12. Складання матеріального балансу плавки до розкислення

Для складання матеріального балансу плавки до розкислення маємо всі дані, які зводимо до таблиці 2.17.

Таблиця 2.17 – Матеріальний баланс плавки до розкислення.

Надійшло		Одержано
Матеріал	Маса, кг	Матеріал	Маса, кг
Чавун рідкий (див. п. 2.1.2)	79,6	Рідкий метал (див. п. 2.1.9)	91,223
Сталевий скрап (див. п. 2.1.2)	19,443	Шлак (див. п. 2.1.8)	11,183
Міксерний шлак *)	0,561	Гази (див. табл. 2.16)	8,152
Забруднення скрапу *)	0,149	Fe2O3 диму (див. П. 2.1.9)	1,857
Окалина скрапу (див. табл. 2.14)	0,248	Викиди та винос металу (див. п. 2.1.9)	1
Руда залізна *)	0,600	Корольки заліза у шлаці (див. п. 2.1.9)	0,895
Плавиковий шпат *)	0,200		114,31
Боксит *)	0,4
Вапно (див. п. 2.1.3)	6,514
Футеровка *)	0,250
Дуття (див. п. 2.1.10)	6,35	Нев’язка	0,005
Разом:	114,315	Разом:	114,315

*⁾витрату матеріалів див. у табл. 2.4.

Нев’язка % (допустимо до 0,03%).

13. Розрахунок розкислення сталі

Таблиця 2.18 – Угар елементів розкислювачів.

Тип сталі	Варіант розкислення	Вміст вуглецю у металі [%С]к	Угар елементів, %
			С	Mn	Si
Кипляча	FeMn	до 0,10 0,11…0,16 0,17 та більше	20…25 17…22 14…18	25…30 20…25 15…20	60…70 55…60 50…55
Спокійна	FeMn та богатим FeSi	до 0,10 0,11…0,16 0,17 та більше	17…22 15…20 12…16	20…25 15…20 12…16	25…30 20…25 15…20

У зразковому розрахунку для одержання сталі марки 20 (див. вихідні дані) у якості розкислювачів застосовуємо феромарганець, феросиліцій та алюміній. Склад розкислювачів наведений у таблиці 2.19.

Таблиця 2.19 – Склад розкислювачів

Найменування розкислювача	Вміст елементів, %
	С	Si	Mn	P	Al	Fe	∑
Феромарганець Феросиліцій Алюміній	6,50 0,18 -	1,00 45,40 -	74,00 0,40 -	0,35 0,08 -	- - 99,0	18,15 53,94 1,00	100 100 100

Визначаємо середньозважений вміст елементів у придатній сталі:

;

де 0,45; 0,75 та 0,18; 0,38 – межі коливання вмісту відповідно марганцю та кремнію у придатній сталі, % (див. табл. 2.1).

Необхідно ввести до металу для одержання середньозваженого його складу:

марганцю – Δ[%Mn] = [%Mn]_сер – [%Mn]_к = 0,66 – 0,184 = 0,476%;

кремнію – Δ[%Si] = [%Si]_сер – [%Si]_к = 0,36 – 0 = 0,36%;

де [%Mn]_к = 0,184 і [%Si]_к = 0 – вміст у металі перед розкисленням відповідно марганцю і кремнію, % (див. табл. 2.8).

Для визначення витрати розкислювачів (феромарганцю і феросиліцію) скористуємося формулою:

,

де М_розк – кількість присаджує мого до металу розкислювача, кг; Δ[%m] – кількість елементу, яку необхідно ввести до металу для одержання його середньозваженого вмісту у придатній сталі, %; - кількість рідкого металу наприкінці продувки (перед розкисленням), кг (див. табл. 2.17); в – вміст розкислюю чого елемента у розкислювачі, % (див. табл. 2.19); а – угар елемента розкислювача, % (див. табл. 2.18).

У даному розрахунку (спокійна сталь, вміст вуглецю у металі перед розкисленням [С]_зал = 0,38 %) приймаємо такий угар елементів розкислювачів: вуглецю – 15%; марганцю – 14%; кремнію – 18% від введеної кількості.

Підставляючи відомі величини до формули для визначення витрати розкислювачів, отримуємо:

витрата феромарганцю:

кг;

витрата феросиліцію:

Для даного розрахунку приймаємо витрату алюмінію 0,4 кг/т, тоді на 100 кг металошихти витрачається 0,04 кг алюмінію. Вважаємо, що весь алюміній окислюється повністю.

Визначаємо угар і засвоєння елементів, що вносяться розкислювачами (табл. 2.20, 2.21, 2.22). При цьому вважаємо, що фосфор і залізо розкислювачів повністю переходять до металу.

Таблиця 2.20 – Угар та засвоєння елементів феромарганцю.

Елемент	Кількість елементів феромарганцю, кг
	усього	окислюється	Залишається у металі
С
Si
Mn
P		0
Fe		0
Разом:

Таблиця 2.21 – Угар та засвоєння елементів феросиліцію.

Елемент	Кількість елементів феросиліцію, кг
	усього	окислюється	Залишається у металі
С
Si
Mn
P		0
Fe		0
Разом:

Таблиця 2.22 – Угар та засвоєння елементів алюмінію.

Елемент	Кількість елементів феросиліцію, кг
	усього	окислюється	Залишається у металі
Al
Fe		0
Разом:

У таблицях 2.20; 2.21; 2.22 величини 6,5; 1; 74 і т.д.; 0,18; 45,4; 0,4 і т.д.; 99; 1 – вміст відповідних елементів у феромарганцю, феросиліцію та алюмінії, % (див. табл. 2.19); 15, 18, 14 і 100 – прийняті у розрахунку угари вуглецю, кремнію, марганцю і алюмінію, %.

Визначаємо витрату кисню на окислення елементів, що внесені до металу розкислювачами, і кількість утворених оксидів (табл. 2.23). При цьому припускаємо, що весь вуглець окислюється до СО.

Таблиця 2.23 – Витрата кисню та кількість оксидів.

Елемент	Окислюється елементів (кг), що внесені *)				Оксид	Витрата кисню, кг	Маса оксиду, кг
	FeMn	FeSi	Al	усього
C	0,0066	0,0002	-	0,0068	СО	0,009	0,016
Si	0,0014	0,0801	-	0,0815	SiO2	0,093	0,175
Mn	0,0757	0,0005	-	0,0762	MnO	0,022	0,098
Al	-	-	0,0396	0,0396	Al2O3	0,035	0,075
Разом:

*⁾див. табл. 2.20, 2.21 та 2.22.

Звичайно спостережувану концентрацію кисню, що розчинений у металі наприкінці плавки (до розкислення) і знаходиться під шлаками із вмістом 16…20% (FeO + Fe₂O₃) з основністю 2,5…3,5 при температурі ванни 1660…1650 ^○С, знаходимо за формулою Г.Н. Ойнкса:

,

звідки

%

або

кг,

де [%С]_к = 0,38 – вміст вуглецю у металі перед розкисленням, %; [%О]_к – вміст кисню, що розчинений у металі, перед розкисленням, %; - кількість кисню, що розчинений у металі, перед розкисленням, кг; 91,223 – кількість рідкого металу наприкінці продувки (перед розкисленням), кг (див. табл. 2.17).

Надійде кисню з атмосфери на окислення елементів розкислювачів:

кг,

де - сумарна витрата кисню на окислення елементів, що вноситься розкислювачами, кг (див. табл. 2.23).

Вихід рідкої сталі після розкислення (у ковші) дорівнює:

кг,

де - вихід рідкого металу наприкінці продувки (перед розкисленням), кг (див. табл. 2.17); - кількість елементів, що внесена феромарганцем, кг (див. табл. 2.20); - кількість елементів, що внесена феросиліцієм, кг (див. табл. 2.21); - кількість кисню, що розчинений у металі, кг.

Вихід шлаку:

кг,

де - сумарна кількість оксидів, що утворюються при розкисленні, кг (див. табл. 2.23); - кількість оксиду вуглецю, що утворюється при розкисленні, кг (див. табл. 2.23).

Складаємо матеріальний баланс розкислення (табл. 2.24).

Таблиця 2.24 – Матеріальний баланс розкислення плавки.

Надійшло		Одержано
Матеріал	Маса, кг	Матеріал	Маса, кг
Рідкий метал (див. табл. 2.17)	91,223	Сталь рідка	92,608
Феромарганець	0,682	Шлак	0,348
Феросиліцій	0,882	Гази – СО (див. табл. 2.23)	0,016
Алюміній	0,04
Кисень з атмосфери	0,145
Разом:	92,972	Разом:	92,972