3.3. Расчет массы и состава шлака, образующегося в доменной печи при выплавке чугуна

Шлак в доменной печи образуется из компонентов шихтовых материалов, не восстановившихся в ходе доменной плавки, а также не удалившихся из агрегата с газами. Для расчета количества и состава доменного шлака составим следующую таблицу

Расчет массы и состава доменного шлака.

Компоненты шлака	Масса компонента, переходящего из шихты в шлак, кг/100 кг чугуна	Содержание компонента в шлаке, %
CaO	10,51	41,72
SiO2	10,92	43,35
MgO	0,75	2,98
Al2O3	1,49	5,92
MnO	0,29	1,15
FeO	1,23	4,88
Масса шлака	25,19	100 %

Массу компонентов (за исключением ), переходящих в шлак, рассчитаем следующим образом:

,

где , - содержание компонента соответственно в агломерате и в коксе, %; - степень восстановления компонента в доменной печи, доля ед.

С учетом того, что оксиды железа в шихте доменной печи представлены двумя формами ( и ), а в шлаке присутствует только один оксид ( ), массу оксида железа в шлаке рассчитаем по общему содержанию в шихте:

где , - содержание соответственно в агломерате и в коксе, %; - степень восстановления железа в доменной печи, доля ед.

Раздел 4.

4. Сталеплавильное производство

4.1. Изменение химического состава металла в процессе окислительного рафинирования в кислородном конвертере

Металлошихта кислородного конвертера состоит из передельного чугуна и металлолома. Доля лома в шихте определена заданием . Химический состав металлолома может соответствовать составу любой углеродистой (нелегированной) стали (см. Марочник сталей). Состав передельного чугуна определен в предыдущем разделе курсовой работы. Для удобства работы с данными следует составить таблицу (Таблица 5), в которой привести химический состав компонентов металлошихты, количество удаленных примесей и расчетный состав металла перед выпуском. Расчет ведется на 100 кг металлошихты.

Марка стали 15Х- сталь конструкционная легированная

Используется в: втулки, пальцы, шестерни, валики, толкатели и другие цементуемые детали, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.

Таблица 5. Изменение состава при выплавке стали

Показатели	Содержание примесей, % масс.
	C	Si	Mn	S	P
Состав стали по ГОСТ	0,12-0,18	0,17-0,37	0,4-0,7	До 0,035	До 0,035
Передельный чугун	4,695	0,174	0,282	0,095	0,197
Металлический лом	0,15	0,27	0,55	0,035	0,035
Средний состав шихты	3,56	0,198	0,349	0,05	0,157
Состав полупродукта	0,12	-	0,10	0,035	0,03
Окислилось примесей	3,44	0,198	0,249	0,015	0,127

Оценка химического состава полупродукта. При выплавке стали в кислородных конвертерах продувку жидкого металла ведут, как правило, до весьма низких концентраций углерода с последующей корректировкой состава по углероду (науглероживанием) во время выпуска. На этом основании примем содержание углерода в полупродукте на уровне 0,05 – 0,10 %. В условиях окислительного рафинирования кремний окисляется «до следов». Остаточное содержание марганца после продувки зависит от многих факторов, основными из которых являются исходное содержание Mn в металлошихте, шлаковый режим плавки и температура металла и содержание в нем углерода после продувки. При переработке шихты с низким содержанием марганца (<0,3 %) его концентрация в полупродукте составит 0,04 – 0,08 %, при использовании шихты с более высоким содержанием марганца имеет место повышение содержания марганца в металле после продувки в конвертере (0,10 – 0,12 %). Процесс удаления фосфора в условиях кислородного рафинирования протекает весьма эффективно, чему способствует наличие в конвертере высокоосновного шлака, а также высокая окисленность металла и шлака по ходу продувки. Содержание фосфора в полупродукте может быть выбрано из диапазона 0,01 – 0,03 % масс. Содержание серы в полупродукте не должно превышать значений, установленных ГОСТом. В условиях кислородно-конвертерной плавки сера из металла удаляется примерно на 15 – 30 % отн.

Средний состав шихты рассчитывается по уравнению:

,

где , , - содержание -го компонента, соответственно, в чугуне, ломе и среднее в металлошихте, %; - доля металлического лома в шихте.

0,08·0,7=0,056>0,035

Х·0,7=0,035 → х=0,05 –средний состав шихты

у·(1-0,25)+0,035·0,25=0,05 →у=0,055 – должно быть в передельном чугуне

Так как содержание серы в шихте существенно превышает содержание серы в полупродукте, следует предусмотреть внедоменную десульфурацию чугуна, например, магнием

Расчет расхода Mg, необходимого для снижения содержания серы в чугуне от исходных, полученных в ходе расчетов состава чугуна, до значений, обеспечивающих требуемый состав металлошихты. Расход магния для десульфурации чугуна определяется по уравнению:

,

где и - содержание серы в чугуне, соответственно, исходное и требуемое, %; - коэффициент использования магния, равный 0,30 – 0,40.

Количество удаленных примесей определяется как разность между средним содержанием примеси в металлошихте и полупродукте