- •Технико-экономическое обоснование работы
- •Общая часть
- •Характеристика стали шх-15
- •Состав электросталеплавильного цеха ЧерМк
- •3 Влияние вредных примесей на свойства стали шх-15
- •3.1 Влияние кислорода
- •3.2 Влияние водорода
- •3.3 Влияние азота
- •3.4 Влияние фосфора
- •3.5 Влияние серы
- •Технологическая часть
- •Технология производства стали шx-15 в условиях электросталеплавильного цеха ЧерМк оао «Северсталь»
- •4.1.1 Операционная карта на выплавку полупродукта в шахтной печи (ок 105-7-01.00.5)
- •Описание процесса выплавки стали шх-15 на шахтной печи
- •Операционная карта на внепечную обработку
- •4.1.4 Внепечная обработка на упк
- •4.1.5 Внепечная обработка на увс
- •4.2 Расчет материального баланса выплавки стали шх-15
- •5 Специальная часть
- •5.1 Методы внепечной обработки на снижение вредных примесей в стали
- •5.1.1 Продувка металла аргоном
- •5.1.2 Обработка стали шлаком
- •5.1.3 Вакуумирование стали
- •6 Расчетная часть
- •6.1 Расчет растворимости водорода в железе и стали шх15
- •6.2 Расчет растворимости азота в железе и стали шх-15
- •6.3 Расчет количества и состава неметаллических включений
- •6.4 Расчет скорости всплывания неметаллических включений
- •6.5 Расчет процесса десульфурации стали
- •6.6 Расчет десульфурации стали при использовании карбида кальция
- •6.7 Расчет сульфидной емкости шлака и коэффициента распределения серы
- •7 Автоматизация производства
- •7.1 Автоматизация процесса доводки стали в ковше
- •8 Экономика
- •9 Безопасность жизнедеятельности
- •9.1 Общая характеристика безопасности процесса производства стали
- •9.2 Анализ опасных производственных факторов
- •9.3 Анализ вредных производственных факторов
- •9.4 Пожарная безопасность
- •9.5 Электробезопасность
- •9.6 Анализ и оценка возможных чрезвычайных ситуаций
- •Охрана окружающей среды
- •Охрана атмосферы воздуха
- •Охрана водного бассейна
- •Литература
6.6 Расчет десульфурации стали при использовании карбида кальция
Содержание серы в металле перед выпуском составляет 0,02%. Степень десульфурации зависит от окисленности шлака. Присадка карбида кальция в ковш на выпуске позволяет увеличить степень десульфурации стали за время выпуска и внепечной обработки. При этом основная десульфурация происходит при обработке на установке печь-ковш.
Расчет термодинамики процесса десульфурации проводили согласно реакции:
, (37)
Константа равновесия этой реакции:
, (38)
или
(39)
Откуда находим равновесное (конечное) содержание серы в металле:
(40)
Расход кальция рассчитываем из соотношения по реакции:
, (41)
(42)
где ;
- молекулярная масса карбида кальция;
- расход карбида кальция на 1 тонну стали.
Определим равновесное содержание серы в металле после обработки
Степень десульфурации металла после внепечной обработки:
, (43)
Из приведенных данных следует, что осуществлять присадку карбида кальция целесообразно в ковш, перед выпуском плавки в количестве 0,23 кг на тонну стали. При этом существенно снижается окисленность шлака, а содержание серы в металле уменьшается до 12,5 ppm при степени десульфурации стали 94%. При этом наблюдается снижение угара алюминия.
6.7 Расчет сульфидной емкости шлака и коэффициента распределения серы
Определим теоретическое количество шлака для десульфурации 1 тонны стали в ковше.
Состав шлака: 50% СаО; 50% Al2O3.
[Al]=0,010%; [S]кон=0,01%; [S]исх=0,020%.
Растворимость серы в шлаке:
, (44)
, (45)
где СS-сульфидная емкость шлака
и , необходимые для расчета (%S)р находим по заданным значениям [Al] и [S] из реакций:
, (46)
(47)
На основании справочных данных определяем ΔG реакций:
, (48)
, (49)
, (50)
, (51)
, (52)
, (53)
, (54)
, (55)
, (56)
, (57)
(58)
В шлаке идет реакция взаимодействия:
, (59)
, (60)
(1):,
(2):,
Сумма реакций:
, (61)
(62)
По формуле определяем сульфидную емкость шлака:
, (63)
где -активность кислорода в шлаке.
Концентрацию кислорода в стали определяем по содержанию алюминия [Al]=0,02%.
Используя график рскислительной способности элементов находим , а .
Из одной тонны металла сера переходит в шлак в количестве:
Для этого потребуется шлака:
Зная сульфидную емкость шлака, можно рассчитать значение коэффициента распределения серы между металлом и шлаком LS.
Для этого комбинируем реакцию растворения серы и кислорода в жидком железе с реакцией растворения серы в шлаке. получим суммарную реакцию:
-
-
-
;
-
Откуда
Тогда
С учетом температурных зависимостей и , получаем расчетное уравнение:
, (64)
После подстановки в него активности кислорода в металле находим:
Таким образом, при данной сульфидной емкости шлака, снижение активности кислорода в металле приводит к увеличению коэффициента распределения серы между металлом и шлаком, т.е. к лучшей десульфурации метала.