Расчет конвертерной плавки для различных марок стали. Методические указания к курсовой работе студентов, обучающихся по дисциплине «Теория и технологи

0,5∙0,7962 = 0,390 кг (%, на 100 кг металлошихты).

5) Загрязненность металлического лома должна быть не более 1,5% от массы лома. В расчете принимаем загрязненность лома 1%, что составит

1*0,218 = 0,218 кг (%, на 100 кг металлошихты).

Химический состав материалов приведен в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав материалов

11

2.Материальный баланс

2.1.Расчет среднего состава металлошихты

*Масса лома без загрязнений: 20,38 – 0,218 = 20,162 кг (%)

**Сср=79,62.0,046+20,162 .0,15=3,638+0,030 = 3,668 кг

2.2. Расчет количества примесей, удаленных из ванны

Выход жидкого металла после продувки колеблется от 88 до 93%. В

расчете принимаем выход жидкого металла равным 92,0%. Количество удаленных примесей составит, кг (по формуле: C = Cср.сост. - %ж.м.∙Cп. продувки):

2.3. Расчет количества кислорода на окисление примесей металлошихты и

количества образующихся при этом окислов, кг

12

2.4. Расчет количества CaO и SiO2 из материала

2.5. Расчет количества извести

Для получения принятой основности (В = 3,5) в шлаке необходимо иметь (СаО) в количестве, кг:

МCaO = ∑SiO2*B = 1,515∙3,5 = 5,302 кг.

Агломерат, футеровка, миксерный шлак и загрязнение лома вносят

0,268 кг СаО.

Поэтому известь должна внести в шлак СаО, кг:

5,302 – 0,268 = 5,034 кг.

Флюсующая способность одного килограмма извести:

Степень усвоения извести колеблется от 75 до 95%. В расчете принимаем

- 85%. Тогда расход извести с учетом ее усвоения и флюсующей способности составит, кг:

5,034/(0,855∙0,85) = 6,926 кг.

Часть извести растворится в шлаке (85%), кг:

6,926∙0,85 = 5,887 кг.

При расплавлении из извести перейдут в газовую фазу СО2 и Н2О, содержание которых в извести соответственно равно 3,5 и 0,5% (см. табл. 3):

13

5,887∙0,035 = 0,206 кг газа СО2; 5,887∙0,005 = 0,029 кг газа Н2О.

В расчете принимаем, что неусвоенная известь (15% от общего количества) будет вынесена отходящими газами (9%) и останется в шлаке в виде твердых кусочков (6%). Тогда:

6,926 ∙0,09 = 0,623 кг вынесено с газами;

6,926 ∙0,06 = 0,415 кг твердые кусочки.

Не растворившиеся твердые кусочки извести при нагреве выделяют СО2 и Н2О, кг:

0,415∙0,035 = 0,014 кг газа СО2; 0,415∙0,005 = 0,002 кг газа Н2О.

После перехода СО2 и Н2О в газовую фазу в шлаке останется, кг: 5,887 – 0,206 – 0,029 = 5,652 кг растворенной извести;

0,415 -0,014 – 0,002 = 0,399 кг твердые кусочки.

2.6. Расчет количества и состава шлака

Содержание окислов железа в шлаке зависит от способа продувки,

концентрации углерода после продувки и пр. В расчете принимаем содержание

(FеО) равным 13% и (Fе2Оз) - 4,0%.

Тогда масса шлака без окислов железа будет составлять

100 - 13 - 4 = 83%.

Количество окислов, внесенное шихтовыми материалами и футеровкой в шлак, рассчитано в табл. 5.

14

Таблица 5

Масса окислов в шлаке, кг

Источник окислов

Масса шлака без окислов железа равна: 8,579 кг (83% общей массы).

Общая масса шлака составит: 8,579/0,83 = 10,336 кг.

Масса окислов железа в шлаке составит: 10,336 – 8,579 = 1,757 кг, в том числе: 1,757∙13/17 = 1,344 кг, FeO (13%);

1,757∙4/17 = 0,413 кг, Fe2O3 (4%).

Химический состав шлака после продувки

Фактическая основность шлака (% СаО)/ (SiO2): 55,27/15,79 = 3,5.

Коэффициент распределенности серы: ηs = (%S)/[%S]: 0,154/0,021 = 7,3.

В материальный баланс берется общая масса шлака с учетом твердых не растворившихся кусочков извести, из которых выделились СО2 и Н2О:

10,336 + 0,399 = 10,735 кг.

15

2.7.Расчет выхода жидкого металла

Вконце продувки начальная масса металлической шихты (100 кг)

уменьшается на следующие величины: загрязнение лома (0,218 кг, п. 1.8),

удаленные из металлошихты примеси (4,663 кг, п. 2.2), а также окислившиеся до FеО и Fе2О3 железо; переход железа в «бурый дым»; корольки металла в шлак; выносы и выбросы металла из конвертора.

В расчете в конечном шлаке содержится 13% (1,344 кг) FеО и 4% (0,413

кг) Fе2О3. В том числе FеО и Fе2О3 перешло в шлак из агломерата, загрязнения лома, футеровки (см. табл. 5). Таким образом от окисления железа получено:

1,344 – 0,069 = 1,275 кг FeO; 0,413 – 0,344 = 0,069 кг Fe2O3.

Переход железа из металла в шлак составит:

1,275∙56:72 +0,069∙112:160 = 0,991 + 0,048 = 1,039 кг.

Потери железа с отходящими газами (т.н. «бурый дым») составляет 0,5...

1,0%.

В расчете принимаем, 0,7%.

Выносы металла неизбежны до начала образования шлака. Потери металла с ними не превышают 1,0%. В расчете принимаем 0,5%.

Выбросы металла не являются неизбежными и колеблются от 0 до 3,0% и

более. В расчете принимаем 0,6%.

Количество корольков металла в шлаке можно рассчитать, используя следующую зависимость:

В расчете при С = 0,06% количество корольков 2,2% от массы шлака:

10,735∙0,022 = 0,236 кг.

Тогда выход жидкого металла составит:

100-0,218-4,663-1,039-0,700-0,500-0,600-0,236 = 92,044 кг.

16

2.8. Расчет количества дутья

Согласно расчету, на окисление примесей металлической шихты приходится 6,341 кг кислорода (п. 2.3). Для окисления железа до (FеО) и

(Fе2О3) потребуется кислорода (п. 2.7):

1,275 + 0,069 – 1,039 = 0,305 кг.

Для окисления железа до Fе2О3, переходящего в «бурый дым»,

потребуется кислорода (п. 2.7)

0,700∙48:112 = 0,300 кг.

В материальном балансе учитывается масса окисла в «буром дыме», т.е. 0,700+0,300=1,000 кг. Всего потребляется кислорода

6,341 + 0,305 +0,300 = 6,946 кг.

В расчете принимаем чистоту кислорода 99,5% и степень усвоения его металлом 98%. Тогда расход технического кислорода составит:

6,946:0,995:0,98=7,123 кг или 7,123∙22,4:32 = 4,986 м3 на 100 кг металлошихты.

Количество неусвоенного кислорода

7,123∙0,02∙0,995 = 0,141 кг или 0,099 м3.

Количество азота из технического кислорода составит

7,123∙0,005 = 0,035 кг или 0,025 м3.

При комбинированной продувке (процесс типа LВЕ) расходуется:

0,002...0,100 м3/т.мин инертного газ, что составляет 0,5... 1,7 м3/т.

В расчете принимаем продувку аргоном в количестве 1 м3/т. Тогда на

100 кг металлошихты расходуется 0,1 м3 аргона или 0,1/22,4*40 = 0,179 кг.

2.9. Расчет количества и состава отходящих газов

Согласно расчету, в газовую фазу поступает СО2 от окисления углерода шихты 1,991 кг (п. 2.3), из растворившихся и твердых кусочков извести соответственно 0,206 и 0,014 кг (п. 2.5).

Итого: 1,991 + 0,206 +0,014 = 2,211 кг газа СО2.

17

В газовую фазу переходит Н2О из растворившихся и твердых кусочков извести соответственно 0,029 и 0,002 кг (п. 2.5).

Итого: 0,029 +0,002 = 0,031 кг газа Н2О.

Таблица 6

Состав отходящих газов

2.10. Материальный баланс

Допускается невязка баланса не более 0,1%.

18

3. Раскисление металла

Расход раскислителей и легирующих материалов можно определить по формуле:

х = Т(а - б):(100∙в∙г + а∙в – а∙в∙г - а), кг,

где Т - масса жидкого металла, кг;

а - содержание примесей в стали, %;

б - содержание примесей в металле до раскисления, %;

в - доля примесей в ферросплаве, ед.;

г- доля усвоения примесей, ед.

Вданном расчете при выплавке стали 08Ю используем следующие ферросплавы: ферромарганец и алюминий (см. табл. 8).

ФМн-75 по ГОСТ 4755-80

АВ по ГОСТ 295-79

Угар элементов зависит от способа раскисления, окисленности ванны и колеблется в широких пределах: угар марганца – 5…15%, алюминия –

60…95%. В расчете принимаются следующие угары: марганец 8,0%, алюминий

90%.

Расход ферромарганца составит:

ФМн75= 92,044*(0,25-0,08)/(100*0,77*0,9+0,25*0,77-0,25*0,77*0,9-0,25)= =15,648/69,07=0,227 кг.

19

Ферромарганец содержит, кг:

Окислится, кг

Mn 0,175*0,08=0,014

Перейдет в сталь ферромарганца:

0,227-0,015=0,212 кг.

Перейдет в сталь марганца:

0,175-0,025=0,15 кг.

Расход алюминия составит:

АВ-97=92,044*0,032/(100*0,985*0,100+0,032*0,985-0,032*0,985*0,100- -0,032)=2,761/9,846=0,280 кг.

Алюминий содержит, кг:

Al 0,280*0,985=0,2758;

Si 0,280*0,005=0,0014;

Др. 0,280*0,010=0,0028.

Итого: 0,2926 кг.

Окислится, кг: Al 0,2758*0,9=0,2482; Si – 0,0014. Итого: 0,2496 кг.

Перейдет в сталь алюминия АВ-97:

0,292*0,2496=0,072 кг.

Перейдет в сталь алюминия:

0,2758-0,2482=0,0276 кг.

Выход жидкой стали после раскисления: 92,044+0,212+0,072=92,328 кг.

20