Раздел 3

3. Доменное производство

3.1. Расчет расхода агломерата на выплавку 1 т чугуна в доменной печи

Состав кокса соответствует составу коксовой мелочи, используемой в аглошихте

Расход кокса в шихте доменной печи = 414кг/т чугуна

Массу железа, содержащегося в шихте доменной печи, определим по уравнению:

где - масса железа в агломерате и коксе, кг/100 кг чугуна; - содержание железа в агломерате и коксе, %; - расходы агломерата и кокса в шихте доменной печи, кг/100 кг чугуна.

Fe^a= %

Из 100 кг агломерата в чугун перейдет железо массой:

= 60,795*0,99 = 60,187 кг

где - степень восстановления железа в доменной печи.

Fe^K=

Согласно заданию, на производство 100 кг чугуна расходуется кокса. При этом из кокса, содержащегося в шихте доменной печи, в чугун перейдет следующая масса железа:

Зададим ориентировочный состав передельного чугуна, например:

[C]=4.7 %; [Si]=0.4 %; [Mn]=0.3 %; [P]=0.11 %; [S]=0.03 %.

Тогда масса железа в 100 кг чугуна будет численно равна:

G_Fe^Ч=100 –(4,7+0,4+0,3+0,11+0,03) = 94,46 кг

Тогда масса железа, перешедшего в чугун из агломерата, составит:

. = 94,46 – 1,05 =93,41 кг

Расход агломерата на производство 100 кг чугуна определим, решив следующую задачу: из 100 кг агломерата в чугун переходит =60,187 кг железа, сколько агломерата потребуется для формирования 100 кг чугуна?

, [кг/100 кг чугуна].

G_a^шх = 93,41*100/60,187 = 155,2 кг – расход агломерата на производство 100 кг чугуна

Полученный результат пересчитаем на 1 т чугуна:

G_a^шх,т = 1552 кг агломерата на т чугуна

Проверка:

G_Fe^Ч=G_Fe^ш ·η

G_Fe^Ч=95,41*0,99 = 94,46 кг

3.2. Определение состава передельного чугуна

Расчет содержания марганца в чугуне. Марганец в шихту доменной печи поступает в виде оксидов марганца из агломерата. В задании марганец представлен в виде MnO. Масса оксида марганца в шихте доменной печи равна:

кг

Оксид марганца относится к частично восстанавливающимся оксидам, поэтому весь марганец распределяется между металлом (чугуном) и шлаком. Степень восстановления марганца ( ) равна 0,50 – 0,75 (в зависимости от температуры чугуна, при повышении температуры растет).

η = 0,5+ (1430-1410)/(1500-1410)*(0,75-0,5) = 0,56

Следовательно, масса марганца, перешедшего в чугун, составляет

кг

Расчет ведется на 100 кг чугуна, поэтому содержание марганца в чугуне численно равно массе марганца, перешедшего в чугун из шихты.

Расчет содержания кремния в чугуне. Кремний в виде (кремнезема) содержится во всех компонентах доменной шихты. Масса в шихте доменной печи равна:

кг

Диоксид кремния также относится к оксидам, частично восстанавливающимся в условиях доменной плавки, поэтому в горне происходит распределение кремния между чугуном и шлаком. Степень восстановления кремния ( ) равна 0,02 – 0,08 (в зависимости от температуры чугуна, при повышении температуры величина растет).

η = 0,02+(1430-1410)/(1500-1410)*(0,08-0,02) = 0,033

Следовательно, массу кремния, перешедшего в чугун, можно определить следующим образом:

кг

Содержание кремния в чугуне численно равно массе кремния, перешедшего в чугун из шихты.

Расчет содержания фосфора в чугуне. В условиях доменной плавки оксид фосфора, содержащийся в шихте, восстанавливается полностью. Отсюда, содержание фосфора в чугуне численно равно массе фосфора в шихте доменной печи:

где и - содержание фосфора соответственно в агломерате и коксе, %.

Расчет содержания серы в чугуне. (Предварительно необходимо рассчитать состав и количество доменного шлака.)

Масса серы в шихте доменной печи равна массе серы, поступившей из различных источников: из агломерата и кокса,

,

где и - содержание серы соответственно в агломерате и коксе, %.

Примем, что в доменной печи 5 -10 % серы, содержащейся в шихте, теряется, то есть переходит в газовую фазу и уходит из печи с доменным газом ( =0,05 – 0,10), а оставшаяся сера распределяется между металлом и шлаком. Тогда общая масса серы, содержащейся в чугуне и шлаке, будет равна:

Запишем уравнение баланса серы:

,

где и - соответственно содержание серы в чугуне и шлаке, %.

Характеристикой десульфурирующей способности шлака является коэффициент распределения серы между шлаком и металлом . Зависимость от различных технологических параметров доменной плавки изучена достаточно хорошо. Для оценки значения по предложенной диаграмме следует по данным о составе доменного шлака рассчитать его основность

а затем путем интерполяции в указанных интервалах температуры чугуна определить коэффициент распределения серы, соответствующий требуемым условиям.

L_S=11

Содержание серы в чугуне определяем из уравнения баланса серы в доменной печи:

Оценка содержания углерода в чугуне. Для оценки используем эмпирическое уравнение зависимости содержания углерода от состава чугуна, выведенное на основании обработки большого числа производственных данных, полученных на стабильно работающих доменных печах большого объема:

G^Ч_Fe=100-(4,695+0,174+0,282+0,197+0,095)=94,557 кг

Химический состав чугуна:

Содержание компонентов жидкого чугуна, %масс.
Fe	C	Si	Mn	S	P
94,557	4,695	0,174	0,282	0,095	0,197

Ʃ=100%

Тогда масса железа, перешедшего в чугун из агломерата, составит:

. = 94,557 – 1,05 =93,507 кг

G_a^шх = 93,507*100/60,187 = 155,36 кг – расход агломерата на производство 100 кг чугуна