2. 2 Расчет /2/

Расчет ведем на 100 кг металлической шихты

Масса миксерного шлака 60,0 * 1,2 / 100 = 0,7200 кг

Масса лома: 100 – 60, 0 = 40,0000 кг

Масса мусора лома: 40,0000 * 5,0 / 100 = 2,0000 кг

Масса окалины лома: 40,0000 * 1,0 / 100 = 0,4000 кг

Масса чистого жидкого чугуна (без миксерного шлака):

60,0 – 0,7200 = 59,2800 кг

Масса чистого лома ( без мусора и окалины):

40,0000 – 2, 0000 – 0,4000 = 37,6000 кг

Определение среднего химического состава металлической части шихты приведено в табл. 2.5.

12

Таблица 2.5 – Определение среднего химического состава металлической части шихты, %

Материал	Масса, кг	С	Mn	Si	P	S	Fe
Чугун (чистый)	59,2800	2,5567	0.2964	0.5928	0.0593	0.0237	55.7511
Лом (чистый)	37,6000	0,0564	0.2444	0.1015	0.0132	0.0132	37.1714
Средний.состав металлошихты	-	2,6131	0.5408	0.6943	0.0724	0.0369	92.9224

Определение химического состава металла перед раскислением /3/

Содержание углерода

[C]_п.р = ([C]_min + [C]_max) / 2 – 0.03 = (0.12+0.18)/2-0.03 = 0.12 %

Содержание кремния

[Si]_п.р = 0

Содержание марганца

При температуре металла перед раскислением на 110 ^оС выше температуры t_ликв.

t_п.р = 1530-80*[C]_п.р+110 = 1530 – 80*0,12 + 110 = 1630 ^оС

T_п.р = t_п.р + 273 = 1630 + 273 = 1903 К

Lg K_Mn = -6234 / T_п.р + 3,026 = -6234/1903+3,026 = -0,2409,

откуда K_Mn = 10 ^–0.2409 = 0.5625

При основности шлака перед раскислением (В)_п.р = 3,0

(FeO)_п.р = 7,25*(B)^0,333 / [C]_п.р^0,25 = 7,25*3^0,333/0,12^0,25 = 17,767 %

Из выражения (MnO)_п.р/[Mn]_п.р = (FeO)/K_Mn = 17.767/0.5625 = 31.585, т.е (MnO)_п.р = 31,585*[Mn]_п.р

100*[Mn]_м.ш = [Mn]_п.р*M_мет + (MnO)_п.р* M_шл*55/71

При M_шл = 12,0 кг (%)

100*0,5408 = [Mn]_п.р 90 + 31,585*[Mn]_п.р*12,0*55/71

13

откуда [Mn]_п.р = 0,1410 %

Содержание фосфора

Из табл. 1 /1/ при (В)_п.р = 3,0 и при (FeO)_п.р = 17,767 %

Lp = 64+((73-64)/(14-12))*(17.767-12) = 89.9

[P]_п.р = (100*[P]_м.ш)/(M_ме+Lp*M_шл*62/142) =

= (100*0,0724)/(90,0+89,9*12,0*62/142) = 0,013 %

Содержание серы

Из табл. 2 /1/ при (В)_п.р = 3,0 Ls = 8.0

[S]_п.р=(100*[S]_{м щ})/(M_ме+Ls*M_шл)=(100*0,0369)/(90,0+8,0*12,0)=0,0198%

Остается в металле перед раскислением:

[C] = [C]_п.р*90,0 / 100 = 0,12 * 90,0 / 100 = 0,1080 кг

[Mn] = [Mn]_п.р*90,0 / 100 = 0,1410 * 90,0 / 100 = 0,1269 кг

[P] = [P]_п.р*90,0 / 100 = 0,0129 * 90,0 / 100 = 0,0116 кг

[S] = [S]_п.р*90,0 / 100 = 0,0198 * 90,0 / 100 = 0,0178 кг

Определение количества удаляемых примесей приведено в табл. 2.6.

Таблица 2.6 – Определение количества удаляемых примесей, кг

	С	Mn	Si	P	S	сумма
Средний состав металлошихты	2,6131	0,5408	0,6943	0,0724	0,0369	-
Остается в металле	0,1080	0,1269	0	0,0116	0,0178	-
Удаляется примеси	2,5051	0,4139	0,6943	0,0608	0,0190	3,6932

Определение расхода кислорода на окисление примесей приведено в табл. 2.7.

14

Таблица 2.7 – Определение расхода кислорода на окисление примесей, кг

Эл	Удаляется примеси, кг	Реакция	Требуется кислорода, кг	Образу-ется оксидов
C	2,5051	[C]+0.5{O2}={CO}	2,5051*0,90*16/12=3,006	5,2608
		[C]+{O2}={CO2}	2,5051*0,10*32/12=0,668	0,9186
Mn	0.4139	[Mn]+0.5{O2}=(MnO)	0.4139*16/55=0.12	0.5343
Si	0.6943	[Si]+{O2}=(SiO2)	0.6943*32/28=0.794	1.4878
P	0.0608	2[P]+2.5{O2}=(P2O5)	0.0608*80/62=0.078	0.1393
S	0.0190	(FeS)+(CaO)=(CaS)+(FeO)	0.0190*-16/32= -0.0095	0.0095
	3,6932		4.6571	8.3503

Принимаем, что в первичный шлак переходят шлакообразующие оксиды от окисления примесей металлошихты, миксерный шлак, окалина и мусор лома, весь конечный шлак, известняк, часть сырого (30%) и обожженного (30%) доломитов.

Определение химического состава и количества первичного шлака (без оксидов железа) приведено в табл. 2.8.

Таблица 2.8 – Определение химического состава и количества первичного шлака (без учета окисления железа), кг

Внесено	Усвоен. ванной	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3
Металлошихтой		1,4878				0,5343	0,1393
Миксер.шлаком	0,7200	0,2844	0,0432	0,3384	0,0288	0,0108		0,0108
Мусором лома	2,0000	1,4000	0,5000

15

Конечн. шлаком	0,5000	0,0850	0,0100	0,2440	0,0500	0,0250	0,0100	0,0010
Сырым доломит	0,3000	0,0048	0,0009	0,1326	0,0312
Обожж. доломит	0,2400	0,0024	0,0091	0,1239	0,0917
Извест няком	4,0000	0,0640	0,0320	2,1400	0,0280		0,0012	0,0040
Итого		3,3284	0,5952	2,9829	0,2297	0,5701	0,1505	0,0158	0,0000	7,8727

При содержании оксидов железа в первичном шлаке 26 % (см. табл. 2.3), количество первичного шлака составит:

7,8727 * 100 / (100 – 26) = 10, 6388 кг (%)

Определение химического состава первичного шлака приведено в табл. 2.9.

Таблица 2.9 - Химический состав первичного шлака, %

Компонент	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3	FeO	Cумма	(В)
%	31,29	5,59	28,04	2,16	5,36	1,41	0,15	0,00	26,00	100	0,90

Неметаллическая шихта внесет оксидов железа, кг:

Оксид	Поступает из								Сумма
	Миксершлака	Окалин. лома	Свода	Пода	Сырого долом.	Обожж.долом.	Извест- няка	Конечн шлака
FeO	0.0036	0.1240						0.0600	0.1876
Fe2O3		0.2760	0.0025	0.0021	0.0070	0.0296	0.0280	0.0150	0.3602

Поступает (FeO) за счет окисления железа металла:

10,6388 – 7,8727 – 0,1876 – 0,3602 = 2,2183 кг

При этот окисляется железа: 2,2183 * 56 / 72 = 1,7253 кг

16

Расход кислорода на окисление железа: 2,2183 – 1,7253 = 0,4930 кг

Расход кислорода на окисление примесей и железа:

4,6571 + 0,4930 = 5,1501 кг

Определение расхода извести в завалку

При скачивании в плавление 30 % первичного шлака, количество скачанного шлака составит:

М_{ск п. шл} = 10,6388 * 30 /100 = 3,1924 кг

Определение количества и состава шлака по расплавлении ( без оксидов железа и извести) приведено в табл. 2.10.

Таблица 2.10 - Определение количества и состава шлака по расплавлении (без оксидов железа и извести), кг.

Внесено	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3	Сумма
Первичн. шлаком	2,3299	0,4167	2,0880	0,1608	0,3991	0,1054	0,0111	0,0000	5,5109
Сырым доломит	0,0048	0,0009	0,1326	0,0312					0,1695
Обожж. доломит	0,0024	0,0091	0,1279	0,0917					0,2311
Итого	2,3371	0,4267	2,3486	0,2837	0,3991	,1054	0,0111	0,0000	5,9115

Расход извести в завалку:

М_изв = ((2,0 * 2,3371- 2,3486) /(91,2 – 2,0 * 2,8)) * 100 = 2,7169 кг

Определение количества и состава шлака по расплавлении ( без оксидов железа) приведено в табл. 2.11.

Таблица 2.11 - Определение количества и состава шлака по расплавлении (без оксидов железа), кг.

17

Внесено	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3	Cумма
Шлаком плавления	2,3371	0,4267	2,3486	0,2837	0,3991	0,1054	0,0111	0,0000	5,9115
Известью	0,0761	0,0408	2,4778	0,0190			0,0027		2,6163
Итого	2,4132	0,4674	4,8263	0,3027	0,3991	0,1054	0,0138	0,0000	8,5278

Основность шлака (В) = 4,8263 / 2,4132 = 2,00

Внесено оксидов железа первичным шлаком:

7,4472 – 5,5109 = 1,9363 кг

При содержании FeO в шлаке по расплавлении 12 %, количество шлака по расплавлении составит:

8,5278 * 100 / (100 – 12) = 9,6907 кг

при этом в шлак поступит оксидов железа 9,6907 – 8,5278 = 1,1629 кг

восстановится оксидов железа 1,9363 – 1,1629 = 0,7734 кг

восстановится железа 0,7734 * 56 / 72 = 0,6020 кг

освободится кислорода 0,7734 – 0,6020 = 0,1719 кг

В целом окисление железа составит 1,7253 – 0,6020 = 1,1238 кг

В целом потребность в кислороде составит 5,1501 – 0,1719 = 4,9782 кг

Определение химического состава шлака по расплавлении приведено в табл. 2.12.

Таблица 2.12 - Химический состав шлака по расплавлении, %

Компонент	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3	FeO	Cумма	(В)
%	24,90	4,82	49,80	3,12	4,12	1,09	0,14	0,00	12,00	100	2,00

Масса оставшихся компонентов шлака при скачивании 40 % шлака в начале доводки приведена в табл. 2.13.

18

Таблица 2.13 – Масса компонентов шлака после скачивания шлака в доводку, кг

Компонент		SiO2		Al2O3		CaO		MgO		MnO		P2O5		S		Cr2O3		FeO		Cумма
%	1,4479		0,2805		2,8958		0,1816		0,2395		0,0632		0,0083		0,0000		0,6977		5,8144

Количество шлака, скачанного в доводку составит:

9,6907 – 5,8144 = 3,8763 кг

Определение количества конечного шлака (без оксидов железа и присадок в доводку) приведено в табл. 2.14.

Таблица 2.14 – Масса компонентов конечного шлака (без оксидов железа и присадок в доводку), кг

Внесено	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3	Cумма
Шлаком доводки	1,4479	0,2805	2,8958	0,1816	0,2395	0,0632	0,0083	0,0000	5,1167
Сырым доломитом	0,0064	0,0012	0,1768	0,0416					0,2260
Обожжен доломитом	0,0032	0,0122	0,1706	0,1222					0,3082
Материал свода	0,0033	0,0020	0,0010	0,0330				0,0083	0,0475
Материал пода	0,0020	0,0011	0,0013	0,0935					0,0979
Итого	1,4628	0,2969	3,2455	0,4719	0,2395	0,0632	0,0083	0,0083	5,7963

Определение расхода извести в доводку

При обеспечении основности шлака перед раскислением (В) = 3

М_изв = 100 * ( 3,0 * 1,4628 – 3,2455) / (91,2 - 3,0 * 2,8) = 1,3802 кг

Определение расхода боксита в доводку

Для обеспечения (Al₂O₃) = 6 % расход боксита в доводку составит:

19

М_бок = 100 * (((5,8144 + 1,3802) * 6 / 100) – 0,2969) / 52,0 = 0,2590 кг

Определение состава шлака перед раскислением (без окислов железа) приведено в табл. 2.15.

Таблица 2.15 - Определение состава шлака перед раскислением (без окислов железа), кг

Внесено	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3	Cумма
Шлаком доводки*	1,4628	0,2969	3,2455	0,4719	0,2395	0,0632	0,0083	0,0083	5,7963
Известью	0,0386	0,0207	1,2587	0,0097			0,0014		1,3291
Бокситом	0,0518	0,1348	0,0104						0,1970
Итого	1,5532	0,4524	4,5146	0,4816	0,2395	0,0632	0,0096	0,0083	7,3233

С учетом содержания оксидов железа в конечном шлаке 17,767 % масса конечного шлака составит:

7,3223 * 100 / (100 – 17,767) = 8,9043 кг

С учетом оксидов железа, внесенных бокситом, необходимо внести окислов железа в конечный шлак:

8,9043 – 7,3233 – 0,00456 = 1,5774 кг

С учетом оксидов железа, внесенных шлаком доводки, необходимо внести дополнительно оксидов железа:

1,5774 – 0,7444 = 0,8330 кг

При этот окисляется железа: 0,8330 * 56 / 72 = 0,6479 кг

Расход кислорода на окисление железа: 0,8330 – 0,6479 = 0,0,1851 кг

Общее количество окислившегося железа:

1,1238 + 0,6479 = 1,7712 кг

Общий расход кислорода 4,9782 + 0,1851 = 5,1633 кг

Определение выхода металла на 100 кг металлошихты

Количество испарившегося железа 2,222*22,4*0,270/32 = 0,4200 кг

20

Потери железа в корольках с первичным шлаком:

Fe _п.шл = 3,1916 * 15 / 100 = 0,4787 кг

Потери железа в корольках с шлаком доводки:

Fe _{шл д} = 3,8763 * 6 / 100 = 0,2330 кг

Потери железа в корольках с конечным шлаком:

Fe _к.шл = 8,9043 * 3 / 100 = 0,2670 кг

Выход металла:

М_мет = 59,2800 + 37,6000 - 3,6932 - 1,7717 - 0,4200 - 0,4787- 0,233-0,267=90,0166 кг

Определение количества газов, выделяющихся из мартеновской ванны, приведено в табл. 2.16.

Таблица 2.16 - Определение количества газов, выделяющихся из мартеновской ванны, кг.

Внесено	СО	СО2	Н2О	Всего, кг
Металлической шихтой	5,2608	0,9186		6,1794
Мусором лома			0,1000	0,1000
Сырым доломитом		0,4100	0,0180	0,4280
Известняком		1,7028		1,7028
Известью		0,1311	0,0205	0,1516
Бокситом			0,0155	0,0155
Итого	5,2608	3,1625	0,1540	8,5773
%	61,33	36,87	1,80	100

Материальный баланс плавки перед раскислением (на 100 кг металлошихты) приведен в табл. 2.17.

Таблица 2.17 - Материальный баланс плавки перед раскислением (на 100 кг металлошихты), кг

21

Приход	кг	Расход	кг
Чугун жидкий	60,0000	Металл	90,0166
Лом	40,0000	Шлак первичный скачанный	3,1916
Известняк в завалку	4,0000	Шлак доводки скачанный	3,8763
Известь в завалку и доводку	4,0970	Шлак конечный	8,9043
Доломит сырой	1,0000	Газы	8,5773
Доломит обожженный	0,8000	Железо в дым	0,4200
Боксит	0,2592	Железо в корольках	0,9785
Материал пода	0,1000
Материал свода	0,0500
Конечный шлак	0,5000
Кислород	5,1633	Итого	115,9646
Итого	115,9695	Невязка	0,0042

22