3 Раскисление стали марки 10г2с1

Исходные данные:

Таблица 3.1 Химический состав металла перед раскислением, %

[C]	[Si]	[Mn]	[Р]	[S]
0,28	0,00	0,11	0,033	0,017

Таблица 3.2 Химический состав готовой стали, %

Марка стали
30	0,27	0,35	0,17	0,37	0,50	0,80	0,035	0,040	0,005

М_ме= 97,859 кг/100 кг металлошихты.

Раскисление стали марки 30 производим ферромарганцем марки ФМн 05, 45 %-м ферросилицием и алюминием [4].

Таблица 3.3 - Химический состав раскислителей, %

Тип	Марка	[С]	[Si]	[Mn]	[P]	[S]	[Al]	[Fe]	Проч.
Fe-Mn	FeMn05	0,5	2,0	85,0	0,3	0,03	-	12,17	-
Fe-Si	FeSi45	-	45,0	0,6	0,05	0,03	-	54,32	-
Al		-	-	-	-	-	99	-	1

Принимаем угар элементов:

Y_C = 15 Y_Mn = 20 Y_Si = 25 Y_Al = 50

Определение расхода ферромарганца:

Определяем прирост массы металла после присадки силикомарганца

Определяем массу ферромарганца, перешедшего в шлак и газовую фазу

Определяем содержание кремния в металле после присадки ферромарганца

Определяем расход ферросилиция

Определим прирост массы металла после присадки ферросилиция

Определим массу ферросилиция, перешедшего в шлак и газовую фазу

Определим массу металла после присадки силикомарганца и ферросилиция

Определяем расход алюминия

Определение прироста массы металла после присадки алюминия

Определим массу алюминия, перешедшего в шлак

Определим массу металла после присадки силикомарганца, ферросилиция и алюминия

Определим массу раскислителей, перешедших в шлак и газовую фазу

Проверка химического состава готовой стали

Состав стали, %

С г.с.	Si г.с.	Mn г.с.	P г.с.	S г.с.
0,28	0,27	0,65	0,036	0,017

4.Расчет кислородной фурмы

Общие замечания [5]

Кислородная фурма представляет собой конструкцию из трех цельнотянутых стальных труб концентрически входящих одна в другую. По внутренней трубе подается кислород, между внутренней и разделительной трубами осуществляется подвод воды на охлаждение кислородной фурмы, между разделительной и наружной трубами – вода отводится.

В верхней части стальных труб приварены патрубки для подключения кислородной фурмы к трактам кислорода и охлаждающей воды.

Компенсаторы обеспечивают независимые перемещения стальных труб относительно друг друга в связи с различным температурным расширением в процессе эксплуатации.

Нижняя часть кислородной фурмы заканчивается наконечником из чистой меди. Крепление наконечника к внутренней трубе осуществляется путем сварки или резьбового соединения, к наружной – путем сварки.

Наконечник кислородной фурмы формирует струи кислорода в соответствии с заданными аэродинамическими характеристиками. Его конструирование сводится к определению рационального числа сопел (n), угла наклона осей сопел к вертикальной оси кислородной фурмы (α), оптимальных геометричесих размеров сопла Лаваля.

Число сопел кислородной фурмы выбирают исходя из предотвращения выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера и обеспечения приемлемой стойкости кислородных фурм. При однорядном расположении сопел по окружности их число 3-7. Угол наклона осей сопел к вертикальной оси кислородной фурмы выбирают из условия необходимости обеспечения достаточного рассредоточения реакционных зон. При однорядном расположении сопел по окружности величина угла наклона осей сопел к вертикальной оси кислородной фурмы составляет 10-27 град.

При расчете параметров сопел Лаваля с постоянным углом раскрытия необходимо учитывать, что сопло Лаваля – сопло закритического режима истечения.

По всей длине сопло Лаваля имеет круглое сечение.

При работе сопла Лаваля в режиме сверхзвукового истечения газового потока в нем различают:

• докритическую часть сопла или область дозвуковых скоростей газового потока;

• критическое сечение, в котором скорость газового потока близка к скорости звука;

• закритическую часть сопла или область сверхзвуковых скоростей газового потока.

При расчете приняты следующие условные обозначения:

а) исходных данных

Q – номинальная емкость конвертера, равная 80 т;

q – удельная интенсивность продувки, равная 3 ;

Т_н – температура кислорода перед соплами кислородной фурмы, равная 298 К;

Р_вых – давление кислорода на срезе сопел кислородной фурмы, равное 140000 Н/м²;

β – угол раскрытия закритической части сопел, равный 8 градусов;

Р_н – давление кислорода перед соплами кислородной фурмы, равное 901600 Н/м²;

р_н – плотность кислорода = 11,637 кг/м³;

W_вых – скорость кислорода в выходном сечении сопел кислородной фурмы = 473,09 м/с;

р_н – плотность кислорода на срезе сопла = 3,076 кг/м³;

V_уд – удельный объем конвертера, = 0,926 м³/т;

Н_о – глубина спокойной ванны = 1,510 м;

Л – критическая скорость истечения кислорода = 1,574;

б) промежуточных данных

Р_кр – давление кислорода в критическом сечении сопел кислородной фурмы, Н/м².

T_кр– температура кислорода в критическом сечении сопел кислородной фурмы, К.

m – массовый расход кислорода через одно сопло кислородной фурмы, кг/с;

f_кр – площадь критического сечения сопла кислородной фурмы, м^2;

f_вых – площадь выходного сечения сопла кислородной фурмы, м^2;

в) выходные данные

n – число сопел кислородной фурмы, шт

α – угол наклона осей сопел к оси кислородной фурмы, град.

Условные обозначения остальных выходных данных приведены на рис. 4.1.

Рисунок. 4.1 – Профиль и основные параметры сопла Лаваля

Расчет

Температура кислорода в критическом сечении сопел кислородной фурмы

Скорость кислорода в критическом сечении сопла кислородной фурмы определяем по формуле:

где: К – показатель адиабаты, равный для двух атомных газов = 1,4

R – газовая постоянная, равная:

где: М – молекулярная масса газа, для О₂ = 32 г/моль

Число сопел кислородный фурмы

Массовый расход кислорода через одно сопло кислородной фурмы

Площадь критического сечения сопла кислородной фурмы

Диаметр критического сечения сопла кислородной фурмы

Площадь выходного сечения сопла кислородной фурмы

Диаметр выходного сечения сопла кислородной фурмы

Длина докритической части сопла Лаваля

Длина закритической части сопла Лаваля

Длина сопла Лаваля

Радиус закругления тороида входной части сопла Лаваля

Угол наклона осей сопел к оси кислородной фурмы

Наименование	Величина, мм
Диаметр критического сечения сопла	35
Диаметр выходного сечения сопла	46
Длина докритической части сопла	17
Длина закритической части сопла	41
Длина сопла	58
Радиус закругления тороида входной части сопла	35

Рисунок4.2 - Профиль сопла Лаваля (М 1:1)