2. Розрахунок киснево-конвертерної плавки

1. Розрахунок матеріального балансу

Розрахунок проводиться на 100 кг метало шихти.

1. Попереднє визначення витрати сталевого скрапу

Розрахунок витрати скрапу виконується за формулою:

_{, кг/100 кг шихти}

де М_скр – витрати скрапу, кг/100 кг металошихти; – загальна кількість тепла, що виділяється при повному окисленні всіх домішок чавуну, ккал/100 кг; t_рід, t_мет – відповідно температура рідких чавуну та металу наприкінці продувки, ^○С; М_шл, М_мет – кількість шлаку та металу, кг/100 кг металошихти; [С]_зал – залишковий вміст вуглецю у металі (наприкінці продувки), %.

Хімічне тепло чавуну можна знайти за рівнянням:

, ккал/100 кг,

де [С]_рід, [Si]_рід, [Mn]_рід, [P]_рід – вміст відповідних домішок (вуглецю, кремнію, марганцю та фосфору) у чавуні, %; 3000, 6430, 1680, 4720 – теплові ефекти реакцій окислення зазначених домішок, ккал/кг.

[С]_зал = [C]_сер = (0,33 + 0,43)/2 = 0,38 %

де [C]_сер – середній вміст вуглецю у придатній сталі.

У нашому випадку:

, ккал/100 кг

Тоді:

кг (%).

2. Визначення кількості домішок, що внесені металевою часткою шихти

Маса чавуну, що заливається до конвертера:

М_рід = 100 – М_скр, кг (%) або

М_рід = 100 – 19,84 = 80,16 кг (%)

У чавуновізний ківш потрапляє міксерний шлак. Його кількість (а) може коливатися в дуже широких межах.

У зразковому розрахунку ця величина прийнята рівною 0,7% від маси чавуну. Таким чином, дійсна кількість чавуну, що залитий до конвертера, дорівнює:

кг (%)

Дійсну кількість металобрухту слід визначити з урахуванням забруднень, що вносяться сталевим скрапом, та окалини на його поверхні. Забрудненість сталевого скрапу коливається у широких межах (0,5…2,0% від маси скрапу). Для оборотного скрапу вона дорівнює 0,5…1,5%. Приймаємо забрудненість сталевого скрапу (b) рівною 0,75%. Кількість окалини у сталевому скрапі (c) змінюється у межах 1,0…1,5% від маси скрапу. Для зразкового розрахунку приймаємо с = 1,25%.

Тоді дійсна кількість металобрухту, що завантажується до конвертера, дорівнює:

кг (%)

Кількість домішок, що внесені металевою часткою шихти, наведена у таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 – Кількість домішок, що внесені металевою часткою шихти

Вносять	Вміст елементів у металошихті, %
	C	Si	Mn	P	S
Чавун (81,295 кг)
Скрап (17,769 кг)
Разом:	3,441	0,711	0,515	0,080	0,037

де 4,12; 0,72; 0,42; 0,083 і 0,037 – вміст C, Si, Mn, P і S у чавуні, % (див. табл. 2.1); 0,28; 0,30; 0,50; 0,019 і 0,019 – вміст C, Si, Mn, P і S у скрапі, % (див. табл. 2.1).

3. Визначення витрати шлакоутворювальних матеріалів на 100 кг метало шихти

а) Витрата міксерного шлаку (М_м.шл):

кг/100 кг шихти,

де а – витрата міксерного шлаку, що дорівнює 0,7% від маси чавуну, який заливається.

б) Забруднення, що вносяться сталевим скрапом (М_забр):

кг,

де b – забруднення сталевого скрапу, що складають 0,75% від маси скрапу.

в) Витрата бокситу (М_б) та плавикового шпату (М_пл.шп).

Для отримання активного вапняного шлаку необхідної основності і рідкотекучості в якості розріджувачів звичайно застосовується плавиковий шпат і (дуже рідко) боксит.

Витрата розріджувачів звичайно складає:

плавикового шпату – 0,2…0,6%;

бокситу – 0,5…1,0%;

Якщо ж одночасно застосовуються обидва розріджувача, тоді витрата кожного з них відповідно зменшується.

Для зразкового розрахунку передбачається, що розрідження шлаку проводиться частково плавиковим шпатом і частково бокситом, витрату яких приймаємо рівним:

М_пл.шп = 0,2кг; М_б = 0,4кг

г) Витрата футеровки (М_ф).

В залежності від складу чавуну, марки сталі, що виплавляється, та її температури наприкінці продувки, а також матеріалу футеровки, форми та об’єму конвертера, режиму продувки та інших параметрів плавки витрата футеровки коливається у широких межах – приблизно від 1,4 до 3,6 кг/т сталі, що складає 0,15…0,40% від маси металошихти. У зразковому розрахунку витрату футеровки приймаємо рівною 0,25% (0,25 кг на 100 кг металощихти).

д) Витрата вапна (М_вап).

Необхідна кількість вапна при переробці звичайного переробного чавуну визначається основністю кінцевого шлаку (В_к), кількістю кремнезему (∑SiO₂), що вноситься усіма шихтовими матеріалами (крім вапна) і футеровкою, та флюсуючою здатністю вапна (Ф_вап) з рівняння:

, кг,

де ∑СаО – кількість оксиду кальцію, що вноситься всіма шихтовими матеріалами (крім вапна) і футеровкою, кг; Ф_вап – флюсуючи здатність вапна, кг СаО/кг вапна.

В залежності від вмісту шкідливих домішок (S і Р) у металошихті та вимог, які пред’являють до вмісту цих домішок у придатній сталі, а також інших умов проведення плавки, основність кінцевого шлаку (В_к), яка виражена співвідношенням (%СаО) до (%SiO₂) у шлаці, звичайно складає 2,5…3,5 (частіше 2,8…3,2). У зразковому розрахунку основність кінцевого шлаку прийнята рівною 3,0 (В_к = 3).

Флюсуюча здатність вапна визначається за формулою:

, кго СаО/кг вапна,

де (%СаО)_вап та (%SiO₂)_вап – вміст відповідно СаО та SiO₂ у вапні, % (див. табл. 2.2)

Для даного розрахунку:

кг СаО/кг вапна

Вноситься СаО та SiO₂ всіма шихтовими матеріалами (крім вапна) і футеровкою конвертера (табл. 2.4).

Таблиця 2.4 – Кількість СаО та SiO₂, що вноситься всіма шихтовими матеріалами (крім вапна) і футеровкою конвертера

Джерело	Витрата матеріалу на 100 кг металошихти, кг	Вноситься, кг
		SiO2	CaO
Окислення Si металошихти до SiO2	0,711		-
Руда залізна	0,6
Боксит	0,4
Плавиковий шпат	0,2
Футеровка	0,25
Джерело	Витрата матеріалу на 100 кг металошихти, кг	Вноситься, кг	Вноситься, кг
		SiO2	CaO
Міксерний шлак	0,561
Забруднення сталевого скрапу	0,149
Разом:	0,561	∑SiO2 = 2,204	∑СаО = 0,228

де 0,639 – кількість кремнію, що вноситься металошихтою, кг (див. табл. 2.3); 0,6; 0,4; 0,2; 0,25; 0,573; 0,136 – витрати матеріалів, кг (див. вихідні дані та п. 2.1.3.).

Визначаємо витрату вапна:

кг.