2.3 Определение количества железной руды в завалку

Расход твердых окислителей (железной руды) определяется разностью между общим количеством кислорода, необходимым на окисление примесей металла и части железа (окисленного железа, поступающего в шлак и дымовые газы), и количеством кислорода, поступающим в ванну из атмосферы печи и из вдуваемого в ванну окислительного газа (если применяется продувка жидкого металла в периоды плавления и доводки или обдувка скрапа в период прогрева).

Расход твердых окислителей в завалку при скрап-рудном процессе в зависимости от расхода чугуна и количества кислорода, поступающего в ванну из газообразных источников, колеблется в пределах 5 - 20% от металлической части шихты.

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

(2)

где О_2,р - содержание кислорода в руде, %;

К_I - коэффициент, учитывающий интенсивность продувки ванны кислородом в период плавления, равный 0-1 (К_I = 0, если количество руды в завалку равно нулю при продувке кислородом с высокой интенсивностью; К_I = 1, если продувка ванны кислородом не производится); для слабой интенсивности продувки принимаем К_I = 0,85;

М_О^ших - количество кислорода, необходимое для окисления примесей металлошихты в первом периоде плавки, кг;

М_О^атм - количество кислорода, поступающего в металл из атмосферы печи в первом периоде плавки, кг.

Расчет окисления примесей шихты представлен в таблице 6.

Таблица 6 - Расчет окисления примесей шихты

Расчетные показатели	С*1			Si	Mn	P	S*2	Всего
	Всего	Окисля-ется до СО	Окисля-ется до СО2
Содержится в шихте, кг	2,824	-	-	0,584	1,058	0,101	0,041
Содержится по расплавлению, кг	0,5	-	-	0,0	0,106	0,020	0,039
Удаляется при продувке, кг	2,324	2,324 × × 0,87 = = 2,022	2,324 × × 0,13 = = 0,302	0,584	0,952	0,081	0,002	3,943
Требуется кислорода, кг	-	2,022× × 16/12= = 2,696	0,302 × × 32/12= = 0,806	0,584 × ×32/28 = = 0,667	0,952× ×16/55 = = 0,277	0,081 × ×80/62 = = 0,104	-	4,550
Образуется оксидов, кг	-	2,022 × × 28/12= = 4,718	0,302 × × 44/12= =1,108	0,584 × ×60/28 = = 1,251	0,952 × ×71/55 = = 1,229	0,081 × ×142/62 = = 0,185	0,002 × ×72/32= =0,005*2	8,496
*1 - принимаем, что 87% углерода, удаляемого при продувке, окисляется до СО, а 13% - до CO2. *2 - принимаем, что вся удаляемая из металла сера переходит в шлак в виде CaS, пренебрегая малым количеством ее окисления до газообразных продуктов.

Таким образом, количество кислорода, необходимое для окисления примесей металлошихты в первом периоде плавки (М_О^ших) составляет 4,550 кг.

Количество кислорода, поступающего в металл из атмосферы печи в первом периоде плавки (М_О^атм) находим из уравнения:

(3)

где μ - среднее удельное поступление кислорода в ванну из газовой фазы печи за период заливки чугуна и плавления шихты, кг/м²·ч;

η - удельная нагрузка на под печи, равная емкости печи, деленной на площадь пода, т/м²;

τ_пл - продолжительность периодов заливки чугуна и плавления, зависящая от удельной нагрузки на под печи, интенсивности продувки, калорийности топлива, ч.

Среднее удельное поступление кислорода в ванну из газовой фазы печи за период заливки чугуна и плавления шихты (μ) обычно составляет 5-20 кг/м²·ч. Для рассматриваемого случая принимаем 15 кг/м²·ч.

Для определения удельной нагрузки на под печи используем данные о соотношении емкости и площади пода печей, приведенные в таблице 7.

Таблица 7 – Площадь пода печей различной вместимости

Емкость печи, т	200	250	380	500	600	900
Площадь пода, м2	70	77	95	105	110	160

При садке печи 440 т удельная нагрузка на под составляет η ≈ 4,4 т/м².

Продолжительность периодов заливки чугуна и плавления выбираем в зависимости от удельной нагрузки на под печи по данным таблицы 8.

Таблица 8 – Продолжительность периодов заливки чугуна и плавления

Удельная нагрузка на под печи, т/м2	2,0	3,0	4,0	4,5	5,0	5,5
Продолжительность периодов заливки чугуна и плавления, ч	1,2-1,8	1,4-2,2	1,8-2,7	1,0-3,0	2,2-3,2	2,4-3,4

Для удельной нагрузки 4,4 т/м² и слабой продувки ванны принимаем τ_пл = 1 ч. Тогда

Содержание кислорода в руде (О_2,р) определяем по данным о ее химическом составе (см. таблицу 3), учитывая, что 1/3 Fe₂O₃ руды в процессе плавления диссоциирует до FeO, а выделившийся при этом кислород улетучивается, не принимая участия в окислении примесей шихты

Следовательно, расход руды в завалку равен