- •Исходные данные
- •Расчет количества слябов мнлз
- •Расчет количества жидкой стали ккц и необходимого для ее производства первичного металла и металлического лома
- •Расчет количества жидкой стали для мнлз
- •Расчет количества ферросплавов
- •Расчет расхода извести в ккц
- •Определение состава сталеплавильного шлака
- •Количество жидкого чугуна, необходимого для производства стали в ккц
- •Определение параметров производства первичного металла
- •Расчет состава железорудного концентрата
Расчет количества ферросплавов
Зная химический состав ферросплавов и коэффициенты усвоения жидкой сталью содержащихся в них элементов, определяем количество ферросплавов для получения стали заданной марки.
Расход ферромарганца:
кг/т Feпр,
где 0,52 – содержание марганца в получаемой стали, %;
0,15 – содержание марганца в жидкой стали после продувки, %;
0,76 – массовая доля марганца в ферросплаве;
0,8 – коэффициент усвоения марганца.
Расход ферросилиция:
кг/т Feпр,
Таким образом, ферросплавы внесут железа:
6,086 0,1512 + 5,833 0,5385 = 4,061 кг/т Feпр,
где 0,1512, 0,5385 – массовая доля железа в ферромарганце и ферросилиции, соответственно.
Расчет расхода извести в ккц
На основании данных химического состава известняка и заданной доли «недопала» при обжиге (3 %) рассчитывается химический состав извести. Например, содержание CaO:
,
где 53 – содержание оксида кальция в исходном известняке;
43,73 – содержание п.п.п. в известняке, %;
3 – доля «недопала» известняка, %.
Аналогично рассчитывается содержание остальных компонентов химического состава (SiO2, Fe2O3, MgO, Al2O3, S).
Расход извести находим, исходя из заданной основности конвертерного шлака, определенного ранее содержания оксидов кальция и кремния в извести, известного количества кремния, переходящего в шлак в ходе продувки, расхода и химического состава футеровки, а также заданного количества загрязнений в ломе:
кг/т жидкой стали
где 3,2 – основность конвертерного шлака;
0,556 – количество Si, переходящее в шлак в виде SiO2 в результате окисления;
24 – количество лома в шихте, %;
0,004 – доля загрязнений в ломе, доли ед.;
0,68 – массовая доля SiO2 в загрязнениях лома, доли ед.;
1,5 – расход футеровки в ККЦ, кг/т жидкой стали;
2,41 – содержание SiO2 в извести, %.
Количество известняка, необходимое для получения такого количества извести:
кг/т Fe проката
где 3 – доля «недопала» известняка, %;
43,73 – содержание п.п.п. в известняке, %;
47,976 – расход извести в ККЦ, кг/т жидкой стали;
1102,777 – расход жидкой стали в ККЦ, кг/т Fe проката.
Определение состава сталеплавильного шлака
При кислородно-конвертерном процессе концентрация окислов железа в шлаке зависит, прежде всего, от содержания углерода в металле и основности шлака, а также от режима продувки. При относительно постоянных условиях продувки содержание окислов железа в конечном шлаке можно определить исходя из содержания углерода в металле и основности шлака, используя следующее эмперическое уравнение:
,
где - суммарное содержание окислов железа в конечном шлаке, %;
Bк – основность шлака;
[%C]раск – концентрация углерода в металле перед раскислением, %.
В нашем случае .
В зависимости от режима продувки плавки, основности конечного шлака и содержания углерода в металле в конце продувки отношение (%FeO) и (%Fe2O3) в конечном шлаке обычно колеблется в пределах 1,5-3,0.
В расчете это отношение принято равным 2,5, т.е.:
(%FeO)=2,5(%Fe2O3).
Исходя из балансового уравнения
,
получаем 2,5 (%Fe2O3) + 0,9 (%Fe2O3) = 18,843,
откуда %,
(%FeO) = 2,5 5,542 = 13,855 %.
Количество шлакообразующих окислов, получающихся при окислении примесей металлошихты (не учитывая окисление железа) и вносимых шихтовыми материалами, миксерным шлаком и футеровкой конвертера, приведено в таблице .
Таблица 4 – Химический состав шлака и шлакообразующих компонентов при производстве жидкой стали в ККЦ, кг/т жидкой стали
Источники |
CaO |
SiO2 |
MnO |
P2O5 |
FeO |
Fe2O3 |
MgO |
Al2O3 |
S |
Мокс |
От окисления примесей металлозавалки |
- |
11,914 |
5,654 |
4,150 |
- |
- |
- |
- |
0,216 |
21,935 |
Известь |
43,833 |
1,158 |
- |
- |
- |
0,414 |
0,910 |
0,165 |
0,041 |
46,521 |
Футеровка |
0,087 |
0,045 |
- |
- |
- |
0,019 |
1,331 |
0,019 |
- |
1,5 |
Загрязнение стального скрапа |
0,029 |
0,653 |
- |
- |
- |
0,029 |
0,019 |
0,230 |
- |
0,960 |
Шлак, кг/т жидкой стали |
43,949 |
13,770 |
5,654 |
4,150 |
- |
0,461 |
2,259 |
0,415 |
0,257 |
70,915 |
Шлак,% |
50,279 |
15,753 |
6,469 |
4,748 |
13,855 |
5,542 |
2,585 |
0,474 |
0,294 |
100 |
Рассмотрим подробнее расчет химического состава шлака сталеплавильного производства.
Окисление примесей металлозавалки.
Количество SiO2, переходящее в шлак в результате окисления кремния чугуна:
кг/т жидкой стали,
где 0,556 – количество кремния, окислившегося в ходе продувки, %;
60 – молекулярная масса SiO2, г/моль;
28 – атомная масса кремния, г/моль.
Аналогично производится расчет количества MnO, P2O5, S, переходящих в шлак в результате окисления.
Известь.
Количество CaO, переходящее в шлак из извести:
кг/т жидкой стали,
где 47,976 – удельный расход извести, кг/т жидкой стали (п.3.3);
91,36 – содержание оксида кальция в извести, %.
Количество остальных соединений и элементов, переходящих в шлак из извести, рассчитывается аналогично.
Футеровка.
Количество CaO, переходящее в шлак из футеровки:
кг/т жидкой стали,
где 5,8 – содержание оксида кальция в футеровке, %;
1,5 – расход футеровки в ККЦ, кг/т жидкой стали.
Количество остальных оксидов, переходящих в шлак из футеровки, рассчитывается аналогично.
Загрязнение стального скрапа.
Количество CaO, переходящее в шлак из загрязнений стального скрапа:
кг/т жидкой стали,
где 24 – содержание лома в шихте ККЦ, %;
0,4 – количество загрязнений в ломе, %;
3 – содержание оксида кальция в загрязнениях лома, %.
Количество остальных оксидов, переходящих в шлак из загрязнений металлического лома, рассчитывается аналогично.
Количество шлакообразующих окислов, получающихся при окислении примесей металлошихты (не учитывая окисление железа) и вносимых шихтовыми материалами, миксерным шлаком и футеровкой конвертера равно:
70,915 – 0,461 = 70,454 кг/т жидкой стали;
Полная масса шлака рассчитывается, исходя из содержания в нем (%FeO) и (%Fe2O3):
кг/т жидкой стали,
где 70,454 – масса шлака без оксидов железа, кг/т жидкой стали;
13,855 – содержание (FeO) в конечном шлаке, %;
5,542 – содержание (Fe2O3) в конечном шлаке, %.
Удельное количество шлака на тонну железа проката составит:
кг/т Fe проката,
где 87,409 – масса шлака в ККЦ, кг/т жидкой стали;
1102,777 – расход жидкой стали, кг/т Fe проката (п. 3.1).