2.2 Расчёт процесса десульфурации стали в ковше

2.2.1 Расчет процесса десульфурации cтaлu в ковше тшс

Химический состав ТШС:

СаО = 60 %

SiO₂= 10 %

Al₂O₃= 24 %

MgO= 6%

Расход ТШС 7,5 кг/т стали.

Принимаем, что в ковш попадает 1,5кг/т печного шлака

Таблица 5 – Состав печного шлака

СаО	MnO	MgO	SiO2	А12О3	CaF2
62,68 %	4,19 %	5,62 %	19,62%	2,46%	5.43

Таблица 6 – Количество оксидов образующихся при раскислении стали

Элемент	Концентрация в стали %	Угар элементов	Введено в сталь с учётом угара, %	Образуется оксидов, кг
Mn	0,275	0,069	0,344	0,89
Al	0,045	0,18	0,225	3,4
ИТОГО					4,29

Таблица 7 - Изменение состава рафинировочного шлака

Материал	Кол-во	Состав, кг
		СаО	А12О3	SiO2	MgO	MnO	CaF2
ТШС	7,5	4,5	1,8	0,75	0,45	-	-
Оксиды	4,29	-	3,4	-	-	0,89	-
Печной шлак	1,5	0,9402	0,0369	0,2943	0,0843	0,06285	0,08145
Футеровка ковша	0,2	0,01	-	-	0,19	-	-
Итого	13,49	5,4502	5,2369	1,0443	0,7243	0,95285	0,08145
Состав конечного рафинировочного шлака	100	40,402	38,821	7,7405	5,370	7,0625	0,604

Выполним расчет коэффициента распределения серы Ls.

где (СаО), (Аl₂О₃), (SiO₂), (MgO) - химический состав рафинировочного шлака в конце обработки. %;

f_s - коэффициент активности серы, растворенной в металле, принимается f_s =1, по этому lgf_s =0,

Т - температура металла, 1903 К,

- активность кислорода.

2[Al]+ 3[O] = Al₂O₃

Константа этой реакции будет равна = 10^-14, следовательно активность кислорода определим по формуле:

,

= -3,77

Тогда коэффициент распределения серы будет равен:

,

тогда ,

=175

где - коэффициент кратности шлака.

Определим конечное содержание серы в металле после обработки твердой шлакообразующей смесью

2.3 Расчет модифицирования неметаллических включений

Определим длину порошковой проволоки, необходимой для модифицирования 366,244 т стали марки 08Ю. Последовательно в расплав для раскисления ввели FeMn и Al. Химический состав готовой стали: 0,05 % С, 0,275 % Mn, 0,01 % Si, 0,020 % Р, 0,025 % S, 0,045 % Al, 0,06 % Ni, 0,03 % Cr, 0,06 % Cu. Содержание углерода в металле перед раскислением составляет 0,05%. Содержание кислорода в стали на выпуске из сталеплавильного агрегата определяем по уравнению:

a₀ = 0,00252 + 0,0032 / [С%].

Тогда при [С] = 0,05 % a₀ = 0,00252 + 0,0032 / 0,05= 0,06652 % масс.

Для расчета количества и состава неметаллических включений необходимо определить температурный интервал затвердевания стали, К:

Т_ликв=1812-(80[С]+7_,5[Mn]+20[Si]+34[S]+94[P]+3,5[Ni]),

Т_ликв=1812-(80∙0,05+7,5∙0,275+20∙0,01+34∙0,025+94∙0,020+3,5∙0,06)=1803 К

Т_сол=1812-(410[С]+20[Mn]+18,6[Si]+940[S]+184[P]+4[Cr]+6,5[Ni]),

Т_сол=1812-(410∙0,05+20∙0,275+18,6∙0,01+940∙0,025+184∙0,020+4∙0,03+6,5∙0,06)=1758 К

А. Определяем количество докристаллизационных неметаллических включений.

Раскисление марганцем

Определяем количество кислорода, равновесное с 0,275 % при Т_ликв = 1803 К:

; = 10,3∙10^-3

% масс

Таким образом, присадка в сталь приведет к связыванию следующего количества кислорода в процессе раскисления и охлаждения расплава до Т_ликв:

= 0,06652-0,037 = 0,02952 % масс.

При этом образуется следующее количество неметаллических включений (О):

%масс.

Раскисление алюминием

Определяем содержание кислорода, равновесное с 0,045 % Аl при Т_ликв = 1803 К:

, ;

при этом %масс, то есть при вводе алюминия металл будет глубоко раскислен, содержание кислорода при этом изменится так:

% масс, а количество докристаллизационных неметаллических включений типа Al₂O₃ составит:

% масс.

Рассчитаем общее количество и состав образующихся докристаллизационных неметаллических включений при условии, что процессы взаимодействия растворенного кислорода и элементов-раскислителей проходят последовательно с достижением состояния равновесия между кислородом и введенным элементом-раскислителем до ввода последующего раскислителя. Расчёт проводится на 1 т стали:

(+)= (0,131+0,078) = 0,209 кг неметаллических включений на 1 т стали

Состав образовавшихся докристаллизационных неметаллических включений следующий:

Б. Определяем количество посткристаллизационных неметаллических включений.

Рассчитаем количество и состав посткристаллизационных неметаллических включении. При температуре ликвидус минимальный уровень концентрации кислорода определяется равновесием с 0,045 % Al и составляет % масс. В двухфазной области между Т_ликв и Т_сол изменение концентрации кислорода будет определяться разницей:

Рассчитаем значение по уравнению

, ;

при этом % масс

В двухфазной области между Т_ликв и Т_сол изменение концентрации кислорода составит:

_%

т.е. исключительно малую величину, находящуюся на пределе чувствительности измерения с помощью кислородных зондов и анализаторов на кислород типа "ЛЕКО". Количество посткристаллизационных неметаллических включений, состоящих только из Al₂O₃ ,составит:

% масс

В данном расчете в качестве модификатора используем силикокальций СК40 (40 % Са). Способ присадки: порошковая проволока диаметром 10 – 16 мм, присаживается с помощью трайб-аппарата, скорость ввода 3-5 м/с.

Содержание алюминия в металле [А1] = 0,045%, следовательно, кальция нужно ввести в металл 0,0045% ([Ca]/[Al] = 0,1).

Таким образом, на 366,244 т металла потребуется кальция:

Количество СК40, необходимого для модифицирования:

На обработку понадобится при наполнении проволоки 0,315 кг/м:

Так как проволока усваивается не вся, то её расход увеличивается, и при коэффициенте усвоения 25 % составляет

м