Практична робота № 7 Тема: Розрахунок матеріального балансу плавки в мартенівській печі
Мета работи: Навчитися розроховувати матеріальний баланс для мартенівської печі.
Мартенівські печі середньої і великої місткості, що діють в денний час, опалюються природним газом з добавкою або без добавки мазуту, а також з інтенсифікацією процесу киснем. При цьому практично виключається з процесу залізняк.
У справжньому розрахунку передбачено продування ванни киснем з середньою і підвищеною інтенсивністю. Розрахунок ведеться на 100 кг металевої шихти (чавун +скрап).
При складанні матеріального балансу визначаються:
- вміст елементів в металі перед розкисленням;
- середній склад металошихті;
- кількість що видаляються з металу по ходу плавки домішок, витрата кисню на їх окислення, склад первинного шлаку;
- загальна витрата кисню на плавку;
- витрата вапняку, винищити і бокситу;
- всі види втрат металу і уточнений вихід придатного;
- склад і кількість газів, що виділяються з ванни;
- зведений баланс плавки перед розкислюванням;
- розрахунок розкислювання стали з перевіркою складу готового металу.
Нижче приведений приклад розрахунку матеріального балансу плавки в мартенівській печі місткістю 300 т стали марки А36.
Приклад розрахунку матеріального балансу плавки.
Ісходні дані
В таблиці 1 приведений масовий вміст елементів в готовій сталі мазкі А36.
Таблиця 1 масовий вміст елементів в готовій сталі мазкі А36,%
|
Марка стали |
Стандарт |
Масовий зміст елементів |
||||
|
С |
Мп |
Si |
Не більш |
|||
|
Р |
S |
|||||
|
2ПС |
ГОСТ 5521-93 |
0.09-0.15 |
0.25-0.50 |
0.05-0.15 |
0.040 |
0.050 |
Таблиця 2 масовий вміст елементів в металевій частині шихти %.
|
Матеріал |
Стандарт |
Масовий зміст елементів |
||||
|
С |
Мп |
Si |
Р |
S |
||
|
Чавун передільний |
ДСТУ 31 33-95 |
4.15 |
1.15 |
0.76 |
0.04 |
0.14 |
|
Скрап 45% |
ДСТУ 2787-94 |
0.115 |
0.44 |
0.33 |
0.05 |
0.03 |
Місткість мартенівської печі - 300 т.
Інтенсивність продування через одну склепінну кисневу фурму - 1800 м3/час.
Зміст сталевого скрапу у складі металошихти - 45%.
Кількість міксерного шлаку, що зливається з рідким чавуном, - 0.8% від маси чавуну.
Зміст: сміття в скрапі - 2%,
окалини в скрапі - 1% від маси в скрапі.
Приймаємо:
а) витрата, кг/м: материалу зведення - 0.5;
подини - 1.0;
сирого доломиту - 8.0;
обпаленого доломиту - 10.0;
кінцевого шлаку - 5.0;
б) попередній вихід рідкої сталі - 90%.
Розрахунок ведомо на 100 кг металошихты.
Розрахункова частина
Маса рідкого чавуну з миксерным шлаком: 100-46=54 кг
Маса
миксерного шлаку 54
Маса
сміття скрапу 46
=
0,92 кг
Маса
окалини скрапу 46
=0,46
кг
Маса рідкого чавуну (без миксерного шлаку): 54-0,44=53,56 кг
Маса сталевого скрапу (без сміття і окалина): 46-0,92-0,46=44,62 кг
У таблиці 3 приведений масовий вміст компонентів в неметалічній частині шихти.
Таблиця 3- масовий вміст компонентів в неметалічній частині шихти, у відсотках
|
матеріал |
Стандарт |
Масовий вміст компонентів |
||||||||||
|
CaO |
MgO |
MnO |
FeO |
SiO2 |
P2O5 |
Fe2O3 |
Al2O3 |
S |
CO2 |
H2O |
||
|
Шлак міксерний |
- |
47.0 |
4.0 |
1.5 |
1.5 |
39.5 |
- |
- |
6.0 |
1.5 |
- |
- |
|
Шлак кінцевий |
- |
48.8 |
10.0 |
5.0 |
12.0 |
17.0 |
2.0 |
3.0 |
2.0 |
0.2 |
- |
- |
|
Окалина скрапу |
- |
- |
- |
- |
31.0 |
- |
- |
69.9 |
- |
- |
- |
- |
|
Сміття скрапу |
- |
- |
- |
- |
- |
70.0 |
- |
- |
25.0 |
- |
- |
- |
|
Матеріал своду |
- |
2.0 |
66.0 |
- |
- |
6.5 |
- |
5.0 |
4.0 |
Cr2O3=46.5% |
||
|
Матеріал подини |
- |
1.3 |
93.5 |
- |
- |
2.0 |
- |
2.1 |
1.1 |
- |
- |
- |
|
Доломіт опалений |
ДОСТ 10389-63 |
53.3 |
38.8 |
- |
- |
1.0 |
-- |
3.7 |
3.8 |
- |
- |
- |
|
Доломіт серий |
ДОСТ 10357-63 |
44.2 |
10.4 |
- |
- |
1.6 |
- |
0.7 |
0.3 |
- |
41.0 |
1.8 |
|
Вапняк |
- |
53.3 |
0.7 |
- |
- |
1.6 |
0.03 |
0.7 |
0.8 |
0.1 |
42.57 |
- |
|
Вапно |
- |
91.2 |
0.7 |
- |
- |
2.8 |
- |
- |
1.5 |
0.1 |
3.2 |
0.5 |
|
Боксит (Б-6) |
ДОСТ 972-74 |
4.0 |
- |
- |
- |
20.0 |
- |
18.0 |
52.0 |
- |
- |
6.0 |
Визначаємо середній масовий зміст елементів в металошихті. Для цього масу чистих складових шихти (чавуну і скрапу) умножаемо на процентний зміст данного элементу в ньом і ділимо на 100.
чавун
С 4,41×54,56/100=2,4061
Мп 1,0×54,56/100=0,5456
Si 0,7×54,56/100=0,3819
Р 0,12×54,56/100=0,0655
S 0,04×54,56/100=0,022
скрап
С 0,20×43,65/100=0,0873
Мп 0,40×43,65/100=0,1746
Si 0,30×43,65/100=0,1310
Р 0,03×43,65/100=0,0131
S 0,05×43,65/100=0,0219
У таблицю 4 вносимо результати розрахунку.
Таблиця 4 середній масовий зміст елементів в металошихті.
|
— |
Маса, кг |
С |
Мп |
Si |
Р |
S |
|
Чавун рідкий |
54,56 |
2,22 |
0,62 |
0,407 |
0,0655 |
0,022 |
|
Скрап сталевої |
43,65 |
0,067 |
0,196 |
0,147 |
0,01310 |
0,0219 |
|
Середній склад металоших |
— |
2,287 |
0,816 |
0,554 |
0,083 |
0,043 |
Визначаємо зміст елементів в металі перед розкислюванням:
- вуглецю
.
де [С]міп.г.с, [С]max. г.с. - відповідно мінімально і максимально допустимі значення змісту вуглецю в готовій сталі (таблиця 1);
∆С - кількість вуглецю, що вноситься розкислювачами
(коливається в межах 0,01-0,04%).
Приймаємо
∆С = 0.02%. Тоді [C]п.р.=
%
- кремнію [Si]пр =0;
- марганцю.
Залежно від змісту марганцю в металошихті коливається в межах 0.08-0,18%. Приймаємо [Mn]пр. =0.15%;
- фосфору.
Залежить від режиму скачування первинного шлаку, зміст фосфору в чавуні коливається в межах 0.008-0.02%. Приймаємо [Р]пр = 0.020%;
- сірка
Приймається з розрахунку видалення по ходу процесу 30-50% сірки металошихти. Приймаємо, що віддаляється 40% сірі металошихти.
Тоді
Оскільки вихід приданного металу заздалегідь прийнятий рівним 90%, то в металі перед розкислюванням залишиться наступний зміст елементів, кг:
[С] = [С]п.р.х0,9 =0,1х 0,9=0,09;
[Мп] = [Мп]п.рх0,9=0,15x 0,9=0,135;
[Р] = [Р]п.р.х0,9=0,020х 0,9=0,018;
[S] = [SJn.P.x0,9=0,026x0,9=0,0234
Визначаємо кількість домішок, яка віддаляється з металу по ходу плавки, Для цього з середнього змісту кожного елементу в металошихті віднімаємо вміст даного елементу в металі перед розкисленням (по вертикалі) і остаточно складаємо (по горизонталі).
С 2,4934-0,1260=2,3674
Мп 0,7202-0,1350=0,5852
Si 0,5129-0,000=0,5129
Р 0,0786-0,018=0,0606
S 0,0439-0,0234=0,0205
3,5466
Результати розрахунку приведені в таблиці 5.
Таблиця 5- визначаємо кількість домішок, яка віддаляється з металу по ходу плавки.
|
|
С |
Мп |
Si |
Р |
S |
Сума |
|
Середній склад металлошихти |
2,287 |
0,816 |
0,554 |
0,083 |
0,043 |
– |
|
Домішки металу перед розкислюв |
0,09 |
0,1350 |
0,0000 |
0,018 |
0,0234 |
— |
|
Віддаляється домішок |
2,197 |
0,681 |
0,554 |
0,065 |
0,0196 |
3,5362 |
Визначимо витрату кисню на окислення домішок, використовуючи дані таблиці 5 і реакції окислення. Оскільки при видаленні сірі з металу і її скріпленні в шлаку виділяється кисень, то цю кількість віднімають з суми витрати кисню на окислення решти елементів. Для отримання таблиці 6, по вертикалі 1 колонка –береться з таблиці 5
Кількість оксидів, що утворюються, знаходимо шляхом складання витрати кисню і елементу, що окислюється (останній стовпець таблиці 6)
С ( ---------- дивись нижче)
С 0,2374+0,6313=0,8680
Мп 0,5852+0,1702=0,7555
Si 0,5129+0,5862=1,0991
Р 0,0606+0,0782=0,1388
S 0,0205+(-0,01025)=0,0103
Для того щоб розрахувати кількість оксиду С, що утворюються (5 стовпчик верхня строка ) необхідно скласти 2 і 4 стовпчики 3,5466+4,2966=7,8433
І від цієї суми утворюючих оксидів віднімаємо:
7,8433-0,0103-0,1388-1,0991-0,7555-0,8680=4,9716
Отримані дані зводимо в таблицю 6.
Таблиця 6- кількість оксидів, що утворюються.
|
Элемент |
Віддаляється по ходу плавки, кг |
Реакція |
Потрібний кисню на окислення домішок, кг |
Утворюється оксидів, кг |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
С |
2,197 |
[С]+0,5{
O |
2,197x90x16/1200=2,6364 2,197x10x32/1200=0,5858 |
4,54698 0,8055 |
|
Мп |
0,681 |
[Мп]+0,5{O}=(МпО) |
0,681x16/55=0,198 |
0,879 |
|
Si |
0,554 |
[Si]+{
O |
0,554x32/28=0,653 |
1,187 |
|
Р |
0,065 |
2[Р]+2,5{O |
0,065x80/62=0,0838 |
0,1488 |
|
S |
0,0196 |
(FеS)+(CaO)= (CaS)+(FeO) |
0,0196х(-16/36) = -0,00872 |
0,02832 |
|
|
3,5362 |
— |
4,0594 |
7,5956 |
}={CO}
[С]+{O
}={CO}
}={SiO
}
}={Р
O
}
Приймаємо, що в первинний шлак переходять:
- шлакообразуючі оксиди від окислення домішок металошихти (з таблиці 6);
- міксерний шлак, окалина і сміття сталевого скрапу, весь кінцевий шлак, матеріал подіни і зведення, сирий і обпалений доломіт;
- частина вапняку (приймаємо рівним 2.5%).
Визначаємо масовий вміст компонентів в первинному шлаку. Для цього витрата вказаних складових шихти і заправних матеріалів, а також вапняку, умножаємо на зміст даного компоненту (з'єднання) з таблиці 3. Набутих по горизонталі значень складаємо по вертикалі, а цифри останньої рядки - по горизонталі, отримуючи остаточно кількість первинного шлаку (без урахування окислення заліза).
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
SіО |
|
1 |
2 |
3 |
|
Металлошихтой |
- |
із таб.6 дивись стовпчик 5: 1,0991 |
|
Міксерним шлаком |
0,4320 |
із таб.3. 39,5×0,4320/100=0,1706 |
|
Сміттям скрапу |
0,9200 |
із таб.3. 70×0,9200/100=0,6440 |
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
із таб. 17×0,5/100=0,0850 |
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
із таб.3 6,5×0,0500/100=0,0032 |
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
із таб.3 2,0×0,100/100=0,0020 |
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
із таб.3 1,6×0,8000/100=0,0128 |
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
із таб.3 1,0×1,000/100=0,0100 |
|
Вапняком |
2,500 |
із таб.3 1, 6×2,500/100=0,0400 |
|
Разом |
|
2,0559 |
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
Аl |
|
Металлошихтой |
- |
---------------------------------------- |
|
Міксерним шлаком |
0,4320 |
із таб.3. 6,0×0,4320/100=0,0258 |
|
Сміттям скрапу |
0,9200 |
із таб.3. 25,0×0,9200/100=0,23 |
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
із таб 3. 2,0×0,5/100=0,0100 |
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
із таб.3 4,0×0,0500/100=0,0020 |
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
із таб.3 1,1×0,100/100=0,0011 |
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
із таб.3 0,3×0,8000/100=0,0024 |
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
із таб.3 3,8×1,000/100=0,0380 |
|
Вапняком |
2,500 |
із таб.3 0,8×2,500/100=0,0200 |
|
Разом |
|
0,3249 |
О
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
СаО |
|
1 |
2 |
5 |
|
Металлошихтой |
- |
---------------------------------------- |
|
Міксерним шлаком |
0,4400 |
із таб.3. 47,0×0,4400/100=0,2068 |
|
Сміттям скрапу |
0,9000 |
---------------------------------------- |
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
із таб 3. 48,8×0,5/100=0,244 |
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
із таб.3 2,0×0,0500/100=0,001 |
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
із таб.3 1,3×0,100/100=0,0013 |
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
із таб.3 44,2×0,8000/100=0,3536 |
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
із таб.3 53,3×1,000/100=0,5330 |
|
Вапняком |
2,500 |
із таб.3 53,3×2,500/100=1,3325 |
|
Разом |
|
2,6722 |
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
MgO |
|
1 |
2 |
6 |
|
Металлошихтой |
- |
---------------------------------------- |
|
Міксерним шлаком |
0,4400 |
із таб.3. 4,0×0,4400/100=0,0176 |
|
Сміттям скрапу |
0,9000 |
---------------------------------------- |
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
із таб 3. 10,0×0,5/100=0,05 |
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
із таб.3 66,0×0,0500/100=0,033 |
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
із таб.3 93,5×0,100/100=0,094 |
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
із таб.3 10,4×0,8000/100=0,083 |
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
із таб.3 38,8×1,000/100=0,388 |
|
Вапняком |
2,500 |
із таб.3 0,7×2,500/100=0,0175 |
|
Разом |
|
0,6831 |
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
МnО |
|
1 |
2 |
7 |
|
Металлошихтой |
- |
із таб.6 0,7555 |
|
Міксерним шлаком |
0,4400 |
із таб.3. 1,5×0,4400/100=0,0066 |
|
Сміттям скрапу |
0,9000 |
---------------------------------------- |
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
із таб 3. 5,0×0,5/100=0,025 |
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
---------------------------------------- |
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
---------------------------------------- |
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
---------------------------------------- |
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
---------------------------------------- |
|
Вапняком |
2,500 |
--------------------------------------- |
|
Разом |
|
0,7871 |
|
|
Засвоєн ванною |
Р |
|
1 |
2 |
8 |
|
Металлошихтой |
- |
із таб.6. 0,1388 |
|
Міксерним шлаком |
0,4400 |
--------------------------------------- |
|
Сміттям скрапу |
0,9000 |
---------------------------------------- |
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
із таб 3. 2,0×0,5/100=0,01 |
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
----------------------------------------- |
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
---------------------------------------- |
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
---------------------------------------- |
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
----------------------------------------- |
|
Вапняком |
2,500 |
із таб.3 0,03×2,500/100=0,0008 |
|
Разом |
|
0,1496 |
Внесено
O
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
S |
|
1 |
2 |
9 |
|
Металлошихтой |
- |
із таб.6. 0,0103 |
|
Міксерним шлаком |
0,4400 |
із таб.3. 1,5×0,4400/100=0,0066 |
|
Сміттям скрапу |
0,9000 |
---------------------------------------- |
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
із таб 3. 0,2×0,5/100=0,001 |
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
|
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
|
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
|
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
|
|
Вапняком |
2,500 |
із таб.3 0,1×2,500/100=0,0025 |
|
Разом |
|
0,0204 |
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
Сг |
|
1 |
2 |
10 |
|
Металлошихтой |
- |
|
|
Міксерним шлаком |
0,4400 |
|
|
Сміттям скрапу |
0,9000 |
|
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
|
|
Матеріал. зведення |
0,0500 |
|
|
Матеріал.подіни |
0,1000 |
|
|
Сирим доломітом |
0,8000 |
|
|
Обпален.доломітом |
1,0000 |
|
|
Вапняком |
2,500 |
|
|
Разом |
|
0,0083 |
O
Результат розрахунку зводимо в таблицю 7.
Таблиця 7 Масовий вміст компонентів в первинному шлаку.
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
SiO2 |
Аl2О3 |
СаО |
MgO |
МnО |
Р2O5 |
S |
Сг2O3 |
|
Металошихта |
2 |
1,187 |
- |
- |
- |
0,879 |
0,1488 |
0,0283 |
- |
|
Міксерним шлаком |
0,432 |
0,1706 |
0,0258 |
0,2068 |
0,0176 |
0,0066 |
------ |
0,0066 |
|
|
Сміттям скрапу |
0,9200 |
0,6440 |
0,23 |
----- |
------- |
------ |
------ |
----- |
|
|
Кінцевим шлаком |
0,5000 |
0,0850 |
0,0100 |
0,244 |
0,05 |
0,025 |
0,01 |
0,001 |
|
|
Матеріалом зведення |
0,0500 |
0,0032 |
0,0020 |
0,001 |
0,033 |
------- |
----- |
------ |
|
|
Матеріалом подіни |
0,1000 |
0,002 |
0,0011 |
0,0013 |
0,094 |
-------- |
----- |
------ |
|
|
Сирим доломітом |
0.8000 |
0,0128 |
0,0024 |
0,3536 |
0,083 |
--------- |
----- |
------ |
|
|
Обпаленим доломітом |
1,0000 |
0,01 |
0,0380 |
0,533 |
0,388 |
-------- |
------ |
----- |
|
|
Вапняком |
2,500 |
0,04 |
0,02 |
1,3325 |
0,0175 |
-------- |
0,0008 |
0,0025 |
|
|
Разом |
6,9561 |
2,1546 |
0,3293 |
2,6722 |
0,6831 |
0,9106 |
0,1596 |
0,0384 |
0,0083 |
Продовження таблиці 7 - Масовий вміст компонентів в первинному шлаку.
|
Внесено |
Засвоєн ванною |
Р |
S |
Сг |
|
1 |
2 |
8 |
9 |
10 |
|
Металлошихтой |
— |
0,1388 |
0,0103 |
|
|
Міксерним шлаком |
0.4400 |
------ |
0,0066 |
|
|
Сміттям скрапу |
0.9000 |
------ |
----- |
|
|
Кінцевим шлаком |
0.5000 |
0,01 |
0,001 |
|
|
Матеріалом зведення |
0.0500 |
----- |
------ |
|
|
Матеріалом подіни |
0.1000 |
----- |
------ |
|
|
Сирим доломітом |
0.8000 |
----- |
------ |
|
|
Обпаленим доломітом |
1.0000 |
------ |
----- |
|
|
Вапняком |
2.500 |
0,0008 |
0,0025 |
|
|
Разом |
|
0,1496 |
0,0204 |
0,0083 |
O
O
Приймаємо вміст оксидів заліза в первинному шлаку рівним 26%.
Тоді
кількість первинного шлаку складе М
пер.шл.=
9,4
кг.
Визначаємо масовий вміст компонентів в первинному шлаку (таблиця 8).
Для
цього загальну кількість засвоєних
шлаком матеріалів (6.7015) приймаємо за
100% (таблиця 7), а зміст даного компоненту
- за X (остання горизонтальна строчка
таблиці7) і з рівняння розраховуємо
відсоток даного компоненту в шлаку (з
урахуванням змісту Сг
O
яке не виділилося окремою строчкою в
таблиці 7).
SiO
=
22,92%
Аl
О
=
3,5%
СaО=
28,43,
%
MgO=
7,26%
МnО=
9,68%
Р
O
=
1,69%
Сг
O
=
0,88%
S=
0,408%
Fe
O
=приймаємо
26,0%
Результат розрахунку зводимо в таблицю 8
Таблиця 8 -Масовий зміст компонентов в первинному шлаку.
|
Компонент |
SiO2 |
Аl2О3 |
СаО |
MgO |
МnО |
Р2O5 |
S |
Сг2O3 |
Fe2O3 |
|
|
% |
22,92 |
3,5 |
28,43 |
7,26 |
9,68 |
1,69 |
0,408 |
0,88 |
26,0 |
100 |
Знаходимо кількість оксидів, яку вносять матеріали в первинний шлак.
Для цього × (з таблиці 3) і діліти на 100.
зміст
FeO міксерний шлак=
0,0064
окалина
скрапа : дивись ісходні данні-маса
окалини скрапа=0,4600кг умножаємо на
зміст FeO із таблиці 3 по окалині =
0,1426
також
і по Fe
O
дивись ісходні данні-маса окалини
умножаємо на зміст по Fe
O
із таблиці 3 по окалині =
0,3215
Fe
O
по своду 5,0×0,05/100=0,025
подіна 2,1×0,1/100=0,0021
сирий доломіт 0,7×0,8/100=0,0056
обпалений доломіт 3,7×1,0/100=0,037
вапняк 0,7×2,5/100=0,0175
кінцев. шлак3,0×0,5/100=0,015
Результат розрахунку зводимо в таблицю 8 А
Таблиця 8 А - кількість оксидов, яку вносять матеріали в первинний шлак.
|
Оксиди |
Поступає з |
||||||||
|
Міксер. шлак |
Окалин скрапа |
своду |
подіни |
Сирого доломіт. |
Обпалендоламіт |
Вапняк |
Кінцев. шлак |
Сума |
|
|
FeO |
0,0064 |
0,1426 |
— |
— |
— |
— |
— |
0,0600 |
0,209 |
|
Fe |
— |
0,3215 |
0,0025 |
0,0021 |
0,0056 |
0,0370 |
0,0175 |
0,0150 |
0,4012 |
O
Визначаємо
зміст, Fe
O
у
шлаку: (Fe
O
)=
(Fe
O
/М
перв.ш)×100 = 0,4012 / 9,4 =4,26%.
Кількість FeO, яка поступає за рахунок окислення зализа з розплаву, равна.
9,4-6,9561-0,4012-0,209=1,8337 кг
При цьому окислюється залоза: 1,8337 × 56 / 72=1,4262 кг
Витрата кисню на окислення заліза складе: 1,8337-1,4262=0,4075 кг
Загальна витрата кисню на окислено домішок і заліза складе:
Σ
О
=4,0594+0,4075=4,4669
кг
При окислювальній здатності мартенівської печі (δ=30%) поступить кисню з атмосферу печі:
О
=
1,34кг
Потреба в кисні продування складае:
Σ
О
=4,4669-1,34=3,1269 кг
Визначаємо тривалість продування ванни киснем через дві фурму:
t
=
де
Іо
-
інтенсивність продування ванни киснем
на одну фурму, м
/годин;
К
=
90 - чистота технічного кисню % (приймаємо);
K
=
80 - ступінь засвоєння кисню мартенівської
% (приймаємо);
О
- потреба в кисні продування, кг;
Мпл-садка мартенівської печі, т (Мпл=300т)
Тоді
t
=
2.53годин
Визнаємо витрату вапняка в завалення
Мвапна
= 2,5+
де 2,5 - кількість вапняку, що перейшов в первинний шлак;
(СаО)
вапна., (SiO
)вапна.
- зміст компонентов у вапняку %; дивись
таб.3
(В)распл. - основності шлаку після розплавлення (приймаємо= 2 ).
M(SiO
),
M(CаO) - кількість СаО і SiO
у первинному шлаку після його скачування
в плавлення, кг
При скачуванні в плавлення 20% первинного шлаку і основності шлаку після розплавлення (В)распл.=2, кількість шлаку, що скачали, і загальна витрата вапняку в завалення складає:
М
=9,4×
1,88кг
%
Мвапна=2,5+
кг
%
У таблиці 9 приведені результати визначення складу шлаку після розплавлення
Розрахунок першої строки таблиці 9
Внесено шлаком первинним
SiO
= 9,4×22,92/100×0,8=2,69
Аl
О
=9,4×3,5/100×0,8=0,4
СaО = 9,4×28,43/100×0,8=3,34
MgO = 9,4×7,26/100×0,8=0,85
МnО = 9,4×9,68/100×0,8=1,14
Р
O
= 9,4×1,69/100×0,8=0,19
S = 9,4×0,408/100×0,8=0,05
FeO = 9,4×26/100×0,8=3,05
де кількість первинного шлаку складе М пер.шл=11,71
множеної - дивись дані із таблиці 8
Розрахунок другої строки таблиці 9
Внесено вапняком
SiO
=
0,07
Аl
О
=
0,0104
СaО
=
0,087
MgO
=
0,0297
Р
O
=
0,0049
S
=
0,0013
Fe
O
=
0,018
Сг
O
=0,0083
із таб.7×0,8=0,0066
Результат розрахунку зводимо в таблицю 9
Таблиця 9 склад шлаку після розплавлення
|
Внесено |
SiO2 |
Аl2О3 |
СаО |
MgO |
МnО |
Р2O5 |
S |
Сг2O3 |
Σ EeO |
|
Шлаком первинним |
2,69 |
0,4 |
3, 34 |
0,85 |
1,14 |
0,19 |
0,05 |
|
3,05 |
|
Вапняком |
0,07 |
0,0104 |
0,087 |
0,0297 |
- |
0,0049 |
0,0013 |
|
Fe 0,018 |
|
Разом 11,9379 |
2,76 |
0,4104 |
3,427 |
0,8797 |
1,14 |
0,1949 |
0,0513 |
0,0066 |
3,068 |
O
У таблиці 10 приведені результати визначення масового змісту компонентів у шлаку після розплавлення
SiO
=
(2,76×100)/11,9379=23,11
Аl
О
=(0,4104×100)/11,9379=3,44
СaО = (3,427×100)/11,9379=28,71
MgO = (0,8797×100)/11,9379=7,36
МnО =(1,14×100)/11,9379=9,54
Р
O
=(0,1949×100)/11,9379=1,63
S = (0,0513×100)/11,9379=0,43
FeO =(3,05×100)/11,9379=25,54
Сг
O=(0,0066×100)/11,9379=0,05
---------------------------------------------
100%
Результат розрахунку зводимо в таблицю 10
Таблиця 10 - Масовий зміст компонентов у шлаку після розплавлення
|
Компонент |
SiO2 |
Аl2О3 |
СаО |
MgO |
МnО |
Р2O5 |
S |
Сг2O3 |
EeO |
Сума |
|
% |
23,11 |
3,44 |
28,71 |
7,36 |
9,54 |
1,63 |
0,43 |
0,05 |
25,54 |
100 |
При скачуванні 50% шлаку на початку доведення маса компонентів шлаку, що залишилися, складе:
Разом 11,9379 / 2 =5,9689
SiO
=
2,76 / 2 =1,38
Аl
О
=0,4104
/ 2 =0,2052
СaО = 3,427 / 2 =8,7135
MgO = 0,3797 / 2 =0,4398
МnО =1,14 / 2 =0,57
Р
O
=0,1949
/ 2 =0,0974
S = 0,0513 / 2 =0,0256
FeO = 3,068 / 2 =1,534
Сг
O=0,0066
/ 2 =0,0033
Результат розрахунку зводимо в таблицю 10 А
Таблиця 10 А - Скачуванні 50% шлаку на початку доведення маси компонентів шлаку.
|
Компонент
|
SiO2 |
Аl2О3 |
СаО |
MgO |
МnО |
Р2O5 |
S |
Сг2O3 |
EeO |
|
5,9689 |
1,38 |
0,2052 |
1,7135 |
0,4398 |
0,57 |
0,0974 |
0,0256 |
0,0033 |
1,534 |
Визначаємо витрату вапна в доведення:
М
вап=
де
(В)
= 2,6 - основність шлаку перед розкислюванням
(приймаємо);
M(SіO);
M(CAO) - маса SiO
і CаO в шлаку після скачування в доведення
(СаO)вап,
(SiO
)вап.
– зміст CaO і SiO
в вапні, %, дивись таблицю 3.
Мвап=
2,2336
кг
Визначаємо витрату бокситу в доведення:
М
б=
,
де Мвап - маса шлаку після скачування в доведення, кг;
6
– вміст Al
О
в шлаку перед розкислюванням, % (приймаємо);
M
- маса
в шлаку після скачування в доведення,
кг;
-
вміст
,
у бокситі %;
Мвап.-
кількість вапна, що перейшло в шлак (без
CO
і Н
О).
Визначаємо:
Тоді
М вап.=2,2336-
=2,151
кг
Тоді
М б=
0,97028
кг
Визначуваний склад шлаку перед розкислюванням (таблиця 11)
1строка таблиці 11 беремо із таблиці 10 А
Для розрахунку другої строки таблиці 11 для вапна ,
необхідно -із табл.3 такі данні
SiO
=
2,8; Аl
О
=1,5;
СaО =91,2; MgO =0,7; S =0,1
М вап=2,2336 із розрахунку витрати вапна в доведення.
SiO
=
=0,0625
Аl
О
=
=0,0335
СaО
=
=2,037
MgO
=
=0,0156
S
=
=0,0022
таблиці 11 розрахунок строки : бокситом
–із
табл. 3 по бокситу СaО =4,0; SiO
=20,0;
Fe
O
=18,0; Аl
О
=52,0
0,2928 - витрату бокситу
СaО
=
=0,0388
SiO
=
=0,1940
Fe
O
=
=0,1746
Аl
О
=
=0,5045
Результат розрахунку зводимо в таблицю 11
Таблиця 11 - Склад шлаку перед розкислюванням
|
Внесен. |
SiO2 |
Аl2О3 |
СаО |
MgO |
МnО |
Р2O5 |
S |
FeO |
Сг2O3 |
|
Шлак. расплав |
1,38 |
0,2052 |
1,7135 |
0,4398 |
0,57 |
0,0974 |
0,0256 |
1,534 |
0,0033 |
|
Вапно |
0,0625 |
0,0335 |
2,037 |
0,0156 |
|
|
0,0022 |
|
|
|
Боксит |
0,1940 |
0,5045 |
0,0388 |
|
|
|
|
Fe2O3 0,0527 |
|
|
Разом 8,9065 |
1,6365 |
0,7432 |
3,7893 |
0,4554 |
0,57 |
0,0974 |
0,0278 |
1,5867 |
0.0033 |
Визначаємо масовий вміст компонентів в шлаку перед розкислюванням (таблиця 12)
SiO
=
18,37
Аl
О=
8,34
CаO
=
42,54
MgO
=
5,11
MnO
=
6,39
Р
O
=
1,09
S=
0,31
FeO=
17,81
Сг
O
=
0,037
Результат розрахунку зводимо в таблицю 12
Таблиця 12 - Масовий вміст компонентів в шлаку перед розкислюванням
|
компонент |
SiO2 |
Аl2О3 |
СаО |
MgO |
МnО |
Р2O5 |
S |
FeO |
Сг2O3 |
Σ |
|
% |
18,37 |
8,34 |
42,54 |
5,11 |
6,39 |
1,09 |
0,31 |
17,81 |
0,037 |
100 |
В
середньому при вдуванні в мартенівську
ванну 1м
технічного
кисню випарюється 0,13 кг заліза. Тоді
при продуванні 300 т мартенівської печі
технічним киснем протягом 2,53 години з
інтенсивністю 3600 м
/
годину кількість заліза, що випарюється,
складе
М
Втрати заліза в корольках з первинним шлаком при його скачуванні складає:
М
де 15 - прийнята кількість корольків в первинному шлаку (коливається в межах 10-30%)
М
Визначаємо втрати заліза в корольках з шлаком доведення (коливається н межах 4-8%). Приймаємо їх вміст в шлаку рівним 6%.
Тоді
М
М
Визначимо втрати заліза в корольках з кінцевим шлаком (коливається в межах від 0,2 до 4%). Тоді
М
М
Залізо у всіх корольках: 0,282+0,3581+0,2671=0,9072
Вихід придатного металу визначаємо по залежності
Ммет=Мч+Мскр-Мдоміш-Мме-М
-
М
-М
-
М
Ммет= 54,560 + 43,650 – 3,5362 -1,4262 - 0,394 - 0,282- 0,3581 - 0,2671 = 91,948кг
Визначаємо кількість газів, що виділяються з мартенівської ванни, кг (%). Для цього кількість матеріалів, створюючих газів, умножаємо на зміст відповідного газу з табл.3.
СО
-
Сирим доломітом:
із
табл.3 СО
=41,0
із табл.7 усвоено ванной =0,800
СО
-
Сирим доломітом: =
СО
-
вапняком:
із
табл.3 СО
=42,57
витрата вапняка в завалення = 4,7817
СО
-
вапняком=
=2,175
СО
-
вапно:
із
табл.3 СО
=3,2
витрату вапна в доведення - 2,2336:
СО
-
вапно=
Результати підсумовуємо : 0,8055+0,3280+2,175+0,071=3,3795
Н
О
Сирим доломітом:
із
табл.3 Н
О
=1,8
із табл.7 усвоено ванной =0,800
Н
О
- Сирим доломітом: =
Н
О
- вапно: із табл.3 Н
О
= 0,5
витрату вапна в доведення - 2,2336:
Н
О
вапно=
Н
О
- бокситом:
із
табл.3 Н
О
= 6,0
витрата бокситу в доведення - 0,97028
Н
О
бокситу=
Результати підсумовуємо по горизонталі і вертикалі. Результати розрахунку зводимо в таблицю 13.
Таблиця 13 - Кількість газів, що виділяються з мартенівської ванни.
|
Внесено |
СО |
СО |
Н |
Сума |
|
Металев. шихт. |
4,5469 (див.таб.3) |
0,8055 (див.таб.3) |
- |
5,3524 |
|
Сміттям скрапу |
- |
- |
0,045 (із ісх.дан) |
0,045 |
|
Сирим доломітом |
- |
0,3280 |
0,0144 |
0,3424 |
|
Вапняком |
- |
2,175 |
- |
2,175 |
|
Вапном |
- |
0,021 |
0,01116 |
2,1861 |
|
Бокситом |
- |
- |
0,582 |
0,0582 |
|
Разом |
4,5469 |
3,3295 |
0,265256 |
8,5429 |
ОУ таблиці 14 приведений матеріальний баланс мартенівської плавки перед розкислюванням (на 100 кг металошахти)
Таблиця 14 - Матеріальний баланс мартенівської плавки перед розкислюванням
|
Прихід |
кг |
Витрата |
кг |
|
Чавун рідкий |
54,0000 |
Метал |
91,948 |
|
Скрап сталевий |
44,6200 |
Шпак первинний скач. |
1,88 |
|
Вапняк |
5,11 |
Шлак доведення скач. |
5,9689 |
|
Вапно |
2,2336 |
Шлак кінцевий |
8,9065 |
|
Доломіт сирий |
0,8000 |
Гази |
8,5429 |
|
Доломіт обоженний |
1,0000 |
Залізо в дим |
0,394 |
|
Боксит |
0,97028 |
Залізо у всіх корольках |
0,9072 |
|
Кисень |
4,4669 |
|
|
|
Шлак кінцевий |
0,5000 |
|
|
|
Матеріал зведення |
0,0500 |
|
|
|
Матеріали подіни |
0,1000 |
|
|
|
Разом |
115,516 |
|
115,5475 |
Нев'язність
(допустимо до 0,2%)
Додаток 7
Данні для розрахунку матеріального балансу мартенівської плавки
|
№ варианта |
Доля чавун |
Зміст чугуна, % |
Доля скрап |
Зміст скрапа, % |
||||||||
|
С |
Мn |
Si |
S |
P |
С |
Мn |
Si |
S |
P |
|||
|
1 |
45 |
4,40 |
0,98 |
0,71 |
0,04 |
0,12 |
55 |
0,2 |
0,4 |
0,31 |
0,05 |
0,025 |
|
2 |
46 |
4,26 |
0,98 |
0,71 |
0,04 |
0,12 |
54 |
0,21 |
0,41 |
0,31 |
0,045 |
0,025 |
|
3 |
47 |
4,33 |
0,96 |
0,72 |
0,04 |
0,11 |
53 |
0,22 |
0,42 |
0,32 |
0,046 |
0,026 |
|
4 |
48 |
4,41 |
0,98 |
0,73 |
0,04 |
0,12 |
52 |
0,23 |
0,40 |
0,33 |
0,044 |
0,026 |
|
5 |
49 |
4,32 |
0,99 |
0,74 |
0,04 |
0,12 |
51 |
0,24 |
0,44 |
0,34 |
0,045 |
0,026 |
|
6 |
50 |
4,39 |
0,95 |
0,75 |
0,035 |
0,12 |
50 |
0,2 |
0,41 |
0,3 |
0,045 |
0,026 |
|
7 |
51 |
4,38 |
0,98 |
0,76 |
0,036 |
0,12 |
49 |
0,2 |
0,41 |
0,3 |
0,046 |
0,025 |
|
8 |
52 |
4,39 |
0,85 |
0,71 |
0,037 |
0,12 |
48 |
0,2 |
0,40 |
0,3 |
0,05 |
0,030 |
|
9 |
53 |
4,38 |
0,96 |
0,71 |
0,038 |
0,12 |
47 |
0,2 |
0,41 |
0,25 |
0,05 |
0,03 |
|
10 |
54 |
4,36 |
0,95 |
0,72 |
0,039 |
0,11 |
46 |
0,2 |
0,40 |
0,29 |
0,05 |
0,029 |
|
11 |
55 |
4,39 |
1,01 |
0,80 |
0,04 |
0,12 |
45 |
0,23 |
0,40 |
0,26 |
0,05 |
0,03 |
|
12 |
56 |
4,40 |
1,05 |
0,81 |
0,041 |
0,11 |
44 |
0,21 |
0,41 |
0,29 |
0,05 |
0,031 |
|
13 |
57 |
4,41 |
1,01 |
0,82 |
0,042 |
0,12 |
43 |
0,22 |
0,42 |
0,28 |
0,05 |
0,032 |
|
14 |
58 |
4,42 |
1,03 |
0,83 |
0,043 |
0,12 |
42 |
0,23 |
0,43 |
0,26 |
0,05 |
0,033 |
|
15 |
59 |
4,42 |
1,02 |
0,84 |
0,044 |
0,12 |
41 |
0,24 |
0,44 |
0,28 |
0,045 |
0,034 |
|
16 |
60 |
4,33 |
1,03 |
0,85 |
0,04 |
0,13 |
40 |
0,21 |
0,4 |
0,25 |
0,046 |
0,03 |
|
17 |
61 |
4,36 |
1,03 |
0,86 |
0,04 |
0.12 |
39 |
0,21 |
0,4 |
0,26 |
0,046 |
0,031 |
|
18 |
62 |
4,34 |
1,01 |
0,87 |
0,04 |
0,12 |
38 |
0,22 |
0,4 |
0,27 |
0,047 |
0,03 |
|
19 |
63 |
4,34 |
1,04 |
0,88 |
0,04 |
0,11 |
37 |
0,22 |
0,4 |
0,29 |
0,048 |
0,03 |
|
20 |
64 |
4,45 |
1,02. |
0,89 |
0,04 |
0,12 |
36 |
0,20 |
0,40 |
0,29 |
0,049 |
0,03 |
|
21 |
65 |
4,41 |
1,00 |
0,71 |
0,04 |
0,12 |
35 |
0,20 |
0,41 |
0,3 |
0,046 |
0,03 |
|
22 |
66 |
4,41 |
1,02 |
0,71 |
0,04 |
0,11 |
34 |
0,21 |
0,41 |
0,31 |
0,047 |
0,026 |
|
23 |
67 |
4,40 |
1,06 |
0,71 |
0,04 |
0,12 |
33 |
0,22 |
0,42 |
0,32 |
0,048 |
0,028 |
|
24 |
68 |
4,40 |
1,01 |
0,72 |
0,04 |
0,12 |
32 |
0,20 |
0,43 |
0,31 |
0,05 |
0,026 |
|
25 |
69 |
4,38 |
1,07 |
0,70 |
0,04 |
0,12 |
31 |
0,21 |
0,41 |
0,31 |
0,05 |
0,026 |
Додаток7а
Масовий зміст елементів у сталі
|
Варіант |
Марка сталі |
Масовий зміст елементів у готовій сталі |
||||
|
С |
Мп |
Si |
S |
Р |
||
|
не більш |
не більш |
|||||
|
1 |
Зсп |
0,14- 0,20 |
0,40-0,65 |
0,15-0,30 |
0,050 |
0,040 |
|
2 |
5сп |
0,28-0,37 |
0,50-0,80 |
0,20-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
3 |
10 |
0,07-0,14 |
0,35-0,65 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |
|
4 |
20 |
0,17-О,24 |
0,35-0,65 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |
|
5 |
А515-6 |
0,14-0,21 |
0,60-0,90 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
|
6 |
А36 |
0,15-0,20 |
0,85-1,15 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,040 |
|
7 |
St 37-2 |
0,12-0,17 |
0,40-0,60 |
0,15-0.30 |
0,035 |
0,035 |
|
8 |
St44-2 |
0,15-0,20 |
0,40-0,60 |
0,10 -0,25 |
0,040 |
0,040 |
|
9 |
15Г |
0,12-0,19 |
0,70-1,00 |
0,17-0,37 |
0,035 |
0,035 |
|
10 |
St 52-3 |
0,15-0,20 |
1,2-1,60 |
0,35-0,55 |
0,030 |
0,035 |
|
11 |
17ГС |
0,14-0,20 |
1,00-1,40 |
0,40-0,60 |
0,030 |
0,030 |
|
12 |
А |
0,17-0,21 |
0,40-1,00 |
0,15-0,30 |
0,040 |
0,040 |
|
13 |
Е |
0,13-0,18 |
0,70-1,40 |
0,15-0,30 |
0,040 |
0,040 |
|
14 |
D40 |
0,12-0,18 |
0,90-1,60 |
0,15-0,30 |
0,035 |
0,035 |
|
15 |
А 572-50 |
0,14-0,20 |
0,85-1,25 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
16 |
А 516-55 |
0,12-0,18 |
0,60-0,90 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
|
17 |
А 516-70 |
0.14-0,22 |
0,85-1,21 |
0,15-0,40 |
0,035 |
0,035 |
|
18 |
АВ/ЕН |
0,12-0,18 |
1,20-1,60 |
0,17-0,50 |
0,040 |
0,040 |
|
19 |
А 572-65 |
0,14-0.23 |
0,90-1,30 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
20 |
А 572-60 |
0,14-0,25 |
0,90-1,30 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
21 |
А 572-42 |
0,14-0,20 |
0,85-1,25 |
0,15-0,40 |
0,050 |
0,040 |
|
22 |
LRA |
0,14-0,22 |
0,30-0,60 |
0.17-0.37 |
0,030 |
0,040 |
|
23 |
ЗПС |
0,14-0,22 |
0,40-0,65 |
0,05-0,17 |
0,050 |
0,040 |
|
24 |
SS400 |
0.14-0,22 |
0.40-0.60 |
0,17-0,37 |
0,030 |
0,030 |
|
25 |
30 |
0,27-0,35 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
0,040 |
0,035 |