- •Раздел 1: Металлургия чёрных металлов
- •1. Предварительная подготовка железной руды
- •1.1. Характеристика железной руды
- •Тип рудного минерала
- •Физическое состояние железной руды
- •1.1.3. Характеристика металлургической ценности руды
- •1.1.4. Оценка наличия в руде вредных примесей
- •1.1.5. Характеристика пустой породы
- •1.2. Обоснование технологической схемы подготовки руды к доменной плавке
- •1.2.1. Дробление, измельчение, грохочение
- •1.2.2. Обогащение
- •2. Агломерационное производство.
- •2.1. Расчет расхода железорудного концентрата и известняка в агломерационной шихте.
- •2.2. Определение химического состава готового агломерата.
- •3. Доменное производство.
- •3.1. Расчет расхода агломерата на выплавку 1 т чугуна в доменной печи.
- •3.2. Определение состава передельного чугуна.
- •3.3. Расчет массы и состава шлака, образующегося в доменной печи при выплавке чугуна.
- •4. Сталеплавильное производство.
- •4.1. Изменение химического состава металла в процессе окислительного рафинирования в кислородном конвертере.
- •4.2. Материальный баланс конвертерной операции.
- •4.2.1. Определение расхода извести.
- •4.2.2. Определение состава и количества конвертерного шлака.
- •4.2.3. Расчет выхода полупродукта.
- •4.2.4. Определение расхода кислорода.
- •4.2.5. Определение количества и состава отходящих газов.
- •4.2.6. Составление материального баланса.
- •4.3. Расчет расхода раскислителей и легирующих.
- •5. Оценка расхода основных исходных материалов для выплавки 1 т жидкой стали и выхода попутных продуктов.
- •(Производство стали)
- •Первый передел (Производство чугуна)
- •Второй передел (Производство стали)
- •Третий передел (Производство проката)
2.2. Определение химического состава готового агломерата.
Готовый агломерат состоит из всех компонентов, которые перешли в него в процессе спекания из аглошихты. Определение химического состава агломерата при известных расходах концентрата, известняка и коксовой мелочи сводится к расчету для каждой составляющей по следующему уравнению:
или
где , , , - содержание - го компонента соответственно в агломерате, концентрате, известняке и коксике, %; - доля компонента, теряемая при агломерации.
Однако, данный состав не отражает изменения соотношения содержания оксидов железа. Содержание задано. Оно превышает результат расчета () на величину , образовавшегося при частичной диссоциации и восстановлении . При этом имели место потери кислорода, рассчитанные ранее (). По данной величине определим количество , на которое следует уменьшить его содержание, полученное по расчету ():
.
Результаты расчета химического состава готового агломерата следует представить в виде таблицы (Таблица 2).
Таблица 2. Химический состав готового агломерата
Содержание компонентов готового агломерата, % масс. |
||||||||
FeO |
Fe2O3 |
MnO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
P2O5 |
3. Доменное производство.
Для выплавки чугуна в доменной печи используются шихтовые материалы, которые, так же как и в случае с аглошихтой выполняют различные функции, обеспечивающие нормальный ход процесса, экстракцию железа и формирование чугуна и шлака заданного состава. Для упрощения расчетов в настоящей работе ограничимся двумя компонентами шихты доменной плавки: агломератом – основным источником железа и коксом, который в доменной печи является топливом – источником тепла, необходимого для нагрева шихты и протекания эндотермических процессов восстановления оксидов; восстановителем – источником СО; и разрыхлителем шихты – единственным материалом, который, сохраняя прочность независимо от температуры, обеспечивает проход газов на всех горизонтах доменной печи: от колошника до горна.
3.1. Расчет расхода агломерата на выплавку 1 т чугуна в доменной печи.
Состав кокса соответствует составу коксовой мелочи, используемой в аглошихте (Приложение 4). Расход кокса в шихте доменной печи определен заданием (Приложение 5).
Массу железа, содержащегося в шихте доменной печи, определим по уравнению:
где - масса железа в агломерате и коксе, кг/100 кг чугуна; - содержание железа в агломерате и коксе, %; - расходы агломерата и кокса в шихте доменной печи, кг/100 кг чугуна.
Из 100 кг агломерата в чугун перейдет железо массой:
где - степень восстановления железа в доменной печи (примем в диапазоне 0,992 – 0,999).
Согласно заданию, на производство 100 кг чугуна расходуется кокса. При этом из кокса, содержащегося в шихте доменной печи, в чугун перейдет следующая масса железа:
Зададим ориентировочный состав передельного чугуна, например: [C]=4.5 %; [Si]=0.5 %; [Mn]=0.3 %; [P]=0.1 %; [S]=0.04 %. Тогда масса железа в 100 кг чугуна будет численно равна:
.
Тогда масса железа, перешедшего в чугун из агломерата, составит:
.
Расход агломерата на производство 100 кг чугуна определим, решив следующую задачу: из 100 кг агломерата в чугун переходит железа, сколько агломерата потребуется для формирования 100 кг чугуна?
, [кг/100 кг чугуна].
Полученный результат следует пересчитать на 1 т чугуна.
Данный расчет следует повторить после определения уточненного состава передельного чугуна.