12. Методы расчета состава доменной шихты.

I. Метод Рамма-Похвиснева.

Научную базу для расчетов заложили работы А. Н. Рамма, который впервые объединил в одних уравнениях материальные и тепловые показатели и ввел понятие тепловых эквивалентов материалов. Похвиснев упростил методику расчета Рамма, сделав ее пригодной для единичных вычислений.

Для сравнения металлургической ценности железорудных материалов используется понятие «тепловых эквивалентов». Тепловой эквивалент того или иного материала — количество тепла, которое надо затратить в ДП для выплавки чугуна при использовании единицы этого материала. Знаки тепловых эквивалентов могут быть как отрицательными (для горючих материалов, так как они не потребляют, а выделяют тепло), так и положительными (для остальных материалов шихты).

Матсмагичсскк тепловой эквивалент каждого шихтового материа­ла предстаачяст собой сумму произведений содержаний элементов или оксидов на тепловые эквиваленты этих элементов и оксидов. В общем случае тепловой эквивалент любого шихтового материала

»0.AJ2O3 • % — ~ тепловые эквиваленты соответствующих оксидов и элементов, кДж/кг; Si0₂, А1₂0₃, S... - содержание соответствующих оксидов и элементов в данном шихтовом материале; n_s - коэффици­ент перехода серы в шлак; Zq - тепловые потери, кДж/кг С.

Материал, обладающий меньшим тепловым эквивалентом, имеет большую металлургическую ценность, так как требует для переплава меньшее количество тепла.

При известном химическом составе сырых материалов доменной плавки и известных показателях процесса можно определить расходные коэффициенты шихтовых материалов, в частности, кокса, железорудной смеси, флюса и марганцевой руды.

1. Составление уравнения по выходу чугуна из компонентов шихты.

Выход чугуна Ч — это величина, характеризующая количество чугуна (в кг), образующегося при плавке 1 кг данного материала. Выход чугуна определяют по элементам, содержание которых в чугуне зависит лишь от их содержания в шихте (железо, марганец, фосфор, мышьяк, медь и пр.); содержание других элементов (углерод, сера, кремний) определяется следующими условиями:

где Fc, Mn, Р - содержание соответствующих элементов в данном ма­териале, %; r|_Fe, Ti_Mn, т)р - коэффициенты перехода элементов в чу­гун; (Si], (С), |S) - содержание соответствующих элементов в чугуне,

Уравнение по выходу чугуна из компонентов шихты имеет вид:

•х + Чм.^у + Ч изв L = 100,

где Чр.см, Чм.р, Чизв — выход чугуна соответственно из рудной смеси, марганцевой руды и известняка.

Если заранее известен расход кокса, то в левую часть уравнения добавляют член Чк-k.

2. Составление уравнения баланса марганца.

Составление уравнения баланса марганца. Если из фактического ко­личества марганца, внесенного каждым компонентом шихты (Мпг|_Мп), вычесть требуемое его количество для поддержания нужно­го содержания марганца в чугуне ((Мп]ч), то получают избыток или недостаток марганца, внесенного каждым компонентом шихты (±Мп). Уравнение баланса марганца принимает вид

В случае заданного расхода кокса в левую часть уравнения (4.304) добавляют (±Мп_к)К. Баланс марганца рассчитываю! по следующей

RO - CaO + MgO - b (SiO, - — (Si] ч + А1,ОЛ,

28

где RO~ избыток или недостаток основных оксидов в данном компо­ненте шихты но сравнению с требуемым в конечном шлаке; (60/28) (Si)4 - количество кремнезема, необходимое для восстановле­ния заданного количества кремния в чугун.

(4.305)

Уравнение баланса основных и кислых оксидов имеет вид

р.см RO н.пУ ⁺ ю, 2 — О

Расход флюса на ошлакование: г' - ЛО_к/ЛО_м. = 7,99/51,81 - 0 а на ошлакование золы всего кокс: = г'К = 0,1542 К. Таким образом, получают систе 0,5586* + 0,2586у + 0,0053? = 10 -0,2393х + 20,7707>> = 0; -3,96дс - 23,26^+ 51,8U = 0,

решая которую получают расходы,

4) Расчет расхода кокса.

Для определения расхода кокса необходимо рассчитать тепловые эквиваленты материалов доменной шихты.

После этого получается так:

Общее уравнение для определения расхода кокса

где Р - расход рудной смеси, кг/100 кг чугуна; М - расход марганце­вой руды, кг/100 кг чугуна; И - расход известняка, кг/100 кг чугуна; I' - расход природного газа, м¹/100 кг чугуна;

Финальный штрих:

Общий расход известняка: 14,51 + 8,29 = 22,80 кг.

Полный выход чугуна составляет: 177,94 0,5586 + 2,05-0,2586 +

+ 22,800,0053 + 53,78-0,0275 = 101,527.

Расход рудной смеси: (177,94/101,527)100 = 175,27 кг.

Расход марганцевой руды: (2,05/101,527)100 = 2,02 кг.

Расход известняка: (22,80/101,527) 100 = 22,46 кг.

Расход кокса: (53,78/101,527)100 = 52,97 кг.

где вот эти 0,5586, 0,2586, 0,0053 и 0,0275 — это Ч (из п. 1).

II. Метод расчета Риста.

Основные допущения:

1. теплообмен в шахте печи завершен, а теплопотребность доменной плавки в целом определяется потреблением тепла в нижней зоне печи;

2. время пребывания шихтовых материалов в печи обеспечивается достижение равновесия между вюститом шихты (FeO) и газом-восстановителем;

3. отсутствие флюса в шихте;

4. металлизованное сырье в шихте не используется;

5. высшие оксиды железа восстанавливаются до вюстита непрямым путем;

6. косвенное восстановление протекает без поглощения или выделения тепла;

7. температура шихты и газа в химически резервной зоне заданы;

8. распределение тепловых потерь между верхней и нижней зонами теплообмена задано;

9. распределение процессов в верхней и нижней зонах теплообмена задано. (стр. 462, Вегман).