4.2. Материальный баланс конвертерной операции
Материальный баланс плавки в кислородном конвертере состоит из двух частей: приходной и расходной. Приходная часть материального баланса включает в себя расходы всех материалов, поступивших в конвертер, в том числе: жидкого чугуна; металлолома; извести; перешедшей в шлак футеровки; технического кислорода. В расходной части материального баланса приведены продукты плавки: полупродукт; конвертерный шлак; отходящие газы, а также потери металла с пылью и корольками.
Состав извести:
CaO |
SiO2 |
MgO |
CO2 |
H2O |
SO3 |
87 |
1,3 |
3 |
7 |
0,8 |
0,9 |
Состав футеровки:
CaO |
MgO |
SiO2 |
Al2O3 |
4 |
93 |
1,5 |
1,5 |
Расход футеровки = 0,3 кг/100 кг металлошихты
4.2.1. Определение расхода извести
Присадки
извести в конвертер как при загрузке
шихтовых материалов, так и в процессе
продувки ванны кислородом, производятся
с целью наведения высокоосновного
шлака, обеспечивающего удаление из
металла вредных примесей:
и
.
Основность шлака
характеризует его способность к
рафинированию стали. Оптимальной
величиной основности в кислородно-конвертерном
процессе является 3,0 – 3,5. Для определения
расхода извести используем уравнение
основности.
В=3,2
Пусть
источниками
в конвертерном шлаке являются: известь
и футеровка сталеплавильного агрегата.
Массу
,
поступающего в шлак, можно рассчитать
следующим образом
,
где
,
-
содержание оксида кальция в извести и
футеровки, % ;
,
-
расход извести и количество футеровки,
перешедшей в шлак, кг/100 кг шихты.
Диоксид
кремния поступает в шлак в результате
окисления кремния, содержащегося в
металлошихте, а также из извести,
футеровки, загрязнений лома (другими
источниками пренебрежем), то есть массу
в
шлаке определим как
где
- количество окислившегося кремния, %;
,
,
- содержание
в извести, футеровке агрегата и
загрязнениях металлолома, % масс.;
- масса загрязнений (1 – 2 % массы
металлолома, который составляет 25% от
массы шихты);
- масса металлошихты (
=100
кг).
4.2.2. Определение состава и количества конвертерного шлака
Для определения общего количества образующегося шлака и его состава следует составить следующую таблицу (Таблица 4).
На
первом этапе составления таблицы в нее
записываются массы всех компонентов,
переходящих в шлак из указанных
источников, за исключением оксидов
железа. Суммирование этих величин дает
массу шлака без оксидов железа. Содержание
и
определим по количеству железа в шлаке
(
,
%), которое характеризует окислительную
способность конвертерного шлака и
зависит от его основности (
),
содержания углерода в полупродукте (
,
%) и температуры металла и шлака (
,
оС):
.
Примем, что 80 % железа, переходящего в шлак, окисляется до и 20 % - до . Тогда содержание оксидов железа (%) составит:
%
%
Общее
количество шлака рассчитывают исходя
из того, что масса шлака без оксидов
железа соответствует величине
,
а общая масса шлака соответствует 100.
Расчет состава и количества конвертерного шлака.
Источники компонентов шлака |
Масса компонентов, кг/100 кг шихты |
|||||||
CaO |
SiO2 |
MnO |
MgO |
P2O5 |
Al2O3 |
FeO |
Fe2O3 |
|
Окисление примесей (Si, Mn, P) металлошихты |
|
0,42
|
0,32 |
|
0,29 |
|
|
|
Известь |
0,87·2,61 =2,27 |
0,013·2,61 =0,034 |
- |
0,03·2,61 =0,078 |
- |
- |
- |
- |
Огнеупорная футеровка |
0,04·0,3 =0,012 |
0,015·0,3 =0,0045 |
- |
0,93·0,3 =0,279 |
- |
0,015·0,3 =0,0045 |
- |
- |
Масса шлака без оксидов железа |
2,282 |
0,459 |
0,32 |
0,357 |
0,29 |
0,0045 |
- |
- |
Общая масса шлака |
|
|
|
|||||
Состав шлака, % |
49,39 |
9,94 |
6,93 |
7,73 |
6,28 |
0,09 |
15,37 |
4,27 |
3,7125кг –80,36%
Масса шлака(100%)= 4,62 кг/100 кг металлошихты
GSiO2=100·0,25/100=0,25 кг