4.2. Материальный баланс конвертерной операции.

Материальный баланс плавки в кислородном конвертере состоит из двух частей: приходной и расходной. Приходная часть материального баланса включает в себя расходы всех материалов, поступивших в конвертер, в том числе: жидкого чугуна; металлолома; извести; перешедшей в шлак футеровки; технического кислорода. В расходной части материального баланса приведены продукты плавки: полупродукт; конвертерный шлак; отходящие газы, а также потери металла с пылью и корольками.

4.2.1. Определение расхода извести.

Присадки извести в конвертер как в при загрузке шихтовых материалов, так и в процессе продувки ванны кислородом, производятся с целью наведения высокоосновного шлака, обеспечивающего удаление из металла вредных примесей: и . Основность шлака характеризует его способность к рафинированию стали. Оптимальной величиной основности в кислородно-конвертерном процессе является 3,0 – 3,5. Для определения расхода извести используем уравнение основности.

Пусть источниками в конвертерном шлаке являются: известь и футеровка сталеплавильного агрегата. Массу , поступающего в шлак, можно рассчитать следующим образом

,

где , - содержание оксида кальция в извести и футеровки, % ; , - расход извести и количество футеровки, перешедшей в шлак, кг/100 кг шихты.

Диоксид кремния поступает в шлак в результате окисления кремния, содержащегося в металлошихте, а также из извести, футеровки, загрязнений лома (другими источниками пренебрежем), то есть массу в шлаке определим как

,

где - количество окислившегося кремния, %; , , - содержание в извести, футеровке агрегата и загрязнениях металлолома, % масс.; - масса загрязнений (1 – 2 % массы металлолома); - масса металлошихты (=100 кг).

После подстановки данных выражений в уравнение основности и проведения соответствующих преобразований его следует решить относительно расхода извести ( ).

Состав извести может быть установлен из предположения, что она получена путем обжига известняка заданного состава. При этом происходило разложение карбонатов с выделением . Определяя состав извести, следует предусмотреть некоторое количество недопала (2–10 % остается в извести), высокую гигроскопичность свежеобожженной извести (содержание принять равным 0,5 – 1,5 %), а также что при обжиге известняка удаляется на 50 – 70 %. Количество огнеупорной футеровки, перешедшей в шлак за время продувки, составляет 0,2 – 0,3 кг/100 кг металлошихты. Состав огнеупорной футеровки конвертера: CaO – 53 %; MgO – 43 %; SiO₂ – 2 %; Al₂O₃ – 2 %.

4.2.2. Определение состава и количества конвертерного шлака.

Для определения общего количества образующегося шлака и его состава следует составить следующую таблицу (Таблица 4).

На первом этапе составления таблицы в нее записываются массы всех компонентов, переходящих в шлак из указанных источников, за исключением оксидов железа. Суммирование этих величин дает массу шлака без оксидов железа. Содержание и определим по количеству железа в шлаке (, %), которое характеризует окислительную способность конвертерного шлака и зависит от его основности (), содержания углерода в полупродукте (, %) и температуры металла и шлака (, ^оС):

.

Примем, что 80 % железа, переходящего в шлак, окисляется до и 20 % - до . Тогда содержание оксидов железа (%) составит:

.

Общее количество шлака рассчитывают исходя из того, что масса шлака без оксидов железа соответствует величине , а общая масса шлака соответствует 100. Результаты расчетов позволяют определить состав конвертерного шлака, который следует представить в виде таблицы (Таблица 6).