39

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ»

им. проф. И.Г. КАЗАНЦЕВА

А.С. Харитонов, В.М. Бакланский

«МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И РАСЧЕТЫ

КОНВЕРТЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ЭВМ»

(учебное пособие для студентов специальностей 8.090401)

Мариуполь

ПГТУ – 2000

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ»

им. проф. И.Г. КАЗАНЦЕВА

«МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И РАСЧЕТЫ

КОНВЕРТЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ЭВМ»

(учебное пособие для студентов специальностей 8.090.401)

Утверждено

на заседании кафедры металлургии

стали, протокол № ___8____

от «__6___» ___апреля_____ 2000 г.

Мариуполь

ПГТУ – 2000

УДК 669.184. 244.66:51

«Математическая модель и расчеты конвертерных процессов на ЭВМ». (для студентов специальностей – 8.090401 / составили: Харитонов А.С., Бакланский В.М. – Мариуполь: ПГТУ, 2000. – 38 с.

В пособии содержатся статическая модель конвертерной плавки и программы расчетов материального и теплового балансов плавки, состава металла, шлака в конце продувки, расхода материалов на плавку заданной массы и расходных коэффициентов материалов на тонну жидкой стали при различных вариантах технологии плавки (без подогрева и с подогревом лома, при комбинированной продувке кислородом сверху и инертным газом через донные фурмы) и контрольные примеры расчетов.

Предназначается для использования студентами специальностей 8.090.401 при курсовом и дипломном проектировании.

Составили: А.С. Харитонов, канд. техн. наук,

профессор

В.М. Бакланский, ст. научн.сотр.

Ответственный за выпуск

заведующий кафедрой П.С. Харлашин, докт. техн. наук,

профессор

1. Исходные положения

При разработке алгоритмов и программы расчета материального и теплового баланса использованы следующие исходные положения:

• статическая модель конвертерной плавки;

• сбалансированность приходной и расходной части теплового баланса, что позволяет определить доли в шихте чугуна и лома;

• термодинамический метод определения концентраций марганца, фосфора и серы в конце продувки, исходя из уравнений констант равновесия;

• возможность расчета при различных вариантах технологии продувки – кислородом сверху, комбинированной с подачей кислорода сверху и инертного газа через донные фурмы;

• возможность определить температуру подогрева лома, если при заданном расходном коэффициенте чугуна тепловой баланс плавки отрицательный, т.е. с недостатком тепла для нагрева металла до заданной температуры; это достигается за счет изменения блок-схемы алгоритма расчета.

2. Математическая модель плавки

Математическая модель расчета разработана для плавки с верхней и комбинированной продувкой инертным газом через донные фурмы. Расчет ведется на 100 кг металлошихты (чугун + лом).

2.1. Материальный баланс плавки

Количество примесей, внесенных металлошихтой, % (кг):

С_ших' = 0,01  ( М_ч  С_ч + М_л  С_л ) (2.1)

Si_ших' = 0,01  ( М_ч  Si_ч + М_л  Si_л ) (2.2)

Mn_ших' = 0,01  ( М_ч  Mn_ч + М_л  Mn_л ) (2.3)

P_ших' = 0,01  ( М_ч  P_ч + М_л  P_л ) (2.4)

S_ших' = 0,01  ( М_ч  S_ч + М_л  S_л ) (2.5)

SiO₂  В_к – СаО

М_изв = –– =

Ф_изв

= { В_к  [ 2,14  Si_ших + 0,01  ( М_пл.шп  SiО_2пл.шп + М_ф  SiО_2ф + М_р  SiО_2р +

+ М_м.шл  SiО_2м.шл + М_з.л  SiО_2з.л )] – 0,01  ( М_пл.шп  СаО_пл.шп + М_р  СаО_р +

+ М_ф  СаО_ф + М_м.шл  СаО_м.шл + М_з.л  СаО_з.л )} / 0,01  ( СаО_изв – SiО_2изв  В_к ). (2.6)

Содержание окислов железа в шлаке:

( FeO)_к = 1,25 + 4  В_к + 0,3 / С_ост + 10^–6  t_к.м (2.7)

( FeO )_к = 0,0667  ( FeO )_к (2.8)

( Fe₂O₃ )_к = ( FeO )_к – ( FeO )_к (2.9)

Ориентировочный расход лома (М_л' ):

М_мет' = 100 – [( С_ших' – С_ост ) + Si_ших' + 0,8  Mn_ших' + 0,9  Р_ших' + Fe_пот ], (2.10)

где: Fe_пот – потери железа (4%).

Преобразуем эту формулу и определим ориентировочный расход лома (принято, что М_мет' = 90 % от массы чугуна и лома):

100 – М_мет' – [ С_ч – С_ост + Si_ч' + 0,8  Mn_ч + 0,9  Р_ч + 4 ]

М_л' = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– (2.11)

0,01  ( С_л + Si_л + 0,8  Mn_л + 0,9  Р_л ­– С_ч – Si_ч – 0,9  Р_ч )­­

Ориентировочное количество шлака ( М_шл^' ):

М_шл' = 100  [ ( 2,14  Si_ших' + 1,032  Mn_ших' + 2,06  Р_ших' ) +

+ 0,01  ( М_р  (m)_р + М_пл.шп  (m)_пл.шп + М_м.шл  (m)_м.шл + М_ф  (m)_ф +

+ М_изв  (m)_изв + М_з.л  (m)_з.л ) / [ 100 – ( FeO )_к (2.12)

Отметим, что в уравнении (2.12) используется ориентировочный расход лома.