Расчет шихты основной мартеновской плавки с применением технического кислорода для продувки ванны

Содержание

Лист

Цель работы Расчет 1. Расчет шихты первого  периода плавки (до расплавления) Средний состав металлической шихты Определение состава металла по расплавлении Определение количества железной руды в завалку Определение количества известняка в завалку 1.4.1 Расчет количества SiO2 и CaO, поступивших в шлак в течение первого периода плавки из всех источников, кроме известняка ( и ) 1.4.2. Расчет ()количества шлака, оставшегося в печи 1.4.3. определение основности  спускаемого шлака () и по () 1.4.4. определение содержания SiO2 и CaO в шлаке по расплавлении Определение расхода технического кислорода в первый период плавки 1.5.1. Расчет  1.5.2. Расчет  1.5.3. Расчет  1.5.4. Расчет  2. Расчет шихты второго  периода плавки (от расплавления  до раскисления) 2.1. Определение состава  металла перед раскислением 2.2. Определение количества  руды во второй период плавки 2.3. Определение количества  извести во втором периоде  плавки 2.4. Определение необходимого  количества технического кислорода  для продувки ванны во втором  периоде плавки 3. Расход шихтовых материалов  на плавку Контрольные вопросы Приложение Вывод

4 5 5 5 7 8 10     11 12   13   13   13 14 14 14 15   16 16 16 18   18 21 22 25 27

 

Цель  работы

Цель работы – расчет шихты и общего количества материалов на плавку скрап-рудно-кислородного мартеновского процесса, выявление характерных изменений содержания сопутствующих элементов по ходу плавки.

При расчете шихты необходимо:

- распределить плавку  на периоды:

I – от начала завалки до полного расплавления шихты;

II – от расплавления до раскисления;

- определить расход окислителей  (железной руды, агломерата, технического  кислорода и пр.), известняка или  извести в различные периоды  плавки;

- установить последовательность  расчета:

Определить средний химический состав шихты; количество и состав металла  и шлака для конца каждого  периода; угар примесей в каждом периоде  и необходимый расход кислорода  на их окисление с учетом окислительной  способности атмосферы рабочего пространства печи; расход твердых  и газообразных окислителей; состав и количество шлака в разные периоды  плавки; расход известняка и извести.

Исходными данными для  расчета являются:

- садка печи, т;

- расход жидкого чугуна  и металлического лома на плавку, %;

- состав чугуна, %;

- выплавляемая марка стали;

- интенсивность продувки  ванны техническим кислородом.

 

Расчет

Дано: садка печи 600 т, жидкий чугун – 60%, лом – 40%, состав чугуна и лома приводится в таблице 1, марка  стали ВСт2сп; интенсивность продувки – слабая.

Выбираем состав лома и  готовой стали марки 10 пс, данные приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав чугуна, лома и стали

Наименование материала	Содержание элементов, %
	C	Si	Mn	P	S
Жидкий чугун	4,00	1,00	0,30	0,06	0,027
Лом металлический	0,20	0,15	0,45	0,045	0,050
Готовая сталь (ГОСТ-1050-74)	0,09-0,15	0,12-0,30	0,25-0,50	0,04	0,05

Необходимые для расчета химические составы некоторых материалов (неметаллической части шихты свода, пода, загрязнений лома и окалины) приведены в таблице 3. Расчет ведется на 100 кг металлической завалки.

1. Расчет шихты первого периода плавки (до расплавления)
1. Средний состав металлической шихты (таблица 2)

Таблица 2. Средний состав металлической шихты

Материал	Вносят в шихту, %
	C	Si	Mn	P	S
Чугун (60 кг)	2,400	0,600	0,180	0,036	0,016
Лом (40 кг)	0,080	0,060	0,180	0,018	0,020
Средний состав	2,480	0,660	0,360	0,054	0,036

* чугун вносит углерода  4,0 x 0,60=2,40 кг

кремния 1,0 х 0,60=0,60 кг

марганца 0,3 х 0,60=0,18 кг

 

Таблица 3. Химический состав материалов мартеновской плавки

Наименование  материала	Содержание компонентов, %
	SiO2	Al2O3	MnO	CaO	MgO	P2O5	∑n*	Fe2O3	FeO	CO2	H2O	Feобщ.
Руда железная	8,20	2,50	0,30	2,80	0,55	0,05	14,40	78,90	1,60	3,30	1,80	56,47
Окалина	2,90	0,50	0,50	1,20	0,76	0,04	5,90	40,50	52,55	-	1,00	83,26
Агломерат мартеновский	8,00	2,20	0,28	12,20	0,53	0,04	23,25	68,00	18,00	-	0,75	54,60
Известняк	1,70	0,80	-	58,50	0,70	0,03	56,73	0,70	-	41,20	1,37	-
Известь	2,78	1,31	-	87,37	1,14	0,05	92,65	1,14	-	5,72	0,49	-
Боксит	10,00	51,68	-	1,00	0,20	0,12	36,00	26,00	-	1,00	10,00	-
Доломит обожженный	2,75	2,38	-	55,81	35,68	0,09	96,71	1,38	-	1,10	0,36	-
Доломит сырой	1,50	1,30	-	30,50	19,50	0,05	52,15	1,00	-	44,15	2,00	-
Магнезитовый порошок	3,00	2,00	-	3,20	88,20	-	96,40	3,00	-	0,40	0,20	-
Материал свода	5,00	4,00	-	2,00	68,00	-	79,00	11,00	10,00	-	-	-
Загрязнения лома	75,00	25,00	-	-	-	-	100,00	-	-	-	-	-
Окалина лома**	-	-	-	-	-	-	-	69,00	31,00	-	-	72,41
*∑n – содержание шлакообразующих окислов, кроме окислов железа и летучих, % ** – окалину принимаем, состоящей из Fe3O4 (или FeO* Fe2O3)

 

2. Определение состава металла по расплавлении

Содержание углерода [%C]_рапл.=[%C]_раск.+[%∆C],

где [%C]_раск. – содержание углерода перед раскислением, %;

[%∆C] – превышение содержания углерода для проведения доводки, %.

Содержание углерода в  металле перед раскислением должно обеспечить после введения ферросплавов для раскисления и легирования  среднее маркировочное его содержание в готовой стали. Поэтому при  выплавке углеродистой стали принимаем [%C]_раск. ближе к нижнему пределу его содержания в готовой стали: [%C]_раск.=0,10%. Минимальное превышение содержания углерода над его содержанием в металле после доводки перед раскислением принимаем согласно таблице 4.

Таблица 4. Продувка ванны кислородом

Режим продувки ванны кислородом	Емкость печи, т
	200-300	400-600	900
Слабая продувка	0,35	0,30	0,25
Умеренная продувка	0,60	0,40	0,30
Интенсивная продувка	0,80	0,60	0,50

Для слабой продувки 600 т  плавки минимальное [%∆C] составляет 0,3%. Принимаем [%∆C]=0,7%.

Тогда [%C]_распл.=[%C]_раск.+[%∆C]=0,10+0,70=0,80%.

Содержание  кремния

При основном процессе кремний в первом периоде плавки окисляется полностью до следов. Поэтому [%Si]_распл.=0.

Содержание  фосфора

В зависимости от содержания фосфора в шихте, интенсивности  продувки ванны кислородом и режима спуска шлака, остаточное содержание фосфора  в металле по расплавлении составляет 15-25% от его содержания в металлошихте. Для слабой продувки и интенсивного спуска спуска шлака принимаем эту величину равной 18%.

Тогда [%P]_распл.=[%P]_шихты x 18/100=0,054 x 18/100 = 0,010%.

 

Содержание  марганца

В зависимости от содержания марганца в шихте, интенсивности продувки ванны кислородом в период плавления и режима спуска шлака остаточное содержание марганца остаточное содержание марганца в металле по расплавлении составляет 10-20% от его среднего содержания в металлошихте.

При слабой продувке ванны  кислородом (1-3 м³/т*ч) и обильном спуске шлака в период плавления (более 50% от образовавшегося) принимаем остаточное содержание марганца равным 19% от его среднего значения в металлической шихте.

Тогда [%Mn]_распл.=[%Mn]_шихты x 19/100 = 0,360 x 19/100 = 0,068%.

Содержание  серы

В зависимости от содержания серы в металлошихте и топливе, количества спускаемого шлака и его основности, остаточное содержание серы в металле  по расплавлении составляет 80-100% (и  более) от первоначального ее содержания в шихте.

В расчете принимаем эту  величину равной 90%.

Тогда [%S]_распл.=[%S]_шихты x 90/100 = 0,036 x 90/100 = 0,032%.

В металле по расплавлении содержится (%):

С	Si	Mn	P	S
0,80	0	0,068	0,010	0,032

3. Определение количества железной руды в завалку

При продувке ванны кислородом в период плавления количество руды в завалку можно приближенно  определить:

 

где l – коэффициент, учитывающий содержание активного кислорода в железной руде, участвующего в окислении примесей в первом периоде плавки, равный 0,381 (принимаем, что 1/3 Fe₂O₃ руды в процессе плавления диссоциирует до FeO, а выделившийся при этом кислород улетучивается, не принимая участия в описании примесей шихты);

k_l – коэффициент, учитывающий интенсивность продувки ванны кислородом в период плавления, равный 0-1 (k_l =0, если количество руды в завалку равно нулю; k_l = 1, если продувка ванны кислородом не производится); для слабой продувки = 1-3 м³/т*ч принимаем k_l  = 0,8 – 0,9, принимаем k_l  = 0,85.

 – количество  кислорода, необходимое для окисления  примесей металлошихты в первом  периоде плавки, кг; расчет сведен  в таблицу 5.

3,471 кг;

Таблица 5. Количество кислорода для окисления примесей металлошихты в первом периоде плавки

Элемент-окисел	Удаляется примесей, кг	Расходуется кислорода, кг	Образуется окисла, кг
1	2	3	4
С→CO	(2,480-0,80)∙0,85*=1,428	1,428 = 1,904	1,428+1,904 = 3,332
C→CO2	(2,480-0,80) ∙0,15=0,252	0,252 = 0,672	0,252+0,672 = 0,924
Si→SiO2	0,660-0,000=0,660	0,660 = 0,754	0,660+0,754 = 1,414
Mn→MnO	0,360-0,068=0,292	0,292 = 0,085	0,292+0,085 = 0,348
P→P2O5	0,054-0,010=0,044	0,044 = 0,056	0,044+0,056 = 0,1
S→(S)	0,036-0,032=0,004	-	-
Итого:	2,680	3,471	6,118