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.