6. Расчет металлошихты
Плавка на свежей шихте колесной стали (вместимость ДСП-100 т)
Марка-1
Шихту составляют из углеродистых отходов(отходы гр.А) и чугуна(скрапа).Доля чугуна в шихте, как правило, не более 20% от массы завалки. За время окислительного периода в среднем окислиться 0,3-0,5% С.Можно принять, что в период расплавления окисляется до 0,2%С.Угар железа в период расплавления и окисления составляет до 4%.
Присадка легирующих проводится в соответствии с выбранной технологией, в данном случае в восстановительный период. Расчет легирующих проводится с учетом коэффициента усвоения конкретного элемента. Для определения количества ферроспла-вов используем выражение:
Qф.спл=g*(Э-Э´) *100/(А*Б)
где : Э- содержание легирующего элемента в готовом металле, %;
Э´- содержание легирующего элемента в металле перед присадкой ферросплавов, %;
А- содержание легирующего элемента в ферросплаве, %;
Б- коэффициент усвоения легирующего элемента, %;
g- масса жидкого металла перед выпуском из печи(готового металла), кг.
Для успешной дефосфорации рекомендуется иметь основность шлака на уровне 2-3. Для уменьшения угара железа рекомендуется иметь содержание кремния в шихте 0,3-0,5%. В окислительный период в ванну присаживают до 1,5-2% извести. В восстанови-тельный период – присаживают известь до 1,5-2% от массы металла, до 20% шамотного боя и плавикового шлака(каждого) от количества извести.
Табл. 1 – Химический состав стали марки-1,%
C |
Mn |
Si |
S, н.б. |
Р, н.б. |
Cu, н.б. |
0,44-0,52 |
0,8-1,2 |
0,40-0,65 |
0,030 |
0,035 |
0,30 |
Cr, н.б. |
Ni, н.б. |
V |
Mo, н.м. |
Fe |
0,30 |
0,30 |
0,08-0,15 |
0,08 |
96,4-97,5 |
Табл. 2 -Расчетный химический состав колесной марки стали-1,%
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Cu |
Cr |
Ni |
V |
Mo |
Fe |
0,5 |
0,9 |
0,4 |
0,025 |
0,030 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,11 |
0,1 |
97,335 |
Определяем расход Ферросиликомарганца (МнС17) на 100т металла:
QМнС17=(93848,5*(0,9-0,15)*100)/(90*65)=1203,2кг.
Определяем расход Феррованадия (ФВд75У0,1) на 100т металла:
QФВд75У0,1=(93848,5*0,11*100)/(80*90)=143,4 кг.
Определяем расход Ферросилиция(ФС65) на 100т металла:
QФС65=(93848,5*0,34*100)/(75*65)=645,3 кг.
Определяем расход Силикокальция (СК10) на 100т металла:
QСК10=(93848,5*(0,4-0,34)*100)/(75*45)=166,8 кг.
Определяем расход Феррованадия-ФМо60(нк):
QФМо60(нк)=(93848,5*0,1*100)/(62*97)=156 кг.
Для расчетов расход алюминиего шлака(или алюминиего порошка) для раскисления принимают 0,02-0,06% от металлозавалки. Примем для расчета расход-0,02% тогда:
QAl=21 кг.
С учетом того, что используем в шихте 5000кг(5%) чугуна, то в готовый металл перейдёт железа из чугуна:
Mч=(5000*94,1/100)*0,96=4517 кг.
Считаем, что в металл перейдёт полностью железа из легирующих ферросплавов:
Мж=
.
Тогда количество железа перешедшего из чугуна, ферросиликомарганца, феррованадия, ферросилиция, ферромолибдена и силикокальция составит:
М=Мж+Мч=4517+520=5037 кг или 5,037%.
Qлом=105000*(97,335-5,011)*100/(98,8*95)=103281,7 кг.
Количество углерода внесенного в завалку чугуном и углеродистым ломом составит (200+242)=442кг или 0,43% от завалки(чугун и углеродистый лом).В соответствии с требованием технологии в окислительный период должно окислится 0,4% углерода. Примем, что в период расплавления окисляется 0,2% углерода, тогда в шихте должно быть (в период завалки) 0,2%+0,4%=0,6% углерода. Недостающий углерод вносим электродным боем, который присаживается на подину, коэффициент усвоения углерода из электродного боя – 90%.
Qэл.боя=108281,7*(0,6-0,43)*100/(100*90)=204,5кг.
Табл.3 –Расход металлошихты на плавку.
|
Количество элемента, вносимого каждой составляющей металлошихты, кг |
||||||||
Материал |
Кол-во,кг |
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Mo |
V |
Fe |
МнС17 |
1709,4 |
42,7 |
1111,1 |
288,9 |
0,513 |
0,8547 |
|
|
258,12 |
ФВд75У0,1 |
152,7 |
0,15 |
0,61 |
1,22 |
0,076 |
0,076 |
|
122,16 |
24,35 |
СК10 |
1587 |
3,17 |
|
714 |
|
0,3174 |
|
|
476,1 |
ФМо60(нк) |
150 |
0,075 |
|
0,75 |
0,15 |
0,075 |
93 |
|
54,6 |
Чугун |
5000 |
200 |
40 |
50 |
1 |
2,5 |
|
|
4706,5 |
Лом |
96802,2 |
242 |
484 |
290,4 |
29,04 |
38,721 |
|
|
95640,57 |
Эл.бой |
192,3 |
192,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Угар железа |
5058 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого: |
110651,6 |
680,4 |
1635,7 |
1345 |
30,78 |
42,544 |
93 |
122,16 |
101160,24 |
Выход
годного: R=
Марка 2
Табл. 4 – Химический состав стали марки-2,%
C |
Mn |
Si |
S, н.б. |
Р, н.б. |
Cu, н.б. |
0,55-0,65 |
0,5-0,9 |
0,22-0,45 |
0,030 |
0,035 |
0,30 |
Cr, н.б. |
Ni, н.б. |
V, н.б. |
Mo, н.м. |
Fe |
0,30 |
0,30 |
0,1 |
0,08 |
96,84-97,91 |
Табл. 5 -Расчетный химический состав колесной марки стали-2,%
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Cu |
Cr |
Ni |
V |
Mo |
Fe |
0,6 |
0,7 |
0,3 |
0,025 |
0,030 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,08 |
0,09 |
97,575 |
Определяем расход Ферросиликомарганца (МнС17) на 100т металла:
QМнС17=(100000*0,7*100)/(90*65)=1196,6 кг.
Определяем расход Феррованадия (ФВд75У0,1) на 100т металла:
QФВд75У0,1=(100000*0,08*100)/(80*90)=111,1 кг.
Определяем расход Силикокальция (СК10) на 100т металла:
QСК10=(100000*0,3*100)/(70*45)=952,4 кг.
Определяем расход Феррованадия-ФМо60(нк):
QФМо60(нк)=(100000*0,09*100)/(62*97)=150 кг.
QAl=31,5 кг.
С учетом того, что используем в шихте 5000кг(5%) чугуна, то в готовый металл перейдёт железа из чугуна:
Mч=(5000*94,1/100)*0,96=4517 кг.
Считаем, что в металл перейдёт полностью железа из легирующих ферросплавов:
Мж=
.
Тогда количество железа перешедшего из чугуна, ферросиликомарганца, феррованадия и
силикокальция составит:
М=Мж+Мч=4517+538,7=5055,7 кг или 5,05%.
Qлом=100000*(97,575-5,05)*100/(98,8*96)=97550,8 кг.
Количество углерода внесенного в завалку чугуном и углеродистым ломом составит 200+(97550,8/400)=443,9кг или 0,43% от завалки (чугун и углеродистый лом).
Расход электродного боя:
Qэл.боя=102550,8*(0,6-0,43)*100/(100*90)=193,7кг.
Табл.6 –Расход металлошихты на плавку.
|
Количество элемента, вносимого каждой составляющей металлошихты, кг |
||||||||
Материал |
Кол-во,кг |
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Mo |
V |
Fe |
МнС17 |
1196,6 |
29,9 |
777,8 |
202,2 |
0,359 |
4,188 |
|
|
180,68 |
ФВд75У0,1 |
111,1 |
0,111 |
0,44 |
0,89 |
0,055 |
0,055 |
|
88,88 |
17,72 |
СК10 |
952,4 |
1,9 |
|
428,6 |
|
0,19 |
|
|
285,72 |
ФМо60(нк) |
150 |
0,075 |
|
0,75 |
0,15 |
0,075 |
93 |
|
54,6 |
Чугун |
5000 |
200 |
40 |
50 |
1 |
2,5 |
|
|
4706,5 |
Лом |
97550,8 |
243,9 |
487,75 |
292,6 |
29,26 |
39,02 |
|
|
96380,19 |
Эл.бой |
193,7 |
193,7 |
|
|
|
|
|
|
|
Угар железа |
5081,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого: |
110235,87 |
669,6 |
1306 |
975 |
30,82 |
46,028 |
93 |
88,88 |
101625,41 |
Выход
годного: R=
Марка 3
Табл. 7– Химический состав стали марки-3,%
C |
Mn |
Si |
S, н.б. |
Р, н.б. |
Cu, н.б. |
0,58-0,67 |
0,5-0,9 |
0,22-0,45 |
0,020 |
0,030 |
0,30 |
Cr, н.б. |
Ni, н.б. |
V |
Mo, н.м. |
Fe |
0,30 |
0,30 |
0,08- 0,15 |
0,08 |
96,79-97,89 |
Табл. 8 -Расчетный химический состав колесной марки стали-3,%
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Cu |
Cr |
Ni |
V |
Mo |
Fe |
0,6 |
0,7 |
0,33 |
0,01 |
0,02 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,09 |
97,55 |
QМнС17=(100000*0,7*100)/(90*65)=1196,6 кг.
QФВд75У0,1=(100000*0,1*100)/(80*90)=138,9 кг.
QСК10=(100000*0,33*100)/(70*45)=1047,6 кг.
QФМо60(нк)=(100000*0,09*100)/(62*97)=150 кг.
QAl=31,5 кг.
С учетом того, что используем в шихте 5000кг(5%) чугуна, то в готовый металл перейдёт железа из чугуна:
Mч=(5000*94,1/100)*0,96=4517 кг.
Считаем, что в металл перейдёт полностью железа из легирующих ферросплавов:
Мж=
.
Тогда количество железа перешедшего из чугуна, ферросиликомарганца, феррованадия и
силикокальция составит:
М=Мж+Мч=4517+571,7=5088,7 кг или 5,08%.
Qлом=100000*(97,55-5,08)*100/(98,8*96)=97492,8 кг.
Количество углерода внесенного в завалку чугуном и углеродистым ломом составит 200+(97492,8/400)=443,7кг или 0,43% от завалки(чугун и углеродистый лом).
Расход электродного боя:
Qэл.боя=102492,8*(0,6-0,43)*100/(100*90)=193,6кг.
Табл.9–Расход металлошихты на плавку.
|
Количество элемента, вносимого каждой составляющей металлошихты, кг |
||||||||
Материал |
Кол-во,кг |
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Mo |
V |
Fe |
МнС17 |
1196,6 |
29,9 |
777,8 |
202,2 |
0,359 |
4,188 |
|
|
180,68 |
ФВд75У0,1 |
138,9 |
0,139 |
0,55 |
1,11 |
0,069 |
0,068 |
|
111,12 |
22,15 |
СК10 |
1047,6 |
2,09 |
|
471,4 |
|
0,2 |
|
|
314,28 |
ФМо60(нк) |
150 |
0,075 |
|
0,75 |
0,15 |
0,075 |
93 |
|
54,6 |
Чугун |
5000 |
200 |
40 |
50 |
1 |
2,5 |
|
|
4706,5 |
Лом |
97492,8 |
243,7 |
487,46 |
292,5 |
29,25 |
39 |
|
|
96322,88 |
Эл.бой |
193,6 |
193,6 |
|
|
|
|
|
|
|
Угар железа |
5080 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого: |
110299,5 |
669,5 |
1305,8 |
1017,96 |
30,83 |
46,031 |
93 |
111,12 |
101601,09 |
Выход
годного: R=
Марка Т
Табл. 10– Химический состав стали марки-Т, %
C |
Mn |
Si |
S, н.б. |
Р, н.б. |
Cu, н.б. |
0,64-0,70 |
0,5-1,0 |
0,22-0,65 |
0,015 |
0,025 |
0,25 |
Cr, н.б. |
Ni, н.б. |
V, н.б. |
Mo, н.м. |
Fe |
0,25 |
0,25 |
0,15 |
0,08 |
96,62-97,82 |
Табл. 11 -Расчетный химический состав колесной марки стали-Т, %
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Cu |
Cr |
Ni |
V |
Mo |
Fe |
0,66 |
0,7 |
0,33 |
0,01 |
0,02 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,09 |
97,49 |
QМнС17=(100000*0,7*100)/(90*65)=1196,6 кг.
QФВд75У0,1=(100000*0,1*100)/(80*90)=138,9 кг.
QСК10=(100000*0,33*100)/(70*45)=1047,6 кг.
QФМо60(нк)=(100000*0,09*100)/(62*97)=150 кг.
QAl=31,5 кг.
С учетом того, что используем в шихте 5000кг(5%) чугуна, то в готовый металл перейдёт железа из чугуна:
Mч=(5000*94,1/100)*0,96=4517 кг.
Считаем, что в металл перейдёт полностью железа из легирующих ферросплавов:
Мж= .
Тогда количество железа перешедшего из чугуна, ферросиликомарганца, феррованадия и
силикокальция составит:
М=Мж+Мч=4517+571,7=5088,7 кг или 5,08%.
Qлом=100000*(97,49-5,08)*100/(98,8*96)=97429,57 кг.
Количество углерода внесенного в завалку чугуном и углеродистым ломом составит 200+(97429,57/400)=443,57кг или 0,43% от завалки(чугун и углеродистый лом).
Расход электродного боя:
Qэл.боя=102429,57*(0,6-0,43)*100/(100*90)=193,5кг.
Табл.12 –Расход металлошихты на плавку.
|
Количество элемента, вносимого каждой составляющей металлошихты, кг |
||||||||
Материал |
Кол-во,кг |
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Mo |
V |
Fe |
МнС17 |
1196,6 |
29,9 |
777,8 |
202,2 |
0,359 |
4,188 |
|
|
180,68 |
ФВд75У0,1 |
138,9 |
0,139 |
0,55 |
1,11 |
0,069 |
0,068 |
|
111,12 |
22,15 |
СК10 |
1047,6 |
2,09 |
|
471,4 |
|
0,2 |
|
|
314,28 |
ФМо60(нк) |
150 |
0,075 |
|
0,75 |
0,15 |
0,075 |
93 |
|
54,6 |
Чугун |
5000 |
200 |
40 |
50 |
1 |
2,5 |
|
|
4706,5 |
Лом |
97429,57 |
243,6 |
487,15 |
292,29 |
29,23 |
38,97 |
|
|
96260,41 |
Эл.бой |
193,5 |
193,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Угар железа |
5077 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого: |
110233,17 |
669,3 |
1305,5 |
1017,75 |
30,8 |
46,001 |
93 |
111,12 |
101538,52 |
Выход
годного: R=
Переплав легированных отходов стали 10Х18Н10Т (ДСП -50т )
1. В составе металлошихты 60 - 80 % отходов выплавляемой марки стали. Для облегчения обезуглероживания высоколегированного расплава в завалку дают никель. С целью разбавления металла по фосфору в ванну дают низкофосфористые отходы, например, отходы электротехнической стали, ЗОХГСА. Повышенное содержание кремния в шихте способствует быстрому нагреву ванны в период обезуглероживания и уменьшения угара хрома. Возможно включение в завалку части феррохрома в виде углеродистого феррохрома.
Плавку ведут с минимальными потерями окислительного шлака, чтобы уменьшить потери основного легирующего, в данном случае примере хрома.
Необходимые легирующие и раскислители вводятся в ванну в восстановительный период. Легирующие, имеющие высокое сродство к кислороду, могут вводиться в металл в период выпуска расплава в ковш, либо в печь под специально наведенный шлак. (например титан).
2. Расчет металлошихты (10Х18H10Т)
Расчетный состав готового металла приведен в табл. 1, расчетный состав металлошихты- в табл. 2.
Таблица 1
С |
Мn |
Si |
S |
P |
Cr |
Ni |
Ti |
Fe |
|
0,10 |
1,5 |
0,50 |
0,020 |
0,035 |
17,5 |
10 |
0,5 |
69,6 |
|
Таблица 2
|
Расчетный состав материалов, (%) |
||||||||
Наим-ние материала |
С |
Мn |
Si |
S |
P |
Cr |
Ni |
Ti |
Fe |
Отходы Б26 |
0,12 |
1,5 |
0,5 |
0,02 |
0,03 |
17 |
10 |
0,3 |
70,8 |
Отходы электротех стали |
0,05 |
0,10 |
3,0 |
0,008 |
|
0,015 |
|
|
96,7 |
Никель Н-1 |
|
|
|
|
|
|
99,9 |
|
|
ФХ006 |
|
|
1,2 |
0,03 |
0,04 |
70,0 |
|
|
28,7 |
ФХ800 |
|
|
1,5 |
0,03 |
0,05 |
70,0 |
|
|
21,4 |
Мр1 |
0,06 |
|
0,8 |
0,05 |
0,05 |
|
|
|
4,0 |
ФС65 |
0,10 |
|
65 |
0,03 |
0,05 |
|
|
|
34,8 |
ФТи68 |
0,20 |
|
0,5 |
0,05 |
0,05 |
|
|
68 |
31,2 |
Примем в составе металлошихты - 70 % отходов Б-26, что составляет 35000 кг. При усвоении никеля 96 % в готовый металл перейдет 3360 кг., что составляет 6,72 °/о. Определим расход никеля на плавку
QH-1=50000·(10-6,72) ·100 / 99,9·96= 1710 кг.
Для легирования металла марганцем используем металлический марганец Мр 1. Определяем необходимое количество марганца
QMp1=50000· (l ,5-[Мn]')·100 / 96·95
[Мn]' - количество марганца в металле перед присадкой ферросплава, %.
Определим [Мn]’ - марганец вносится отходами Б-26. Считаем, что при переплаве легированных отходов с использованием кислородной продувки усвоение марганца из отходов 30 % , тогда в расплав перейдет 35000·1,5·0,30 / 100=175,0 кг. марганца, что составляет 0,32 % от количества готовой стали. В этом случае QMp1=650 кг.
Определим необходимое количество углеродистого феррохрома, который можно дать в завалку либо подвалку. Для этого примем, что после обезуглероживания до [С] =0,07 % в ванне будет содержаться хрома 12 °/о. Эту цифру можно более точно определить исходя из реакции окисления углерода в высокохромистом расплаве,
1/4(Сrз04)+[С] =3/4 [Сr] + СО
Примем также, что в периоде расплавления и обезуглероживания, в шлак перейдет до 20 % (относит.) хрома. Тогда в шихте должно быть -15 % хрома. Можно допустить (для предварительного расчета), что количество металлошихты входящей в завалку и подвалку составит 46-48 т. (примем 46 т.) Тогда потребность в ФХ800 составит
QФХ800=46000· (15-[Cr]') / 70
[Cr]’ - содержание [Сг] в металлозавалке (отходы Б-26, никель, отходы электротехнической стали, ФХ800) за счет хрома из отходов Б-26 35000·0,17·100 / 46000 =12,9 %
QФХ800=46000·(15-12,9) / 70=1380 кг
Феррохром внесет углерода 96,6 кг.
Определим потребность в феррохроме марки ФХ006. Расчет проводим на полную плавку 50000 кг жидкой стали.
QФХ006=5000-(17,5-[Сг]")•100 / 70'95
[Cr]" - количество хрома, внесенное в металл (с учетом коэффициентов усвоения - принято 85 %) отходами Б-26 и ФХ800, (%).
[Cr]" =(5950+966)·0,85·100 / 50000=11,8 %
Тогда потребность в ФХ006 составит - 4286 кг.
Определим потребность в ферросилиции ФС-65 для легирования стали. Считаем, что кремний вносимый ферросилицием на 50 °/о усваевается металлом, 40 % идет на раскисление шлака, 10 % окисляется кислородом печной атмосферы. Для выплавки коррозионностойкой стали это вполне обоснованно тем, что шлак после обезуглероживания металла не скачивается, а активно раскисляется с целью восстановления хрома. Кремний внесенный ФХ006 и Мр 1 усваевается металлом на 90 %, что внесет кремния – 56'0,90*100 / 50000=0,1 %
QФС-65=50000·(0,50-0,10)·100 / 65'50=615 кг.
Потребность в ферротитане, с учетом 70 % усвоение титана составит
QФТи68= 50000-0,5·100 / 68·70=525 кг.
Определим потребность в отходах электротехнической стали.
Qотх.эл.ст.=50000·(69,6-Fе')·100/96,7·96
Fe' - количество железа, внесенное в металл отходами Б-26 (коэффициент усвоения железа 96 %) , феррохромом ФХ800 (коэффициент усвоения железа 96 %); феррохромом ФХ006, ферросилицием ФС-65, Мр 1, ферротитаном ФTи68. (коэффициент усвоения железа из четырех последних материалов 100 °/о).
Fe'=[(24780+295)·0,96+1230+26+214+164]·100/50000=51,4%
Тогда необходимо отходов электротехнической стали 9803 кг.
Таблица 3
|
|
Кол-во элемента, вносимого каждой составляющей металлошихты, кг. |
||||||||
Материал |
Кол-во, кг. |
С |
Si |
Cr |
Mn |
S |
P |
Ni |
Ti |
Fe |
Б-26 |
35000 |
42 |
175 |
5950 |
|
|
10,5 |
|
|
24780 |
Отходы эл. стали |
9803 |
5 |
294 |
|
|
0,8 |
1,47 |
|
|
9480 |
Н-1 |
1710 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФХ800 |
1380 |
96,6 |
21 |
966 |
|
|
0,7 |
|
|
295 |
ФХ006 |
4286 |
2,6 |
51 |
3000 |
|
|
1,7 |
|
|
1230 |
Мр1 |
650 |
0,7 |
5,0 |
|
618 |
0,33 |
0,33 |
|
|
26 |
ФС-65 |
615 |
10,6 |
400 |
|
|
0,20 |
0,31 |
|
|
214 |
ФТи68 |
525 |
1,1 |
3,0 |
|
|
0,26 |
0,26 |
|
357 |
164 |
|
53969 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим выход годного: R = Qмет/ Qшихты·100 = 92,6 %