2.5 Определение содержания окислов железа в шлаке

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 (высоты расположения фурмы над уровнем спокойного металла, конструкции фурмы, расхода дутья, его давления и т.д.) При относительно постоянных условиях продувки содержание окислов железа в конечном шлаке может быть определено исходя из содержания углерода в металле и основности шлака, используя следующее эмпирическое уравнение:

(å%FeO) = 4 · B_к + + 3,9 , (2.10)

где (å%FeO) – суммарное содержание окислов железа в конечном шлаке;

B_к – основность шлака;

[%С]_к – концентрация углерода в металле в конце продувки, %;

(å%FeO) = 4 × 3,2 + + 3,9 = 18,70%.

В зависимости от режима продувки плавки, основности конечного шлака и содержания углерода в металле в конце продувки отношение (%FеО) и (%Fе₂О₃) в конечном шлаке обычно колеблется в пределах 1,5-3,0.

В расчете это отношение принято равным 2,5, таким образом:

(%FеО) = 2,5 (%Fе₂О₃). (2.11)

Исходя из баланса уравнения

(%FeO) + (%Fe₂O₃) = (%FeO),

2,5 (%Fe₂O₃) + 0,9 (%Fe₂O₃) = 18,70%,

(%Fe₂O₃) = = 5,50%,

(%FeO) = 2,5 · (%Fe₂O₃) = 2,5 × 5,50 = 13,75%. (2.12)

2.6 Предварительное определение количества и состава шлака в конце продувки

Количество шлакообразующих окислов, получающихся при окислении примесей металлошихты (не учитывая окисление железа) и вносимых шихтовыми материалами, миксерным шлаком и футеровкой конвертера, приводится в таблице 11.

Из таблицы следует, что суммарный вес шлакообразующих (без окислов железа) равен:

10,806 - 0,185 - 0,306 = 10,315 кг.

Эта сумма окислов должна составлять от веса шлака:

100 - (%FeO) - (%Fe₂O₃) = 100 - 13,75 - 5,5 = 80,75%.

Тогда в конце продувки шлака должно образоваться:

кг.

На основе известного количества шлака и количества поступивших в него компонентов рассчитывается процентное содержание отдельных окислов:

CaO = × 6,123 = 47,931% SiO₂ = × 1,913 = 14,978%

MnO = × 0,781 = 6,114% P₂O₅ = × 0,295 = 2,308%

MgO = × 0,629 = 4,92% Al₂O₃ = × 0,352 = 2,757%

CaF₂ = × 0,206 = 1,616% S = × 0,016 = 0,125%

FeO = 13,75% Fe₂O₃ = 5,5%

Сумма 100%

Основность шлака = 3,2, что соответствует действительности.

2.7 Определение состава металла в конце продувки

Содержание углерода. Содержание углерода в металле в конце продувки может быть принято исходя из состава выплавляемой марки стали: [%С]_к = 0,15%.

Содержание кремния. При основном сталеплавильном процессе кремний окисляется до следов. Поэтому его содержание в металле перед раскислением принимается равным нулю: [%Si]_к = 0.

Содержание марганца. Распределение марганца в системе металл-шлак в конце продувки приближается к равновесному. Константа равновесия по Керберу и Ользену:

(2.13)

Для температуры конца продувки 1610°С (1883К):

,

Таблица 11 – Расчет количества шлака

Источники	кг/100 кг м.з.	Поступило в шлак, кг										ППП	ΣМокс*
		CaO	SiO2	MnO	P2O5	FeO	Fe2O3	MgO	Al2O3	CaF2	S
От окисления примесей чугуна			1,029	0,545	0,292						0,012		1,878
Известь	6,221	5,537	0,077				0,051	0,095	0,028		0,002	0,432	6,221
Марганцевый агломерат	0,760	0,023	0,152	0,211	0,002	0,091	0,236	0,008	0,038			0,002	0,762
ИМФ	0,900	0,495	0,054					0,324	0,027				0,900
Алюминиевая выбойка	0,600								0,091	0,206	0,0005		0,297
Футеровка	0,200	0,012	0,006				0,003	0,177	0,003				0,200
Миксерный шлак	0,500	0,038	0,273	0,025	0,001	0,094		0,017	0,053		0,001		0,500
Загрязнение стального скрапа	0,400	0,012	0,272				0,012	0,008	0,096				0,400
Зола угля	0,45	0,001	0,034				0,003		0,011				0,050
Зола ТБО	0,800	0,006	0,017				0,002		0,006				0,032
Итого:		6,123	1,913	0,781	0,295	0,185	0,306	0,629	0,352	0,206	0,016	0,434	10,806

тогда константа равновесия марганца составит:

= 1,93

и , (2.14)

а .

Балансовое уравнение распределения марганца между шлаком и металлом имеет следующий вид:

åMn_ш = , (2.15)

где åMn_ш – количество марганца, внесенного всей шихтой, кг;

[%Mn]_к – содержание марганца в конечном металле;

М_мет – выход жидкого металла, принятый равным 92,0 кг;

М_шл – количество шлака в конце продувки, равное 12,866 кг.

Вносится марганца (åMn_ш):

металлической шихтой 0,560 кг;

агломератом = 0,164 кг;

миксерным шлаком = 0,019 кг

_____________________________________

итого: åMn_ш = 0,743 кг,

где 0,760 и 0,5 – расход агломерата и миксерного шлака;

27,8 и 5,0 – содержание MnO в агломерате и миксерном шлаке.

Подставляя известные величины в балансовое уравнение, получаем:

0,743 = .

Отсюда содержание марганца в металле в конце продувки

[%Mn] = = 0,21%.