Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные методы и оборудование металлургии и материаловедения производство марганцевых ферросплавов. Методика расчета компонентов шихты при выплавк
.pdf
Состав коксика, %
Материал C S Влага Летучие Зола
Коксик 83,77 0,52 1,0 1,27 13,44
Распределение элементов между продуктами плавки, %
Элемент В металл В шлак Улет и потери
Mn 80 10 10
Fe 95 5 –
P 85 5 10
S 1 50 49
Расчет ведется на 100 кг передельного шлака бесфлюсовой плавки
высокоуглеродистого ферромарганца. Исходя из заводской практики,
при выплавке передельного силикомарганца марки МнС25(РБ) в
шихте оптимальным является соотношение % SiO
/% Mn.
2
1. Количество марганца в 100 кг передельного шлака
40,02·55/71 = 31,0014 кг,
где 40,02 – количество оксида марганца в 100 кг передельного шлака;
55 – атомная масса марганца;
71 – молекулярная масса MnO.
2. В шихте недостает SiO
2
(31,0014·1,6) – 26,68 = 22,9223 кг,
где 31,0014 – количество марганца в 100 кг передельного шлака;
26,68 – количество SiO
в 100 кг передельного шлака.
2
3. Следует добавить кварцита
22,9223/0,98= 23,3901 кг,
где 22,9223 – количество добавляемом SiO
0,98 – содержание SiO
в кварците.
2
;
2
4. Перейдет марганца в металл
31,0014·0,8 = 24,8011 кг,
где 31,0014 – количество марганца в 100 кг передельного шлака;
0,8 – степень перехода марганца в металл.
5. Перейдет марганца в газы
51
31,0014·0,1 = 3,100 кг,
где 0,1 – степень перехода марганца в газовую фазу.
6. Всего восстановится марганца
24,8011 + 3,100 = 27,9012 кг.
7. С марганцем связано кислорода
27,9012·16/55 = 8,1167 кг,
где 16 – атомная масса кислорода;
55 – атомная масса марганца.
8. Количество получаемого сплава
31,0014·0,8/0,7 = 35,4302 кг,
где 31,0014 – количество марганца в 100 кг передельного шлака;
0,8 – степень перехода марганца в металл;
0,7 – содержание марганца в металле.
сплаве должно быть углерода
9. В
35,4302·0,2/100 = 0,0709 кг,
где 35,4302 – количество получаемого сплава;
0,2 – содержание углерода в сплаве.
10. Количество кремния в металле
35,4302·28/100 = 9,9205 кг,
где 35,4302 – количество получаемого сплава;
28 – содержание кремния в сплаве.
11. С кремнием связано кислорода
9,9205·32/28 = 11,3377 кг,
где 32 – молекулярная масса кислорода в SiO
;
2
28 – атомная масса кремния.
12. Восстановится железа
0,61·0,95·56/72 = 0,4507 кг,
где 0,61 – количество FeO в 100 кг передельного шлака;
0,95 – степень перехода железа в металл;
56 – атомная масса железа;
52
72 – молекулярная масса FeO.
13. С железом связано кислорода
0,451·16/72 = 0,100 кг,
где 16 – атомная масса кислорода.
14. Перейдет фосфора в металл из передельного шлака
(0,05·62/142)·0,85 = 0,0186 кг,
где 0,05 – количество оксида фосфора P2O5 в 100 кг передельного
шлака;
62 – молекулярная масса фосфора;
142 – молекулярная масса оксида фосфора P
2O5
;
0,85 – степень перехода фосфора в металл.
15. Перейдет фосфора в газовую фазу из передельного шлака
(0,05·62/142)·0,1 = 0,0022 кг,
где 0,1 – степень перехода фосфора в газовую фазу.
16. Всего восстановится фосфора из передельного шлака
0,0186 + 0,0022 = 0,0208 кг.
17. С фосфором связано кислорода
0,0208·80/62 = 0,0268 кг,
2O5
2O5
;
.
где 80 – молекулярная масса кислорода в P
62 – молекулярная масса фосфора в P
18. Всего в восстановленных оксидах содержится кислорода
8,1167 + 11,3377 + 0,100 + 0,0268 = 19,5812 кг.
19. Требуется углерода для образования СО
19,5812·12/16 = 14,6859 кг,
где 12 – атомная масса углерода;
16 – атомная масса кислорода.
20. Вместе с углеродом сплава требуется углерода
14,6859 + 0,0709 = 14,7568 кг.
21. Перейдет серы в металл из 100 кг передельного шлака
53
1,24·0,01 = 0,0124 кг,
где 1,24 – количество серы в 100 кг передельного шлака;
0,01 – степень перехода серы в металл.
22. Перейдет в шлак из 100 кг передельного шлака и кварцита:
MnO: 40,02·0,1 = 4,002 кг,
где 40,02 – количество MnO в 100 кг передельного шлака;
0,1 – степень перехода марганца в шлак;
FeO: 0,61·0,05 = 0,0305 кг,
где 0,61 – количество FeO в 100 кг передельного шлака;
0,05 – степень перехода железа в шлак;
SiO2: (26,68 + 22,9223) – (9,9205 + 11,3377) = 28,3441 кг
где 26,68 – количество SiO
22,9223 – количество SiO
в 100 кг передельного шлака;
2
в добавляемом кварците;
2
9,9205 – восстановиться кремния в металл;
11,3377 – с кремнием связано кислорода;
: 0,05·0,05 = 0,0025 кг,
P
2O5
где 0,05 – содержание оксида фосфора P
в 100 кг передельного
2O5
шлака;
0,05 – степень перехода фосфора в шлак;
CaO: 21,54 кг,
где 21,54 – содержание CaO в 100 кг передельного шлака;
: 4,69 + 23,3901·2,0/100 = 5,1578 кг,
Al
2O3
где 4,69 – содержание Al
в 100 кг передельного шлака;
2O3
22,3901 – количество кварцита;
2,0 – содержание Al
в кварците;
2O3
MgO: 5,17 кг,
где 5,17 – содержание MgO в 100 кг передельного шлака;
S: 1,24·0,5 = 0,62 кг,
где 1,24 – содержание серы в 100 кг передельного шлака;
0,5 – степень перехода серы в шлак.
23. Перейдет серы в газы
54
1,24·0,49 = 0,6076 кг,
где 0,49 – степень перехода серы в газовую фазу.
24. На восстановление оксидов Mn, Fe и P золы коксика потребу-
ется углерода на 100 кг коксика:
MnO: (13,44·0,17/100)·0,9·12/55 = 0,004 кг,
где 13,44 – количество золы в 100 кг коксика;
0,17 – содержание марганца в золе коксика;
0,9 – степень перехода марганца в металл и в газовую фазу;
12 – атомная масса углерода;
55 – атомная масса марганца;
Fe2O3: (13,44·10,04/100)·0,95·36/160 = 0,288 кг,
где 10,04 – содержание Fe
в золе коксика;
2O3
0,95 – степень перехода железа в металл;
36 – молекулярная масса углерода;
160 – молекулярная масса Fe
: (13,44·0,347/100)·0,95·60/62 = 0,043 кг,
P
2O5
2O3
;
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,95 – степень перехода фосфора в металл и в газовую фазу;
60 – молекулярная масса углерода;
62 – молекулярная масса фосфора в P
2O5
.
25. Всего потребуется углерода на восстановление оксидов золы в
100 кг коксика
0,004 + 0,288 + 0,043 = 0,335 кг.
26. Остается активного углерода в 100 кг коксика
83,77 – 0,335 = 83,435 кг,
где 83,77 – количество углерода в 100 кг коксика.
27. Потребуется коксика
14,7568·100/83,435 = 17,6866 кг,
где 14,7568 – количество углерода, необходимое для восстановления
оксидов Mn, Fe, Si и P рудной части шихты (передельный шлак +
+ кварцит) и для науглероживания металла.
требуемом количестве коксика содержится углерода
28. В
55
17,6866·83,77/100 = 14,816 кг,
где 83,77 – содержание углерода в коксике.
29. В требуемом количестве коксика содержится золы
17,6866·13,44/100 = 2,377 кг,
где 13,44 – содержание золы в коксике.
30. Из коксика перейдет серы в металл
(17,6866·0,52/100)·0,01 = 0,0009 кг,
где 0,52 – содержание серы в коксике;
0,01 – степень перехода серы в металл.
31. Из коксика перейдет серы в шлак
(17,6866·0,52/100)·0,5 = 0,0460 кг,
где 0,5 – степень перехода серы в
шлак.
32. Из коксика улетучится серы
(17,6866·0,52/100)·0,49 = 0,0451 кг,
где 0,49 – степень перехода серы в газовую фазу.
33. Коксик внесет летучих
17,6866·1,27/100 = 0,2246 кг,
где 1,27 – содержание летучих в коксике.
34. Коксик внесет влаги
17,6866·1,0/100 = 0,1768 кг,
где 1,0 – содержание влаги в коксике.
35. Из золы коксика перейдет в металл:
Mn: (2,377·0,17/100)·0,8 = 0,0032 кг,
где 2,377 – содержание золы в необходимом количестве коксика;
0,17 – содержание
марганца в золе коксика;
0,8 – степень перехода марганца в металл;
Fe: (2,377·10,04/100)·0,95·112/160 = 0,1537 кг,
где 10,04 – содержание Fe
в золе коксика;
2O3
56
0,95 – степень перехода железа в металл;
112 – молекулярная масса железа в Fe
160 – молекулярная масса Fe
2O3
;
2O3
;
P: (2,377·0,347/100)·0,85 = 0,0068 кг,
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,85 – степень перехода фосфора в металл.
36. Из золы коксика перейдет в шлак:
MnO: (2,377·0,17/100)·0,1·71/55 = 0,0005 кг,
где 0,17 – содержание марганца в золе коксика;
0,1 – степень перехода марганца в шлак;
71 – молекулярная масса MnO;
55 – атомная масса марганца;
FeO: (2,377·10,04/100)·0,05·144/160 = 0,0107 кг,
где 10,04 – содержание Fe
в золе коксика;
2O3
0,05 – степень перехода железа в шлак;
144 – молекулярная масса FeO в Fe
160 – молекулярная масса Fe
SiO
: (2,377·51,4/100) = 1,2218 кг,
2
где 51,4 – содержание SiO
P
: (2,377·0,347/100)·0,05·142/62 = 0,0009 кг,
2O5
в золе коксика;
2
2O3
;
2O3
;
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,05 – степень перехода фосфора в шлак;
142 – молекулярная масса P
62 – молекулярная масса фосфора в P
2O5
;
;
2O5
CaO: (2,377·4,0/100) = 0,0951 кг,
где 4,0 – содержание CaO в золе коксика;
Al
: (2,377·27,9/100) = 0,6631 кг,
2O3
где 27,9 – содержание Al
в золе коксика;
2O3
MgO: (2,377·2,5/100) = 0,0594 кг,
где 2,5 – содержание MgO в золе коксика.
37. Из золы коксика улетучится:
Mn: (2,377·0,17/100)·0,10 = 0,0004 кг,
57
где 0,17 – содержание марганца в золе коксика;
0,10 – степень перехода марганца в газовую фазу;
P: (2,377·0,347/100)·0,10 = 0,0008 кг,
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,10 – степень перехода фосфора в шлак.
38. Перейдет углерода в виде СО в газовую фазу от восстановле-
ния оксидов коксика
17,6866·0,325/100 = 0,0592 кг,
где 17,6866 – количество коксика, необходимое для восстановления
оксидов Mn, Fe и P в рудной
части шихты (передельный шлак +
+ кварцит) и для науглероживания металла;
0,325 – количество углерода, необходимое для восстановления
оксидов Mn, Fe и P золы в 100 кг коксика.
Количество и состав металла, а также шлака приведены ниже.
Количество и состав металла
Элемент
Mn
Si
Fe
C
P
S
Итого 35,4440 100,00
Из передельного
шлака и кварцита, кг
24,8011
9,9205
0,4507
–
0,0186
0,0124
Из кокси-
ка, кг
–
–
–
0,0709
–
0,0009
Из золы
коксика, кг
0,0032
–
0,1587
–
0,0070
–
Всего
кг %
24,8043
9,9205
0,6094
0,0709
0,0256
0,0133
69,99
27,99
1,71
0,20
0,07
0,04
Количество и состав шлака
Компо-
нент
кг %
MnO
FeO
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
P2O5
S
Итого 66,9644 100,00
Из передельного
шлака и кварцита, кг
4,002
0,0305
28,3441
21,540
5,1578
5,170
0,0025
0,6200
Из кокси-
ка, кг
–
–
–
–
–
–
–
0,0460
Из золы
коксика, кг
0,0005
0,0107
1,2218
0,0951
0,6631
0,0594
0,0009
–
4,0025
0,0412
29,5659
21,6351
5,8209
5,2294
0,0034
0,6660
Всего
5,985
0,06
44,11
32,35
8,67
7,82
0,005
1,00
58
Кратность шлака – 66,9644/35,444 = 1,89.
Основность шлака – (CaO/SiO
) 21,6351/29,5659 = 0,73.
2
Получен стандартный по составу передельный силикомарганец
марки МнС25(РБ).
Состав шихты:
передельный шлак – 100 кг;
коксик – 17,6866 кг;
кварцит – 23,3901 кг.
Расход материалов на 1 т силикомарганца:
передельный шлак – 2821,7 кг;
коксик – 499 кг;
кварцит – 660 кг.
Материальный баланс по основным рассчитанным элементам
приведен ниже.
Материальный баланс по марганцу
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Передельный шлак
Зола коксика
Итого 31,0053 100,00 Итого 31,0053 100,00
31,0014
0,0039
99,99
0,01
Металл
Шлак
Улет и потери
24,8043
3,1005
3,1005
80,00
10,00
10,00
Материальный баланс по железу
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Передельный шлак
Зола коксика
Итого 0,6414 100,00 Итого 0,6414 100,00
0,4744
0,1670
73,96
26,04
Металл
Шлак
0,6094
0,0320
95,01
4,99
Материальный баланс по углероду
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Коксик 14,816 100,00 Металл
СО от восстановления оксидов
передельного шлака
СО от восстановления оксидов
золы коксика
Итого 14,816 100,00 Итого 14,816 100,00
0,0709
14,6859
0,0592
0,48
99,12
0,40
59
Материальный баланс по кремнию
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Передельный шлак
Кварцит
Зола коксика
Итого 23,7179 100,00 Итого 23,7179 100,00
12,4507
10,6971
0,5701
52,49
45,10
2,41
Металл
Шлак
9,9205
13,7974
41,83
58,17
Материальный баланс по фосфору
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Передельный шлак
Зола коксика
Итого 0,0301 100,00 Итого 0,0301 100,00
0,0219
0,0082
72,76
27,24
Металл
Шлак
Улет
0,0256
0,0015
0,0030
85,05
4,98
9,97
Материальный баланс по сере
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Передельный шлак
Зола коксика
Итого 1,3320 100,00 Итого 1,3320 100,00
1,2400
0,0920
93,09
6,91
Металл
Шлак
Улет
0,0133
0,6660
0,6527
1,00
50,00
49,00
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]