2.4 Определение количества известняка в завалку

Флюсы применяются для образования и регулирования состава шлака в соответствии с требуемыми его физическими и химическими свойствами. В производстве стали в качестве флюса используют известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, бой шамотного кирпича.

Известняк, состоящий преимущественно из минерала кальцита, вводят в состав шихты для удаления серы и фосфора из металла в шлак. При работе скрап-рудным процессом завалка осуществляется в следующем порядке. На подину равномерным слоем загружают часть железной руды (агломерата, окатышей), затем слой известняка (извести) и оставшуюся руду. Такой порядок завалки предотвращает приваривание известняка к подине и обеспечивает образование в начале плавки железистого шлака, в котором в дальнейшем относительно легко растворяется известняк или известь.

Известь применяют главным образом для наводки шлака после расплавления шихты, то есть во второй период плавки.

Количество известняка в завалку определяется по формуле:

(4)

где %СаО_изв - содержание СаО в известняке, %;

%SiO_2изв - содержание SiO₂ в известняке, %;

М_СаО, М_SiO2 - количество СаО и SiO₂, поступившее в шлак первого периода плавки из всех источников, кроме известняка, кг;

В_сп, В_рас - основность спущенного и оставшегося в печи по расплавлении шлака, выраженная через отношение СаО к SiO₂;

- количество шлака, оставшегося в печи, кг;

(SiO₂)^рас - содержание SiO₂ в шлаке по расплавлении, %.

2.4.1 Расчет количества СаО и SiO2, поступивших в шлак первого периода плавки из всех источников, кроме известняка (мСаО, мSiO2)

В образовании шлака участвуют заправочные материалы (магнезит, доломит), разжижители, огнеупоры свода, загрязнение и окалина лома.

В качестве разжижителей в основной мартеновской плавке применяются боксит, плавиковый шпат и бой шамотного кирпича. Основной составляющей боксита является глинозем, который и разжижает шлак при повышении содержания оксида алюминия в шлаке до 8%. Боксит содержит значительное количество оксидов железа, поэтому он является не только флюсом, но и окислителем, то есть способствует ускорению шлакообразования. Плавиковый шпат (CaF₂) применяется для разжижения очень густых шлаков. Для разжижения шлака используется также бой шамотного кирпича, но в ограниченных количествах во избежание сильного снижения основности шлака. В расчете в качестве разжижителя используем боксит.

Расходы материалов участвующих в процессе шлакообразования обычно встречающиеся на практике приведены в таблице 9.

Таблица 9 – Шлакообразующие материалы мартеновской плавки

Материал	Расход на плавку, кг/100кг	Участвует в образовании шлака
		Всего к общему расходу, %	В том числе, %
			I период	II период
Магнезит обожженный	0,5-1,0	75-85	40-50	60-50
Доломит обожженный	1,5-2,0	70-80	60-70	40-30
Доломит сырой	1,0-2,0	10-20	65-75	35-20
Материал свода	0,15-0,20	100	50-60	50-40
Боксит	0,25-0,45	100	50-60	50-40
Загрязнение лома*	1,0-2,0	100	100	-
Окалина лома*	1,0-1,5	100	100	-
* – от веса лома (сверх 100 кг металлошихты).

Принимаем в расчете следующие расходы материалов и их участие в образовании шлака (см. таблицу 10).

Таблица 10 – Шлакообразующие материалы мартеновской плавки

Материал	Расход на плавку, кг/100кг	Участвует в образовании шлака
		На всю плавку		В то числе, %
		%	кг	I период		II период
				%	кг	%	кг
Магнезит обож.	0,75	80	0,60	45	0,27	55	0,33
Доломит обожженный	1,75	75	1,31	65	0,85	35	0,46
Доломит сырой	1,50	15	0,23	70	0,16	30	0,07
Материал свода	0,20	100	0,20	55	0,11	45	0,09
Боксит	0,35	100	0,35	55	0,19	45	0,16
Загрязнение лома	1,5*1	100	0,54*2	100	0,54	-	-
Окалина лома	1,25*1	100	0,45*2	100	0,45	-	-
*1 – от веса лома (сверх 100 кг металлошихты); *2 – 36∙1,5/100=0,54 кг, 36∙1,25/100=0,45 кг.

Расчет количества СаО и SiO₂, поступивших в шлак первого периода плавки из всех источников, кроме известняка, приведен в таблице 11.

Таблица 11 – Расчет количества СаО и SiO₂, вносимых в шлак всеми источниками, кроме известняка

Источник	Расход в I период, кг	Вносится, кг
		SiO2	СаО
Из металлошихты	100	1,251	-
Руда железная	22,2	22,2∙0,082*=1,818	22,2∙0,028*=0,621
Боксит	0,19	0,19∙0,1=0,019	0,19∙0,01=0,002
Магнезит обож.	0,27	0,27∙0,03=0,008	0,27∙0,032=0,009
Доломит обож.	0,85	0,85∙0,027=0,023	0,85∙0,558=0,476
Доломит сырой	0,16	0,16∙0,015=0,002	0,16∙0,305=0,48
Материал свода	0,11	0,11∙0,050=0,006	0,11∙0,02=0,002
Загрязнение лома	0,54	0,60∙0,75=0,450	-
Итого	-	3,533	1,158
* - 0,082; 0,028 и т. д. доля SiO2 и СаО в материалах (см. таблицу 3)

Из данных таблицы 11 следует, что имеющиеся в первом периоде плавки шлакообразующие не обеспечивают получение первичного шлака высокой основности, что вызывает необходимость применения основных флюсов. При определении расхода флюсов следует учитывать обязательное скачивание первичного шлака, проводимое в течение периода плавления с началом заливки жидкого чугуна. Шлак, стекающий из печи во время плавления, называют «сбегающим». Состав этого шлака характеризуется низкой основностью и высоким содержанием FeO.