Определение основных параметров технологии плавки стали конвертере с верхней подачей дутья

 

 

9 Расчет раскисления стали и ее химического состава

 

Раскисление стали производится различными видами ферросплавов представленных в таблице 14.

 

Таблица 14 – Химический состав раскислителей

Раскислитель	Массовая доля элементов, %*
	С	Si	Мn	P	S
Ферромарганец марки ФМн0,5	нб 0,5	нб 2,0	нм 85	нб 0,З	нб 0,03
Ферромарганец марки ФМн1,0	нб 1,0	нб 2,0	нм 85	нб 0,3	нб 0,03
Ферромарганец марки ФМн1,5	нб 1,5	нб 2,5	нм 85	нб 0,3	нб 0,03
Ферромарганец марки ФМн75	нб 7,0	н6 2,0	нм 75	нб 0,45	нб 0,03
Ферросилиций марки ФС45	–	41...47	нб 0,6	нб 0,05	нб 0,03
Ферросилиций марки ФС65	–	63...68	нб 0,4	нб 0,05	нб 0,03
Ферросилиций марки ФС75	–	74...80	нб 0,4	нб 0,05	нб 0,03
Ферросилиций марки ФС90	–	85...95	нб 0,2	нб 0,03	нб 0,02

нб – не более; нм –  не менее.

 

Для получения стали марки  08 используется ферромарганец и ферросилиций, составы которых приведены в таблице 15.

 

Таблица 15 – Химический состав выбранных раскислителей

Раскислитель	Массовая доля элементов, %
	C	Si	Mn	P	S	Fe
Ферромарганец марки ФМн 75 Ферросилиций марки ФС 75	7,0   —	2,0   75,0	75,0   0,4	0,45   0,05	0,03   0,03	15,52   24,52

 

 

Расход ферросплава  определяем по формуле 

где  G_ф – расход ферросплава, кг;

[Е]_с – среднее содержание элемента (марганца или кремния) в заданной марке стали, %;

[Е]_м – остаточное содержание элемента в металле в конце продувки, %;

[Е]_ф – содержание элемента в ферросплаве, %;

U_e – угар элемента при раскислении, % (таблица 16),

 

 

Таблица 16 – Величины угара  ведущего элемента (%) при раскислении стали в ковше

Ведущий элемент ферросплава	Содержание углерода в  металле в конце продувки, %
	< 0,10	0,10...0,25	> 0,25
Марганец	25...35	20...30	15...20
Кремний	30…40	25...35	20...25

Определим расход ферромарганца.

Принимаем [Мn]_с=0,5% (см. таблицу 1); U_Mn = 30% (см. таблицу 16).

Тогда

При раскислении ферромарганцем масса жидкой стали увеличивается. Это увеличение необходимо учитывать при расчете расхода ферросилиция. Следовательно, масса металла после раскисления ферромарганцем, составит:

88,52 + 0,501 = 89,02 кг.

Определим расход ферросилиция.

Принимаем: [Si]_c = 0,25% (см. таблицу 1); U_Si = 35% (см. таблицу 16).

Тогда

Масса металла после раскисления  ферромарганцем и ферросилицием составит:

88,52 + 0,501 + 0,297 = 89,32 кг.

Расход алюминия для условий  расчета ( марка стали 08, [С]_м=0,06 %) можно принять равным 0,8 кг/т, что составит 0,08 кг/100 кг стали.

Определение массы и химического  состава стали после раскисления, а также массы продуктов раскисления, производится в таблице 17.

Химический состав металла  после раскисления, %:

углерод  – 0,095

кремний – 0,259

марганец – 0,506

фосфор – 0,016

сера – 0,017

Состав металла  после раскисления соответствует  требованиям, предъявляемым к заданной марке стали 08.

 

 

Таблица 17 – Баланс элементов при раскислении стали

Расчетный показатель	C		Si		Mn		P	S	Fe	Всего
	Остается	Окисляется до СО	Остается	Окисляется до SiO2	Остается	Окисляется до MnO
Содержится перед раскислением	0,060		0,000		0,076		0,012	0,016	88,620	88,521
Вносится ферромарганцем, кг	50,0*	50,0*	65,0*	35,0*	70,0*	30,0*	100,0*	100,0*	100,0*
	0,025	0,025	0,009	0,005	0,376	0,161	0,003	0,000	0,111	0,525
Вносится ферросилицием, кг			65,0*	35,0*	70,0*	30,0*	100,0*	100,0*	100,0*
			0,223	0,120	0,001	0,001	0,000	0,000	0,112	0,336
Содержится после раскисления, кг	0,085		0,232		0,453		0,015	0,016	88,843	89,382
Образуется оксида, кг		0,058		0,268		0,209
Состав металла, %	0,095		0,259		0,506		0,016	0,017	99,397	100,355

 

*⁾ Процент от общего количества элемента в материале

 

 

10 Расчет расхода материалов на всю плавку и выхода продуктов плавки

 

По данным таблицы 12 из 100 кг металлошихты получается 88,52 кг жидкого металла. В соответствие с заданием необходимо произвести в конвертере 310 т этого металла. Отсюда определим расход металлошихты на плавку (G_мш)

G_мш = 310*100/88,52 = 350,2 т.

Так как в металлошихте содержится 80,25% жидкого чугуна (см. таблицу 12), то его расход на плавку составит:

G_ч = G_мш*80,25/100 = 350,2*80,25/100 = 281 т.

Тогда на плавку потребуется  лома

G_л = G_мш – G_ч = 350,2 – 281 = 69,2т

Расход других твердых материалов или выход  жидких продуктов плавки определим по формуле

G_i = G_мш*g_i/100,

где G_i – расход любого твердого материала (выход жидкого продукта плавки), т;

g_i – то же, кг/100 кг или %.

Для газообразных материалов эта формула имеет вид

G_г = G_мш*g_г*10,

где  G_г – расход (выход) газа, м ;

g_г – то же, м /100 кг металлошихты.

Тогда на плавку потребуется:

Извести 350,2*7,0/100 = 24,51 т.

Окатышей 350,2*1,5/100 =  5,25 т.

Плавикового шпата 350,2*0,3/100 = 1,05 т.

Дутья сверху 350,2*10*7,135 = 24986,7 м³.

Ферромарганца 350,2*0,716/100 = 2,5 т.

Ферросилиция 350,2*0,457/100 = 1,6 т.

Алюминий 350,2*(89,32/100)*0,8 = 250,2 кг.

Выход продуктов  плавки составит:

Жидкой стали 350,2*89,382/100= 313 т.

Шлака 350,2*(16,338 + 0,268 + 0,209)/100 = 58,9 т.

Газа 350,2*10*(7,135 + 0,058*22,4/28) = 25151,9 м³.

Пыли 350,2*0,999/100 = 3,5 т.

Выносов и выбросов 350,2*1,000/100 = 3,5 т.

Корольков металла в шлаке 350,2*0,82/100 = 2,87 т.

 

 

11 Определение удельной интенсивности продувки, продолжительности плавки и производительности агрегата

 

Удельная интенсивность  продувки технически чистым кислородом сверху i, м³/(т*мин) определяется как отношение заданной интенсивности продувки (см. п.2) к массе выплавленной стали (см. п. 11)

i = 1100/313 = 3,5 м³/(т*мин).

Это параметр является универсальным показателем, так  как используется для характеристики режима продувки металла в конвертерах различной вместимости. Обычно удельная интенсивность продувки изменяется в пределах 2,0...5,0 м³/(т*мин).

Продолжительность основного технологического периода плавки – продувки определим как время, необходимое для вдувания в конвертер расчетного количества кислорода. Так как потребность в дутье составляет 24986,7 м³, а по заданию интенсивность продувки – 1100 м³/мин, то продолжительность продувки:

24986,7 /1100 =22,7 мин или 22 мин 41 с.

Продолжительность других периодов плавки выберем из обычно наблюдаемых на практике значений (таблица 18).

 

Таблица 18 – Технологические операции конвертерной плавки и их продолжительность

Технологическая операция (период) конверторной плавки	Продолжительность периода, мин
	существующая	выбранная
1. Осмотр и подготовка  конвертора к работе	1…10	1
2. Загрузка лома	2…6	2
3. Подача первой порции  сыпучих материалов	0…2	1
4. Заливка чугуна	2…6	3
5. Продувка	10…20	22,7
6. Повалка конвертора, отбор проб металла и шлака, измерение температуры	3…6	4
7. Выпуск металла, раскисление, легирование	4…9	6
8.Слив шлака	2…4	2
9. Неучтенные операции  и задержки	0…5	3,5
Итого	30…50	45,2

 

Удельная интенсивность  продувки аргоном снизу (i_Ar) рассчитывается как отношение удельного расхода аргона ко времени продувки. В нашем случае продувка аргоном не осуществляется.

Годовую производительность конвертера определим по формуле

где   Р_г – годовая производительность конвертера, т; 1440 – число минут в сутках;

N –  число рабочих дней в году;

G_мк – выход жидкой стали после раскисления, т;

Т_пл – продолжительность плавки, мин.

Определим годовую производительность одного непрерывно работающего конвертера. В этом случае N = 365 дней.

Тогда

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1.    Колесников Ю.А., Столяров A.M. Определение основных параметров технологии плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья. Метод, указания.   Магнитогорск: МГМА, 1994. 38 с.