO + q_{Mn(MnSiO )}∙Mn_MnSiO + q_Fe(FeO)∙Fe_FeO + q_{Fe(Fe O )}∙Fe_{Fe O} + q_{Fe(FeCO )}∙Fe_FeCO + q_Fe ∙Fe_мет + q_{Fe(Fe SiO )}∙Fe_{Fe SiO} + q_CO ∙CO2 + q_{H O} ∙H₂O_гидр + q_[Si] + . . . – (q_C – Z_C)∙C

где q_SiO , q_{Al O} , q_CaO, q_MgO, q_S, q_P и т.д. – тепловые эквиваленты отдельных элементов и окислов, кДж/кг ; SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, S и т.д. – содержание элементов и окислов в шихтовом материале, доли ед.; η_S – коэффициент перехода серы в шлак, д.ед.; Z_С – тепловые потери, кДж/кг С.