Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Расчет шихты основной мартеновской плавки скрап-рудного процесса с применением технического кислорода для продувки ванны. Методические указания для са

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
719 Кб
Скачать

Для умеренной продувки 600 т плавки минимальное [%ΔC] составляет

0,4%. Принимаем [%ΔC]=0,7%.

Тогда [%C]распл.= [%C]раск.+ [%ΔC] = 0,08+0,70=0,78 %.

Содержание кремния При основном процессе кремний в первом периоде плавки окисляется

полностью до следов. Поэтому [%Si]распл. = 0.

Содержание фосфора В зависимости от содержания фосфора в шихте, интенсивности продувки

ванны кислородом и режима спуска шлака, остаточное содержание фосфора в металле по расплавлении составляет 15-25% от его содержания в металлошихте. Для умеренной продувки и интенсивного спуска шлака принимаем эту величину равной 18%.

Тогда [%P]распл. = [%P]шихты х 18/100 = 0,116 х 18/100 = 0,021 %.

Содержание марганца В зависимости от содержания марганца в шихте, интенсивности продувки

ванны кислородом в период плавления и режима спуска шлака остаточное содержание марганца в металле по расплавлении составляет 10-20% от его среднего содержания в металлошихте.

При умеренной продувке ванны кислородом (7-10 м3/т*ч) и обильном спуске шлака в период плавления (более 50% от образовавшегося) принимаем остаточное содержание марганца равным 19% от его среднего значения в металлической шихте.

Тогда [%Mn]распл.= [%Mn]шихты х19/100 = 0,600 х 19/100 = 0,114%.

Содержание серы В зависимости от содержания серы в металлошихте и топливе,

количества спускаемого шлака и его основности, остаточное содержание серы в

21

металле по расплавлении составляет 80-100% (и более) от первоначального ее содержания в шихте.

В расчете принимаем эту величину равной 90%.

Тогда [%S]распл. = [%S]шихты х 90/100 = 0,041 х 90/100 = 0,037 %.

В металле по расплавлении содержится (%):

С

Si

Mn

P

S

0,78

0

0,114

0,021

0,037

3.1.3. Определение количества железной руды в завалку

При продувке ванны кислородом в период плавления количество руды в завалку можно приближенно определить:

М зав

100

к (М ших

М атм),

 

р

Fe 1 о

о

где l – коэффициент, учитывающий содержание активного кислорода в железной руде, участвующего в окислении примесей в первом периоде плавки,

равный 0,381 (принимаем, что 1/3 Fe2O3 руды в процессе плавления диссоциирует до FeO, а выделившийся при этом кислород улетучивается, не принимая участия в описании примесей шихты);

к1 – коэффициент, учитывающий интенсивность продувки ванны кислородом в период плавления, равный 0-1 (к1 = 0, если количество руды в завалку равно нулю; к1 = 1, если продувка ванны кислородом не производится);

для Io2= 7-10 м3/т*ч к1 = 0,4 – 0,5, принимаем к1=0,45;

Мошихты - количество кислорода, необходимое для окисления примесей металлошихты в первом периоде плавки, кг; расчет для приводимого примера сведен в табл. 6.

Мошихты =3,580 кг;

22

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6

 

 

 

 

 

 

 

 

Элемент-окисел

Удаляется примесей, кг

Расходуется кислорода, кг

Образуется окисла, кг

1

 

2

 

 

 

3

4

С → СО

(2,540-0,780)∙0,85*=1,496

1,496

16

 

= 1,995

1,496 + 1,995 = 3,491

 

 

 

12

 

 

С → СО2

(2,540-0,780)∙0,15=0,264

0,264

32

= 0,704

0,264 + 0,704 = 0,968

 

 

 

12

 

 

Si → SiO2

0,540

- 0,000 = 0,540

0,540

32

 

= 0,617

0,540 + 0,617 = 1,157

 

 

 

28

 

 

Mn → MnO

0,600

– 0,114 = 0,486

0,486

16

 

= 0,141

0,486 + 0,141 = 0,627

 

 

 

55

 

P → P2O5

0,116

– 0,021 = 0,095

0,095

80

 

= 0,123

0,095 + 0,123 = 0,218

 

 

 

62

 

 

S → (S)

0,041

– 0,037 = 0,004

 

 

 

-

-

Итого:

 

2,885

 

 

 

3,580

6,461

*85 % углерода окисляется до СО и 15 % - до СО2.

∑Fe – содержание суммарного железа в руде, кг;

М оат м - количество кислорода, поступающего из атмосферы печи в первом периоде, кг, находится из уравнения:

М оат м 0,1

 

пл ,

 

где μ – среднее удельное поступление кислорода в ванну из газовой фазы печи за период заливки чугуна и плавления шихты, равное 5,0-20,0 кг/м2*ч; для расчетного случая принимаем 10,0 кг/м2*ч;

η – удельная нагрузка на под печи, равная емкости печи, деленной на площадь пода, т/м2 (см. табл. 7).

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

 

 

 

 

 

 

 

 

Емкость печи, т

200

250

380

500

600

 

900

Площадь пода, м2

70,0

77,0

96,0

105,0

110,0

 

160,0

В нашем случае η = 600/110,0 = 5,5 т/м2.

τпл – продолжительность периодов заливки чугуна и плавления,

зависящая от удельной нагрузки на под печи, интенсивности продувки,

калорийности топлива, ч (см. табл.8).

23

Таблица 8

Удельная нагрузка

на

под

 

 

2,0

3,0

4,0

4,5

5,0

5,5

печи, т/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжительность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

периодов заливки чугуна и

 

1,2-1,8

1,4-2,2

1,8-2,7

2,0-3,0

2,2-3,2

2,4-3,4

плавления, ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для удельной нагрузки 5,5 т/м2 и умеренной продувки ванны принимаем

пл = 2,8 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

атм

 

 

 

 

 

10,0

 

 

 

 

 

 

Тогда М 0

0,1

 

пл

0,1

 

2,8

0,509 кг.

 

 

 

 

 

5,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, расход руды в завалку равен:

зав 100

ших

атм

100

 

0,45(3,580 0,509) 6,423 кг.

М р

 

К1 (М 0

М 0

)

 

 

е Fe

0,381 56,47

*

 

 

 

 

 

 

*56,47 – общее содержание железа в руде, %

3.1.4. Определение количества известняка в завалку

Количество известняка в завалку определяется по формуле:

зав

 

100

 

 

МСаО 0,01Мшлраспл(%SiO2 ) распл (Враспл Всп )]

М изв

 

 

[Всп

М SiO2

%СаОизв

%SiOизвВсп

 

 

 

 

где % CaOиз , % SiO2 - содержание СаО и SiO2 в известняке, %;

M SiO2 , MCaO - количество SiO2 и СаО, поступившие в шлак первого периода плавки из всех источников, кроме известняка, кг;

Всп, Враспл - основность спущенного и оставшегося в печи по расплавлении шлака, выраженная через отношение СаО и SiO2 ;

Мраспл - количество шлака, оставшегося в печи, кг;

шл

(SiO2 )распл - содержание SiO2 в шлаке по расплавлении,%.

3.1.4.1. Расчет количества SiO2 и СаО, поступивших в шлак в течение первого периода плавки из всех источников, кроме известняка ( M SiO2 и MCaO )

24

В образовании шлака участвуют заправочные материалы, боксит,

огнеупоры свода, загрязнение и окисленность лома, рекомендуемые расходы

которых приведены в табл. 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал

 

 

Расход на плавку,

 

 

Участвует в образовании шлака

 

 

 

 

 

 

 

 

кг/100 кг

Всего к общему

 

 

В том числе, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расходу

 

I период

 

 

II период

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнезит

 

 

 

0,5-1,0

 

 

 

75-85

 

40-50

 

 

60-50

 

 

обожженный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доломит

 

 

 

1,5-2,0

 

 

 

70-80

 

60-70

 

 

40-30

 

 

обожженный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доломит

 

 

 

1,0-2,0

 

 

 

10-20

 

65-75

 

 

35-20

 

 

сырой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал

 

 

 

0,15-0,20

 

 

 

100

 

50-60

 

 

50-40

 

 

свода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Боксит

 

 

 

0,25-0,45

 

 

 

100

 

50-60

 

 

50-40

 

 

Загрязненность

 

 

1,0-2,0

 

 

 

100

 

50-60

 

 

50-40

 

 

лома

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окалина лома

 

 

1,0-1,5

 

 

 

100

 

100

 

 

-

 

 

Принимаем в расчете следующие расходы материалов и их участие в

образовании шлака (табл. 10).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал

 

 

Расход на

 

 

 

Участвует в образовании шлака

 

 

 

 

 

 

 

плавку,

 

 

На всю плавку

 

 

В том числе

 

 

 

 

 

 

 

кг/100 кг

 

 

%

 

кг

 

I период

II период

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

кг

%

кг

Магнезит

 

 

 

0,70

 

 

 

83

 

0,58

 

40

0,23

60

0,35

обожженный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доломит

 

 

 

1,85

 

 

 

70

 

1,30

 

60

0,78

40

0,52

обожженный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доломит

 

 

 

1,50

 

 

 

12

 

0,18

 

75

0,135

25

0,045

сырой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал

 

 

 

0,15

 

 

 

100

 

0,15

 

50

0,075

50

0,075

свода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Боксит

 

 

 

0,35

 

 

 

100

 

0,35

 

55

0,19

45

0,16

Загрязненность

 

 

1,50*

 

 

 

100

 

0,60**

 

58

0,35

42

0,25

лома

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окалина лома

 

 

1,25*

 

 

 

100

 

0,50**

 

100

0,50

-

-

 

*- от веса лома

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

**- 40

1,50

 

0,60

кг;

40

1,25

 

0,50 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

Расчет количества SiO2 и СаО, которое вносится в шлак всеми источниками, кроме известняка, приведен в табл. 11.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники

Расход в I

 

 

 

 

Вносится, кг

 

 

период, кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SiO2

СаО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из металлошихты

 

-

 

 

 

1,157

-

 

 

 

 

 

 

 

Руда железная

6,423

 

6,423* 0,082*=0,527

6,423* 0,028*=0,180

 

 

 

 

 

 

 

 

Боксит

0,19

 

 

0,19* 0,100=0,019

0,19* 0,010 = 0,002

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнезит

0,23

 

 

0,23 * 0,030=0,007

0,23* 0,032= 0,007

 

обожженный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доломит

0,78

 

 

0,78 * 0,028=0,022

0,78 * 0,558=0,435

 

обожженный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доломит сырой

0,135

 

0,135* 0,015=0,002

0,135* 0,305=0,041

 

 

 

 

 

 

 

Материал свода

0,075

 

0,075* 0,050=0,004

0,075* 0,020=0,002

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Загрязнение лома

0,35

 

 

0,35*

0,750=0,263

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого:

 

-

 

 

 

 

2,001

0,667

 

 

 

 

 

 

 

*0,082, 0,028 и т.д. доля SiO2

и СаО в материалах (табл. 3).

 

 

 

распл

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.4.2. Расчет ( М шл

) количество шлака, оставшегося в печи

Количество шлака, оставшегося в печи по расплавлении,

определяют по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распл

 

h

, кг,

 

 

 

 

М шл

 

0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где h – толщина слоя шлака, оставшегося в печи по расплавлении, мм (обычно

40-60 мм, принимаем h= 45 мм);

- удельная нагрузка на под печи, т/м2 (в расчете = 5,5 т/м2);

0,35 – переводной коэффициент, учитывающий плотность шлака.

Тогда

распл

 

h

 

45

 

кг.

М шл

0,35

 

0,35

 

2,86

 

5,5

 

 

 

 

 

 

 

26

3.1.4.3. Определение основности шлака спускаемого (Всп) и по (Враспл)

Основность %СаО спускаемого шлака обычно составляет 0,7-1,1 (чаще

%SiO2

0,8-1,0). В расчете принимаем Всп=0,90. Основность шлака по расплавлении обычно составляет 1,7-2,1 (чаще 1,8-2,0).

В расчете принимаем Враспл=1,90.

3.1.4.4. Определение содержания SiO2 и СаО в шлаке по расплавлении

В зависимости от содержания кремния в металлозавалке, количества

руды в завалку, режима спуска шлака содержание ( SiO2 ) составляет 15-21%. В

расчете принимаем (% SiO2 )распл=17%.

Тогда (%СаО)распл= Враспл х (% SiO2 )распл=1,90 х 17 = 32,30%. Подставляя полученные значения в формулу для определения количества известняка в

завалку, получаем:

 

зав

 

 

100

 

 

MCaO 0,01Мшлраспл(%SiO2 )Pаасп(Враспл Всп )]

М изв

 

 

 

 

[Всп М SiO2

 

%СаОизв %SiO2изв

 

 

 

 

Всп

 

 

 

100

[0,90 2,001

0,667 0,01

2,8 17(1,90 0,90)] 2,844 2,84кг.

 

 

 

58,5

1,7 0,90

3.1.5. Определение расхода технического кислорода в первый период плавки

Количество технического кислорода можно определить по балансу кислорода для первого периода плавки.

ших

шл

руда

атм

изв

0

2

окал

М 0

М 0

М о

М о

М о

М о

М о

 

расход

 

 

 

приход

где М шихо - расход кислорода на окисление примесей шихты, кг;

М шло - расход кислорода на образование окислов железа в шлаке, кг;

27

руда

атм

изв

0

2

окал

- количество кислорода, поступившего

М о

М о

М о

М о

М о

в ванну из руды, атмосферы, известняка, технического кислорода, окалины лома.

 

ших

3,580кг(табл.6) , М

атм

 

 

Из расчета М о

 

о

0,509кг(табл.8) ,

 

Количество руды, содержащей ΣFe=56,47%, равно 6,423 кг (с. 23);

Известняка, содержащего 41,2% СО2, равно 2,84 кг (с. 27).

 

3.1.5.1.

Расчет

М ошл :

количество

шлака, оставшегося в

печи после

расплавления

распл

=

2,86

кг (с. 26),

что

обычно составляет

30-50% от

М шл

образовавшегося. Принимаем эту величину равной 45%, тогда общее

количество

образовавшегося

шлака

в

первый

период

плавки

 

 

100

 

 

 

сп

 

 

М шл

2,86

 

 

6,36 кг, а количество спускаемого шлака М шл

6,36 2,86

3,5 кг.

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В спускаемом шлаке, в среднем, обычно содержится окислов железа 23-

26%, причем отношение (%FeО) к (%Fe2О3)

составляет 3,0-4,0. Принимаем для

расчета 24% окислов железа и (%FeО) / (%Fe2О3)=3,5. Тогда

(%Fe2О3)сп

=

 

24

5,33% , а

(%FeО)сп=24,0-5,33=18,67%, или

 

 

 

 

1

3,5

 

 

 

сп

 

 

 

 

0,187 кг;

сп

3,5 0,1867 0,653 кг.

М Fe2O3

3,5

0,0533

М FeO

В оставшемся в печи шлаке обычно сумма окислов железа составляет 15-

25%, в (%FeО) / (%Fe2О3)=3,5-4,0. Для расчета принимаем эти величины

равными 19% и 3,9%. Тогда (%Fe2О3)распл=

 

19,0

 

3,88% , а (%FeО)распл= 19,0-

1

3,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распл

 

 

 

 

 

 

 

распл

 

 

 

 

 

 

 

3,88=15,12% или М Fe2O3

2,86 0,0388

0,111 кг,

М FeO

2,86

 

0,1512 0,432 кг.

 

 

Расход кислорода на образование окислов железа в шлаке равен

 

 

 

шл

сп

распл

48

сп

 

распл 16

 

 

 

 

 

48

 

 

16

 

М о

(М Fe2O3

М Fe2 O3 )

 

 

(М FeO

М FeО )

 

 

 

 

(0,187

0,111)

 

 

(0,653

0,432)

 

 

160

 

 

 

160

72

 

 

 

 

 

 

72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,089

0,241

0,330кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

3.1.5.2. Расчет

руда

осуществим по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

М о

 

 

 

 

 

 

 

 

руда

М руда е

Fe

 

56,47

 

 

 

кг.

М о

 

6,432 0,381

 

 

1,384

100

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.5.3. Расчет

изв осуществим по формуле:

М

изв 364

М извт

(%СО2 )изв

,

о

 

 

 

 

 

М о

 

 

 

100

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Мизв – масса известняка в завалку (в расчете 2,84 кг)

m – доля участия известняка в окислении примесей (обычно 0,4-0,6),

принимаем m=0,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(%СО2)изв- содержание СО2

в известняке, %.

 

 

 

 

 

36,4 – количество кислорода, выделяющегося при диссоциации СО2 до

СО, %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изв

36,4

 

 

 

 

41,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М о

 

 

2,84

0,5

 

 

 

0,213

кг.

 

 

 

 

100

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

окал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.5.4. Расчет М о

осуществим по формуле:

 

 

 

окал

 

(%Fe2O3 )окал (%FeO)

окал

 

 

 

69

31

 

 

кг

М о

М окал[

 

 

 

 

 

 

 

]

0,50(

 

 

 

 

 

) 0,50

 

 

 

 

100

 

 

100

100

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Мокал – масса окалины, кг (в расчете 0,50кг). Технический кислород должен внести в ванну:

М о 2

ших

шл

руда

 

ат м

 

изв

окал

(М о

М о

) (М о

 

М о

 

М о

М о

)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3,580

0,330 )

(1,384

0,509

0,213

 

0,500 )

1,304 кг

 

(на 100 кг завалки).

Усвоение вдуваемого кислорода составляет 0,85-0,95 (принимаем 0,85),

чистота кислорода более 95% (принимаем 98%), тогда на одну тонну завалки

потребуется:

О2 1,304

10

О2 15,7 22,4

3

М о

 

 

15,7 кг/т или М о

 

11,0 м /т.

0,85

0,98

32

 

 

 

При умеренной интенсивности продувки ванны кислородом удельный расход технического кислорода в первый период плавки обычно составляет

11-15 м3/т металлозавалки.

29

3.2.Расчет шихты второго периода плавки

(от расплавления до раскисления)

Расчет проводится для случая работы печи без спуска шлака в период доводки.

3.2.1. Определение состава металла перед раскислением

Содержание углерода перед раскислением [%C]раск=0,08%.

Содержание кремния [%Si]=0. Содержание марганца перед раскислением несколько увеличивается (на 10-25%), содержание серы снижается (на 10-30%),

содержание фосфора снижается (на 10-30%) по сравнению с их содержанием в металле по расплавлении. Принимая изменения марганца, фосфора, серы на

20,20,15% соответственно получим:

[%Mn]раск [%Mn]распл 0,2 [%Mn]распл 0,114 0,2 0,114 0,137%.

[%P]раск [%P]распл 0,2[%P]распл 0,021 0,20 0,021 0,017%

[%S]раск [%S]распл 0,1 [%S]распл 0,037 0,15 0,037 0,032% .

3.2.2 Определение количества руды во второй период плавки

При работе с продувкой ванны кислородом во второй период плавки необходимое количество железной руды в этот период находим по формуле:

II

100

К II (

ших

атм),

М руда

 

М OII

е

М OII

 

 

 

где е – общее количество кислорода в окислах железа руды, %.

е (%Fe O )

 

48

(%FeO)

 

16

78,9

48

1,6

16

24,03%

 

руда 160

руда 72

 

 

 

2 3

 

 

160

 

72

 

 

КII – коэффициент, учитывающий интенсивность продувки ванны

кислородом во второй период плавки

II=0-1,0); при

умеренной

продувке

II=0,25-0,40), в расчете принимаем КII=0,35;

 

 

 

 

 

 

 

М оших - количество кислорода, необходимое

для

окисления

примесей

металлошихты во второй период плавки, кг; расчет сведен в табл. 12.

 

30

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]