- •Щд III пример расчета материального баланса
- •Применением технического кислорода
- •3.1 Условия принятые для расчета материального баланса
- •3.2 Расчёт шихты
- •3.3 Баланс компонентов шлака первого периода
- •3.4 Баланс железа первого периода
- •3.5 Баланс кислорода первого периода
- •3.6 Материальный баланс второго периода плавки
- •3.7 Баланс кислорода второго периода
Щд III пример расчета материального баланса
500-т МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ С КОМБИНИРОВАННЫМ
Применением технического кислорода
3.1 Условия принятые для расчета материального баланса
Для расчёта приняты следующие условия:
1. Печь садкой 600 т отапливают природным газом и мазутом. Доля тепла, вносимого мазутом, принята 30%.
2. Вся продолжительность плавки включает составляющие, ч
заправка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
0,33 |
завалка сыпучих материалов и скрапа . . . . . . . . . . . |
1,45 |
заливка чугуна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . |
0,53 |
плавление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
2,15 |
кипение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1,65 |
доводка и выпуск . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
0,43 |
Итого . . . . . . . . . . . |
6,54 |
3. Продувку ванны осуществляют в периоды плавления и кипения. В периоды продувки ванны подача топлива уменьшается. Подогретый в регенераторах воздух поступает в рабочее пространство для сжигания окиси углерода, выделяющейся из ванны.
4. В периоды заправки и завалки технический кислород подают в факел для интенсификации сжигания топлива до содержания в воздухе 28% О2.
5. В периоды заливки чугуна, доводки и выпуска воздух не обогащают кислородом.
3.2 Расчёт шихты
Условно плавку делят на три периода:
I – от начала плавки до полного расплавления;
II – от полного расплавления до выпуска;
III – раскисление.
Раскисление плавки ведётся в ковше. Состав чугуна (48%), скрапа (52%) и конечной стали приведён в табл. 3.1, неметаллических материалов – в табл. 2.1, а средний состав шихты – в табл. 3.2.
Таблица 3.1 - Состав железной части шихты и выплавляемой стали, %
Материал |
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Чугун . . . . . . . . . Скрап . . . . . . . . . Готовая сталь .. . |
3,7 0,23 0,09-0,15 |
0,65 0,43 0,8 - 1,2 |
0,73 0,13 0,5-0,8 |
0,033 0,023 0,04 |
0,07 0,023 0,035 |
Таблица 3.2 - Определение среднего состава шихты, %
Источники |
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Чугун
Скрап
Средний состав |
1,8956 |
0,5356
|
0,418 |
0,0278
|
0,0456
|
Принят следующий расход материалов, поступающих в шлак по первым двум периодам плавки:
|
I |
II |
За плавку |
магнезита . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . |
0,47 |
0,335 |
0,805 |
доломита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1.14 |
0.57 |
1.71 |
магнезитохромита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
0.185 |
0.185 |
0.37 |
Принята загрязнённость скрапа 1.65% и окисленность его 1,85%. Принято также, что вместе с жидким чугуном попадает 0.57кг миксерного шлака следующего состава: 37,3%СаО, 41,7%SiO2, 8,45%Al2O3, 9,7%MgO и 2,85%S.
Содержание углерода в ванне перед раскислением составляет 0,06%. Выгорит углерода за весь период кипения при средней скорости окисления углерода 0,0057% С/мин при продолжительности кипения ванны 1,65ч (99мин)
За период доводки, который будет протекать без продувки ванны в течение 0,43 ч, т.е. за 25,8 мин при средней скорости окисления 0,0018%С за минуту, окислится углерода
Тогда к полному расплавлению в ванне должно быть углерода
Примем угар железа в дым за I период равным 0,6 кг на 100 кг металлической шихты. Угар железа в связи с образованием окислов железа будет определён ниже при составлении баланса I периода.
Переходит серы в шлак примерно 10% общего её содержания в шихте, т.е. 0,0028%, и, кроме того, при продувке ванны около 15% серы (0,0042%) окисляется и в виде SO2 переходит в газ. Всего из металла уходит серы
Поэтому к моменту полного расплавления в ванне будет содержаться серы 0,0278 – 0,007= 0,0208%.
Со сбегающим шлаком уходит из ванны 60% фосфора [1], т. е. кг, и получитсяP2O5
кг
Если принять, что в сбегающем шлаке содержится 3,5%P2O5, то можно определить количество сбегающего шлака
кг
Если к моменту полного расплавления коэффициент распределения фосфора равен 130 и в шлаке содержится 2%P2O5, то конечное содержание фосфора в металле будет составлять .
Кремний в основной ванне полностью окисляется в I периоде плавки.
Содержание марганца в ванне к моменту полного расплавления принимаем равным 0,1% [2]. Таким образом, к моменту полного расплавления в ванне будет 0,6707%С; 0,1%Mn; 0,0154%P и 0,0208%S.
Следовательно, окислится примесей, кг
C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Si . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fe в дым . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1,8956 – 0,6707 = 1,2249 0,5356 – 0,1 = 0,4356 0,418 0,0278 – 0,0154 = 0,0124 0,0456 – 0,0208 = 0,0248 0,6 |
|
2,7157 кг |
Расход необходимого кислорода для окисления примесей и количе-ство образующихся окислов определены в табл. 3.3.
Таблица 3.3 - Определение расхода кислорода и количества
образующихся окислов
Окисление |
Масса примесей, кг |
Расход кислорода, кг |
Масса окислов, кг |
1,2249 0,4356 0,418 0,0248 0,0042 0,6 |
2,8581 СО 0,5623 MnO 0,8957 SiO2 0,0568 P2O5 0,0084 SO2 0,8571 Fe2O3 | ||
|
|
2,5309 |
|
При переходе 0,0028 кг серы в шлак высвобождается 0,0017 кг кислорода, поэтому потребуется кислорода 2,5671 – 0,0017 = 2,5654 кг.
Примем, согласно литературным данным [3], состав сбегающего шлака, %
SiO2 |
Al2O3 |
MnO |
MgO |
CaO |
P2O5 |
S |
Cr2O3 |
FeO |
Fe2O3 |
Сумма |
22 |
1,8 |
14 |
10 |
20 |
3,5 |
0,1 |
0,1 |
24,5 |
4 |
100% |
Со сбегающим шлаком уносится окислов, кг
SiO2 |
Al2O3 |
MnO |
MgO |
CaO |
0,3947 |
0,0323 |
0,2512 |
0,1794 |
0,3589 |
S |
Cr2O3 |
FeO |
Fe2O3 |
Сумма |
0,0018 |
0,0018 |
0,4396 |
0,0718 |
1,7315 |
Потери известняка со сбегающим шлаком составят
0,3589 : 0,53 = 0,6772 кг,
где 0,53 – содержание СаО в 1 кг известняка (см. табл. 2.1).
Общий расход известняка составит 0,6772 + х кг, где х – количество известняка, необходимого для наведения шлака после схода из ванны сбегающего шлака.
Состав загрязнённости скрапа: 57%SiO2;24,5%Al2O3 и 18,5%Н2О; следовательно, при расходе 52% скрапа вносится примесей: 0,2964 кг SiO2; 0,1274 кг Al2O3 и 0,0962кг Н2О.
Расход железной руды при условии комбинированного использования технического кислорода в плавке примем равным 5 кг на 100 кг металлической шихты.