2) Шлакообразование.

Шлак периода плавления образуется из извести, окатышей, составляющих разрушающейся футеровки ванны, свода и стен, оксидов, полученных при окислении компонентов металлической шихты.

а) Расчет компонентов, вносимых известью в шлак, кг:

В данном расчете ведем пересчет на FeO по формуле:

, (5)

где и - массы FeO и Fe₂O₃ соответственно, кг;

и - молекулярная масса железа в Fe₂O₃ и FeO соответственно;

и - молекулярные массы FeO и Fe₂O₃ соответственно.

В пересчете на FeO .

Кроме того, выделится в атмосферу за счет потерь от прокаливания:

кг (CO₂).

б) Расчет составляющих, поступивших в шлак из футеровки ванны ДСП.

Примерный расход магнезитового порошка на заправку печи (при механизированной заправке) определяем по формуле, кг/т:

72m₀^-0,294, (6)

где m₀ – масса садки печи, кг.

Расход магнезитового порошка равен: 7212000^-0,29412,0=66,94 кг.

Тогда магнезит внесет в шлак, кг:

, в пересчете на FeO

в) Расчет составляющих, поступивших в шлак из стенок и свода.

В сверхмощной печи применяются водоохлаждаемые стены и свод. В связи с этим расход магнезитохромитовой футеровки нижней части стен, центральной части и покрытия водоохлаждаемых панелей невелик. Примем суммарный расход магнезитохромитовых огнеупоров 1,5 кг/т стали, или 18 кг на всю садку. Тогда, разрушающаяся магнезитохромитовая футеровка внесет в шлак, кг:

, в пересчете на FeO

г) Поступлением в шлак золы электродов пренебрегаем в связи с низким содержанием золы в современных высококачественных графитовых электродах и их сравнительно не большим расходом (4…5кг/т стали). Принимаем, что за время плавления расходуется 4,5кг/т электродов, т.е. 54 кг. В электроде содержание углерода составляет 99%, тогда окисляется углерода:

кг.

Принимаем, что 70% углерода окисляется до {CO}, а 30% - до {CO₂}. Тогда образуется:

кг;

кг.

Количество кислорода, необходимого для окисления углерода составит:

кг;

кг.

Итого масса кислорода на окисление углерода равна 92,664 кг.

д) Расчет составляющих, поступивших в шлак из руды (окатышей).

Содержание FeO в шлаке, ориентировочно полагая, что шлак в печи в конце периода плавления должно быть 15,1%.

Определяем количество FeO в шлаке, ориентировочно полагая, что шлак в печи в конце периода составляет 5…7% от массы металла или

кг,

где 11629,754 – масса металла с учетом содержания кислорода, кг;

шлак составляет 6% от массы металла.

Определяем количество FeO в шлаке, учитывая, что содержание FeO в шлаке составляет ориентировочно 15,1 %

Это количество вносится известью, футеровкой, оксидами из металлической ванны и рудой. Известью, футеровкой и оксидами из металлической ванны в шлак внесено 2,592+1,183+1,863+59,906=65,544 кг FeO.

Тогда руда внесет 10,536 – 65,544= 39,822 кг FeO.

На образование такого количества FeO потребуется:

железа , кислорода 39,822 – 30,973=8,849 кг

ж) В период плавления в металл поступило 0,803 кг кислорода. Для определения необходимого кислорода, составляем баланс, кг:

• на окисление углерода – 43,328;

• на окисление кремния – 61,851;

• на окисление марганца – 13,098;

• на окисление хрома –0,957;

• на окисление титана –0,888;

• на окисление алюминия – 1,792;

• на окисление железа – 66,562;

• на образование FeO – 8,849;

• на насыщение металла –0, 803;

• на окисление электродов – 92,664.

Всего: 290,792.

Газообразный кислород окисляется по реакции:

y{O₂}+x[i]=(i_xO_y)

В данный период часть газообразного кислорода усваивается жидким металлом из печной атмосферы. А остальная часть поступает с железной рудой (окатышами). Скорость усвоения кислорода из воздуха на каждый квадратный метр площади печи на уровне откосов составляет величину порядка 10…30 кг/час. Если принять, что продолжительность периода составит 40 минут, то за это время усвоится кислорода кг.

Печная атмосфера.

Общая масса кислорода, усвоенного из воздуха, кг. Объем кислорода в воздухе:

м³.

Количество сопутствующего азота находим из условия, что объемное содержание кислорода в воздухе равно 21%, тогда,  м³.

Массовое содержание кислорода в воздухе 23%, тогда, кг.

Объем и масса воздуха:

м³;

кг.

Определим количество влаги, вносимой воздухом из следующих условий:

Влажность атмосферного воздуха

(6)

м³

Количество водяного пара в 1 м³ атмосферного воздуха _в.пара=0,013 кг/м³.

Масса влаги m_вл=V_влаж.в_в.пара=132,8650,013=1,727 кг.

Водяной пар реагирует с окисью углерода по реакции:

{H₂O}+{CO}={CO₂}+{H₂}

При этом образуется водород и углекислый газ в количестве:

кг;

кг.

Для этого необходима окись углерода в количестве:

кг.

Следовательно, железной рудой необходимо внести кислорода 290,792 – 36,617 = 254,175кг.

Для того, чтобы внести такое количество кислорода, необходимо израсходовать в период плавления железной руды

где 254,175– необходимо внести кислорода с железной рудой, кг;

27,7 – содержание кислорода в руде, %.

Руда, кроме кислорода, вносит железа

из них 39,822 кг остается в шлаке в виде FeO, следовательно, переходит в металл железа 571,663 – 39,822=531,841 кг.

Руда также вносит, кг:

Определение количества и состава газов в период плавления.

Таблица 7.10 – Количество и состав печного шлака до дефосфорации

В килограммах

Источник поступления	SiO2	CaO	MnO	åFeO	Cr2O3	Al2O3
Известь	2,880	211,200	0,000	2,592	0,000	1,920
Футеровка ванны	1,971	0,657	0,000	1,183	0,000	0,657
Футеровка стен и свода	1,170	0,360	0,000	1,863	1,800	0,720
Оксиды из металлич. ванны	115,971	0,000	46,498	59,906	2,425	3,808
Руда	48,174	0,918	0,000	39,822	0,000	37,622
Всего	170,166	213,135	46,498	105,366	4,225	44,727
Всего,%	27,647	34,629	7,555	17,119	0,686	7,267

Продолжение таблицы 7.10

Источник поступления	MgO	TiO2	P2O5	S	å
Известь	4,800	0,000	0,000	0,000	223,392
Футеровка ванны	6,110	1,314	0,000	0,000	11,892
Футеровка стен и свода	11,880	0,000	0,000	0,000	17,793
Оксиды из металлич. ванны	0,000	2,220	0,000	0,000	230,828
Руда	2,753	0,000	1,376	0,918	131,583
Всего	25,543	3,534	1,376	0,918	615,488
Всего,%	4,150	0,574	0,224	0,149	100,000

Таблица 7.15 – Баланс металла до дефосфорации

В килограммах

Элемент	Поступило с шихтой	Поступило с рудой	Перешло в шлак	Потери с газами	Содержится в металле	Содержится в металле, %
C	162,480	0,000	0,000	32,496	129,984	1,069
О	0,000	0,803	0,000	0,000	0,803	0,007
Si	54,120	0,000	54,120	0,000	0,000	0,000
Mn	64,320	0,000	36,019	9,005	19,296	0,159
P	6,792	0,000	0,000	0,000	6,792	0,056
S	4,440	0,000	0,000	0,000	4,440	0,037
Cr	17,280	0,000	1,659	0,415	15,206	0,125
Ni	10,860	0,000	0,000	0,217	10,643	0,088
Ti	1,332	0,000	1,332	0,000	0,000	0,000
W	4,440	0,000	0,000	0,000	4,440	0,037
Mo	2,220	0,000	0,000	0,000	2,220	0,018
V	1,560	0,000	0,000	0,000	1,560	0,013
Cu	19,800	0,000	0,000	0,000	19,800	0,163
Al	2,016	0,000	2,016	0,000	0,000	0,000
Fe	11648,340	531,841	46,593	186,373	11947,214	98,231
Всего	12000,000	532,644	141,739	228,506	12162,398	100,000