Технологический расчет шихты чугуна с содержанием кремния 0,5%
Для расчета принимается следующий состав: агломерата – 88%; окатышей – 12%; природного газа – 129 м3/тонну чугуна; кислорода – 28%; кокса – 435 кг/тонну чугуна; температура дутья - 1245◦С; температура колошникового газа - 180◦С; влажность дутья – 1%;
Для расчета выбираем технический анализ кокса из таблицы 1.
Таблица 1 - Технический анализ кокса
Состав |
A |
S |
V |
C |
Σ |
W |
Количество, % |
11,4 |
0,49 |
0,89 |
87,22 |
100 |
0,5 |
Углерод находится по формуле
C= 100-(A+S+V), (14)
где – А – зольность, %;
S – содержание серы, %;
V – содержание летучих, %.
C=100-(11,4+0,49+0,89) = 87,22%
Шихта рассчитывается на тонну передельного чугуна химического состава, приведенного в таблице 2.
Таблица 2 – Химический состав чугуна
Состав |
Si |
Mn |
P |
S |
C |
Fe |
∑ |
Количество, % |
0,5 |
0,15 |
0,08 |
0,03 |
4,47 |
94,77 |
100 |
Углерод находится по формуле
C=4,6-k*Si-k*S- k*P+k*Mn, (15)
где – k - коэффициенты материалов;
Si, S, P, Mn – содержание кремния, серы, фосфора и марганца в чугуне соответственно, %.
C=4,6-0,27*0,5-0,023*0,03-0,032*0,08+0,03*0,15=4,47%
Железо находится по формуле
Fe=100- Si- Mn- P- S- C, (16)
где – Si, Mn, P, S, C – содержание кремния, марганца, фосфора, серы и углерода в чугуне соответственно, %.
Fe=100-0,5-0,15-0,08-0,03-4,47=94,77%
Распределение элементов приводится в таблице 3.
Таблица 3 - Распределение элементов между чугуном, шлаком и газом
Элементы |
Чугун, % |
Шлак, % |
Газ, % |
Fe |
99,85 |
0,15 |
- |
Mn |
60,0 |
40,0 |
- |
S |
6,0 |
90 |
4,0 |
P |
100 |
- |
- |
Химический состав сырых материалов в таблице 4
Таблица 4 – Химический состав сырых материалов доменной плавки
Материал |
Fe |
Mn |
P |
S |
FeO |
Fe2O3 |
MnO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
SO2 |
P2O |
∑ |
Агломерат, % |
58,6 |
0,16 |
- |
0,01 |
14,6 |
67,49 |
0,21 |
7,5 |
0,32 |
8,68 |
1,1 |
- |
0,1 |
100 |
Окатыши, % |
65,79 |
0,06 |
0,04 |
0,01 |
0,35 |
93,59 |
0,06 |
4,51 |
0,42 |
0,62 |
0,37 |
0,01 |
0,07 |
100 |
Зола кокса, % |
7,5 |
- |
- |
0,4 |
- |
10,71 |
0,15 |
51,7 |
29,36 |
4,9 |
2,58 |
0,6 |
- |
100 |
Расчет гематита, оксида железа в окатышах и золе кокса:
Fe2O3 агл= (58,6- (14,6*56/72)) *160/112=67,49%
Fe2O3 окат= (65,79- (0,35*56/72)) * 160/112=93,59%
Fe2O3 з.к.= 7,5*160/112=10,71%
На одну тонну чугуна перейдет железа:
1000*94,77/100=947,7кг
Всего вносится железа золой кокса:
435*7,55/100*11,4/100=3,719кг
Содержится железа в железорудной части:
58,6*88/100+65,79*12/100=59,46%
Вносится железа агломератом и окатышами:
947,7-3,719=943,981 кг
Расход агломерата и окатышей составляет:
943,981*100/59,46=1587,59 кг
Расход агломерата составляет:
1587,59*88/100=1397,08 кг
Расход окатышей составляет:
1587,59*12/100=190,511 кг
Баланс по железу
Приход с агломератом:
1397,08*58,6/100=818,68 кг
С окатышами:
190,511*65,79/100=125,31 кг
С золой кокса:
435*11,4/100*7,55/100=3,71 кг
Итого:
∑ 947,7 кг
Расход
Переходит в чугун:
947,7∙
=
946,279 кг
Переходит в шлак:
947,7∙
=
1,421 кг
Итого:
∑ 947,7 кг
При этом образуется закись железа в шлаке:
1,421*72/56=1,827 кг
Баланс по марганцу
Приход с агломератом:
1397,08*0,16/100=2,235 кг
С окатышами:
190,511*0,06/100= 0,114 кг
Всего: 2,235+0,114=2,349 кг
Расход
Переходит в чугун:
2,349*60/100=1,409 кг
Переходит в шлак:
2,349*40/100=0,94 кг
Всего: 1,409+0,94= 2,349 кг
При этом образуется закись марганца в шлаке:
0,94*71/55=1,213 кг
Определяется расход золы кокса на одну тонну чугуна:
435*11,4/100=49,59 кг
Содержание шлаковых оксидов в шихте приведено в таблице 5.
Таблица 5 – Содержание шлаковых оксидов в шихте
Материал |
Расход Кг/т чугуна |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
||||||
% |
кг |
% |
кг |
% |
кг |
% |
Кг |
||||
Агломерат |
1397,08 |
7,5 |
104,781 |
0,32 |
4,47 |
8,68 |
121,266 |
1,1 |
15,367 |
||
Окатыши |
190,511 |
4,51 |
8,592 |
0,42 |
0,8 |
0,62 |
1,181 |
0,37 |
0,704 |
||
Зола кокса |
49,59 |
51,7 |
25,638 |
29,36 |
14,559 |
4,9 |
2,429 |
2,58 |
1,279 |
||
Итого |
|
|
139,011 |
|
19,829 |
|
124,876 |
|
17,35 |
||
Перейдет кремния в чугун:
1000*0,5/100=5 кг
Для восстановления 5 кг кремния требуется оксид кремния
5*60/28=10,714 кг
Перейдет кремнезема в шлак:
кг
Для ошлакования 128,297 кг кремнезема требуется оснований (CaO + MgO):
кг
Баланс по сере
Приход серы
С окатышами:
кг
С золой кокса:
кг
Итого:
∑ 1,759 кг
Расход серы
Переходит в шлак:
1,583кг
Переходит в чугун:
кг
Переходит в газ:
кг
Итого:
∑ 1,758 кг
Для ошлакования 1,583 кг серы требуется оснований по реакции
FeS + CaO → FeO + CaS↓ (17)
кг
При этом образуется сульфит кальция в шлаке (CaS):
кг
Баланс по фосфору
Приход фосфора
С окатышами:
кг
Расход фосфора
Весь фосфор 0,076 кг переходит в чугун.
Все расчеты сводим в таблицу 6.
Таблица 6 – Сводная таблица чугуна и шлака.
Материал |
Расход кг/т |
Состав шлака |
FeO |
MnO |
CaS |
∑ |
Составляющие чугуна |
Si |
C |
∑ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
Fe |
Mn |
P |
S |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
% |
кг |
% |
кг |
% |
кг |
% |
кг |
|
|
|
|
% |
кг |
% |
кг |
% |
кг |
% |
кг |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Агломерат |
1397,08 |
7,5 |
104,781 |
0,32 |
4,47 |
8,68 |
121,266 |
1,1 |
15,367 |
|
|
|
|
58,6 |
818,68 |
0,16 |
2,23 |
|
|
0,01 |
0,13 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Окатыши |
190,511 |
4,51 |
8,592 |
0,42 |
0,8 |
0,62 |
1,181 |
0,37 |
0,704 |
|
|
|
|
65,79 |
125,33 |
0,06 |
0,11 |
0,04 |
0,076 |
0,01 |
0,019 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Зола кокса |
49,59 |
51,7 |
25,638 |
29,36 |
14,559 |
4,9 |
2,429 |
2,58 |
1,279 |
|
|
|
|
7,5 |
3,71 |
|
|
|
|
0,4 |
0,198 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
∑ |
|
|
139,011 |
|
19,829 |
|
124,876 |
|
17,35 |
|
|
|
|
|
947,74 |
|
2,34 |
|
0,076 |
|
0,357 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Переходит в шлак, кг |
|
|
128,297 |
|
19,829 |
|
122,876 |
|
17,35 |
1,827 |
1,213 |
6,232 |
297,624 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Переходит в шлак, % |
|
43,1 |
|
6,16 |
|
47,29 |
|
5,83 |
|
0,61 |
0,41 |
2,1 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Переходит в чугун, кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
947,7 |
|
1,409 |
|
0,0762 |
|
0,105 |
0,5 |
50,2098 |
1000 |
|||||||||||||||||||||
Переходит в чугун, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
94,77 |
|
0,1409 |
|
0,00762 |
|
0,0105 |
|
0,05 |
5,02098 |
100 |
|||||||||||||||||||||
Определяем металлургические свойства шлака:
CaO
+ MgO
+ SiO2
+ Al2O3
=
CaO
+ MgO
=
Al2O3
=
SiO2
=
Температура плавления шлака: 1500℃
Теплота плавления шлака: 400 ккал
Вязкость шлака при 1500 ℃ – 8 пуаз;
Вязкость шлака при 1400 ℃ – 15 пуаз
Шлак неустойчивый.
Проверяем основность шлака:
Серопоглотительная способность:
Расход на одну тонну чугуна с учетом выноса влаги и пыли приведен в таблице 7.
Таблица 7 – Расход на одну тонну чугуна с учетом выноса влаги и пыли
Материал |
Расход на тонну чугуна |
Вынос колошниковой пыли |
Вынос влаги |
Расход с учетом влаги и выноса пыли |
||
% |
кг |
% |
кг |
|||
Агломерат |
1397,08 |
2,1 |
29,338 |
- |
- |
1426,418 |
Окатыши |
190,511 |
1,6 |
3,048 |
2,3 |
4,381 |
197,94 |
Кокс |
435 |
1,1 |
4,785 |
0,5 |
2,175 |
441,96 |
Сумма |
|
|
37,171 |
|
6,556 |
|
Вес коксовой подачи составляет 15000 кг.
Переводной коэффициент составит:
кг
Вес компонентов в шихте составит:
Агломерат:
кг
Окатыши:
кг
Рудная нагрузка на тонну чугуна составит:
кг