Образец КР

11

Продолжение таблице 2.4

1						2			3
Основность шлака доводки						ед.			2
Основность конечного шлака						ед.			3,0
Количество шлака, скачаного в плавление						%			20
Количество шлака, скачаного в доводку						%			40
Содержание корольков в первичном шлаке						%			15
Содержание корольков в шлаке доводки						%			6
Содержание корольков в конечном шлаке						%			3
Количество железа, испаряющегося при продувке						кг/м3 О2			0,27
Перегрев металла перед раскислением						оС			110
Поступает углерода из раскислителей						%			0,03
2.2 Расчет
Расчет ведем на 100 кг металлошихты.
Масса миксерного шлака :	60,0 *	1,2	/	100	=	0,720	кг
Масса лома:	100 -			60,0	=	40,0	кг
Масса мусора лома:	40,0 *	5,0	/	100 =		2,000	кг
Масса окалины лома:	40,0 *	1,0	/	100 =		0,400	кг

Масса чистого жидкого чугуна (без миксерного шлака):

60 - 0,720 = 59,280 кг Масса чистого лома (без мусора и окалины):

40 - 2,000 - 0,400 = 37,600 кг Определение среднего химического состава металлической части шихты

приведено в табл. 2.5.

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

	Материал	Масса, кг	C	Mn	Si	Р	S	Fe
	Чугун (чистый)	59,280	2,557	0,296	0,593	0,059	0,024	55,751
	Лом (чистый)	37,600	0,056	0,244	0,102	0,011	0,011	37,175
	Средний состав	-	2,613	0,541	0,694	0,071	0,035	92,926
	металлошихты

																												12
Определение химического состава металла перед раскислением:
Содержание углерода:
[C]п/р =		([C]min + [C]man)						-		0,03			=	(	0,12		+	0,18			)	-	0,03			=	0,12	%
				2													2
Содержание кремния:
												[Si]п/р = 0
Содержания марганца
При температуре металла перед раскислением на 110 оС выше tликв.
tп/р =	1530		-	80 [Cп/р]				+ 110 =					1530		-	80		*	0,12			+ 110 =				1630 оС
				Тп/р =		tп/р		+ 273 =					1630		+	273			=	1903			К
Lg KMn = -6234					/ Тп/р		+	3,026				=	-6234 /			1903			+	3,026			=	-0,2499			, откукда:
					откуда КMn =						10		-0,2499		= 0,5625
При основность шлака перед раскислением (В)п/р = 3,0
(FeO)п/р =		7,253		*	(В)п/р		0,333			/	[C]п/р			0,25	=	7,253			*	3,0 0,333				/	0,12		0,25	=
											=	17,767			%
Из выражения:					(MnO)п/р / [Mn]п/р = (FeO)п/р * КMn =														17,767				/	0,5625			= 31,585
т. е. (MnO)п/р =			31,585			* [Mn]п/р
100 * [Mn]м.ш.				= [Mn]п/р *					Ммет			+ (MnO)п/р * Мшл *							55		/ 71
При Мшл =				12 кг (%)
100 *	0,5408			= [Mn]п/р *					90		+	31,585			* [Mn]п/р *					12		*	55		/ 71
откуда [Mn]п/р =				0,141 %
Содержания фосфора:
Из таблицы 1 [1] при (В)п/р = 3,0 при (FeO)п/р =																		17,767				%
Lp =		82	+ ((		91	-	82			)/(	18		-	16	)) * (		17,767				-	16		)	= 89,95
		[P]п/р =			( 100		* [P]м.ш.) /( Мме + Lp * Mшл *												62		/	142 ) =
= (	100 *		0,0706			) / (			90		+ 89,95 * 12 * 62									/ 142 ) = 0,013 %
Содержания серы:						Из таблице 2 [1] при (В)п/р= 3,0 , Ls = 8
	[S]п/р =		(	100 *		[S]м.ш.				)/( Мме + Ls * Mшл *) = (									100		*	0,0350				) /
							/ (		90		+ 8		*	12	) = 0,019				%
Остается в металле перед раскислением:
		[C] = [C]п/р *					90			/	100 =			0,12		*	90		/	100 =			0,108			кг
		[Mn] = [Mn]п/р *					90			/	100 =			0,141		*	90		/	100 =			0,127			кг
			[Р] = [Р]п/р *				90			/	100 =			0,013		*	90		/	100 =			0,011			кг
			[S] = [S]п/р *				90			/	100 =			0,019		*	90		/	100 =			0,017			кг

13

Определение количества удаляемых примесей приведено в табл. 2.6.

Таблица 2.6 – Определение количества удаляемых примесей, кг

		C	Mn	Si	P	S	Сумма
	Средний состав	2,613	0,541	0,694	0,071	0,035	-
	металлошихты
	Остается в металле	0,108	0,127	0,000	0,011	0,017	-
	Удаляется примеси	2,505	0,414	0,694	0,059	0,018	3,691

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

Таблица 2.7 – Определение расхода кислорода на окисление примесей, кг

	Эл.	примеси,	Реакция	Требуется кислорода, т								Образуется
		кг										окислов, т
	С	2,505	[C]+0,5{O2}={CO}	2,505 *	0,9		*	16	/	12	= 3,006	5,261
		2,505	[C]+{O2}={CO2}	2,505 *	0,1		*	32	/	12	= 0,668	0,919
	Mn	0,414	[Mn]+0,5{O2}=(MnO)	0,414		*	16	/	55	= 0,120		0,534
	Si	0,694	[Si]+{O2}=(SiO2)	0,694		*	32	/	28	= 0,794		1,488
	P	0,059	2[P]+2,5{O2}=(P2O5)	0,059		*	80	/	62	= 0,076		0,136
	S	0,018	(FeS) + (CaO)=	0,018		*	-16 /		32	= -0,009		0,009
			=(CaS) + (FeO)
		3,691					4,656					8,346

Принемаем, что в первичный шлак переходят: шлакообразующие оксиды от окисления примисей металлошихты, миксерный шлак, окалина и мусор лома, весь конечный шлак, известняк завалки, часть сырого ( 30 %) и оббожжонного ( 30 %) доломита.

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

14

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

Внесено	Усвоен-но	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	Cr2O3
	ванной
Метал-		1,488				0,534	0,136
лошихтой
Миксерным	0,720	0,284	0,043	0,338	0,029	0,011		0,011
шлаком
Мусором лома	2,000	1,400	0,500
Конечным	0,500	0,085	0,010	0,244	0,050	0,025	0,010	0,001
шлаком
Сырым	0,300	0,005	0,001	0,133	0,031
доломитом
Оббоженным	0,240	0,002	0,009	0,128	0,092
доломитом
Известняком	4,000	0,064	0,032	2,140	0,028		0,001	0,004
Итого:		3,328	0,595	2,983	0,230	0,570	0,147	0,016	0,000	7,869

При содержание оксидов железа в первичном шлаке равным 26 % (см. табл. 2.4), количество первичного шлака составит:

7,869 * 100 / ( 100 - 26 ) = 10,634 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	Сумма	(В)
%	31,30	5,60	28,05	2,16	5,36	1,38	0,15	0	26	100	0,90

Не металлическая шихта внесет оксидов железа:

				Поступает из
Оксид									Сумма
	Миксерш	Окалин.	Свода	Пода	Сырого	Обожж.	Извест-	Конечн.
	лака	лома			долом.	долом.	няка	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

																	15
Поступает (FeO) за счет окисления железа металла:
	10,634		- 7,869			-	0,1876		- 0,3602 =				2,217			кг
При этом окисляется железа:						2,217 *			56 / 72 = 1,724					кг
Расход кислорода на окисление железа:									2,217 -		1,724		=	0,493 кг
Расход кислорода на окисление примисей и железа:
				4,656 + 0,493 = 5,148 кг
Определение расхода извести в завалку:
При скачевании в плавление 30							% первичного шлака количество скачаного шлака
	Мск.п.шл. = 10,634 * 30								/ 100 = 3,190 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
Первичным	2,330		0,417		2,088		0,161		0,399		0,103		0,011			0,000	5,508
шлаком
Сырым	0,005		0,001		0,133		0,031		0,000		0,000		0,000			0,000	0,170
доломитом
Обожженным	0,002		0,009		0,128		0,092		0,000		0,000		0,000			0,000	0,231
доломитом
Итого:	2,337		0,427		2,349		0,284		0,399		0,103		0,011			0,000	5,909

Расход извести в завалку:

Мизв = (( 2 * 2,337 - 2,349 ) / ( 91,2 - 2 * 2,8 ) * 100 = 2,717 кг Определение количества и состава шлака по расплавлении ( без оксидов железа)

приведено в табл. 2.11.

																																										16
Таблица 2.11 - Определение количества и состава шлака по расплавлении
					(без оксидов железа), кг.
Внесено				SiO2			Al2O3					CaO					MgO				MnO						P2O5				S		Cr2O3				Сумма					(В)
Шлаком				2,337			0,427					2,349					0,284				0,399					0,103				0,011			0,000				5,909
плавления
Известью				0,076			0,041					2,478					0,019													0,003							2,616
Итого:				2,413			0,467				4,826					0,303					0,399					0,103				0,014			0,000				8,525				2,000
Основность шлака (В) = 4,826 /																			2,413				=		2,000
Внесенно оксидов железа первичным шлаком:
														7,444 - 5,508 = 1,935
При содержании (FeO) в шлаке по распловлении 12																															%, количество шлака по
расплавлении составит:
						8,525 * 100 / ( 100															- 12				) = 9,688						кг
при этом в шлак поступит оксидов железа:																											9,688				-	8,525			=		1,163			кг
востановится оксидов железа:																											1,935				-	1,163			=		0,773			кг
востановится железа:																											0,773 *					56 /			72 = 0,601							кг
освободится кислорода:																											0,773				-	0,601			=		0,172			кг
В целом окисления железа составит:																											1,724				-	0,601			=		1,123			кг
В целом потребность в кислороде составит:																											5,148				-	0,172			=		4,976			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			Сумма				(В)
%		24,91			4,82				49,82					3,12					4,12				1,06					0,14				0			12			100				2,00
Масса оставшихся компонентов шлака при скачевании																														40		% шлака в начале доводки
приведена в таб. 2.13.
Таблица 2.13 – Масса компонентов шлака после скачивания шлака в доводку, кг
Компонент			SiO2		Al2O3					CaO					MgO					MnO						P2O5					S		Cr2O3				FeO			Сумма
кг		1,448			0,280					2,896					0,182					0,239					0,062					0,008			0				0,698			5,813

17

Количество шлака, скаченого в доводку составит:

9,688 - 5,813 = 3,875 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	Сумма
Шлаком доводки	1,448	0,280	2,896	0,182	0,239	0,062	0,008	0,000	5,115
Сырым доломитом	0,006	0,001	0,177	0,042					0,226
Обож. доломитом	0,003	0,012	0,171	0,122					0,308
Материал свода	0,003	0,002	0,001	0,033				0,008	0,048
Материал пода	0,002	0,001	0,001	0,094					0,098
Итого:	1,463	0,297	3,245	0,472	0,239	0,062	0,008	0,008	5,795
Определение расхода извести в доводку:
При обеспечении основности шлака перед раскислением (В) = 3,0
Ми = 100 * ( 3,0 *		1,463	- 3,245 ) / (		91,2	- 3,0	* 2,8	) = 1,380 кг
Определение расхода боксита в доводку:
Для обеспечения (Al2O3) = 6 % расход боксита в доводку составит:
Мб = 100 * ((( 5,813 + 1,380 ) * 6 / 100 ) - 0,297 ) /							52 =	0,259	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	Сумма
Шлаком доводки	1,463	0,297	3,245	0,472	0,239	0,062	0,008	0,008	5,795
Известью	0,039	0,021	1,259	0,010			0,001		1,329
Бокситом	0,052	0,135	0,010						0,197
Итого:	1,553	0,452	4,515	0,482	0,239	0,062	0,010	0,008	7,321
С учетом содержания оксидов железа в конечном шлаке							17,767 % масса

конечного шлака составит:

															18
7,321 * 100 / ( 100			-	17,767				) = 8,902		кг
С учетом оксидов железа, внесенных бокситом, необходимо внести окислов
железа в конечный шлак:
8,902	- 7,321	-	0,0046				=	1,577	кг
С учетом оксидов железа, внесенных шлаком доводки, необходимо внести
дополнительно оксидов железа:
	1,577 -	0,744			=	0,833 кг
При этом окисляется железа:								0,833 *		56	/	72 =		0,648 кг
Расход кислорода на окисление железа:								0,833	-	0,648		=	0,185		кг
Общее количество окислившегося железа:								1,123 +		0,648		=	1,771		кг
Общий расход кислорода:								4,976 +		0,185		=	5,162		кг
Определение выхода металла на 100 кг металлошихты:
Количество испаряющегося железа:				2,222 *				22,4	*	0,27		/	32	=	0,420 кг
Потери железа в корольках с первичным шлаком:
Feп.шл. = 3,190 *			15		/	100 = 0,479				кг
Потери железа в корольках со шлаком доводки:
Feшл.д. = 3,875 * 6 / 100 = 0,233 кг
Потери железа в корольках с конечным шлаком:
Feк.шл. = 8,902			*	3	/	100 = 0,267				кг
Выход металла:
Ммет = 59,280 +	37,600	-	3,691			-	1,771 -		0,420		-	0,479		-
	- 0,233		-	0,267			=	90,020		кг

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

19

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

Внесенно	СО	СО2	Н2О	Всего, кг
Металлической шихтой	5,261	0,919		6,179
Мусором лома			0,100	0,100
Сырым доломитом		0,410	0,018	0,428
Известняком		1,703		1,703
Известью		0,131	0,020	0,152
Бокситом			0,016	0,016
Итого, кг:	5,261	3,162	0,154	8,577
%	61,334	36,870	1,796	100,000

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

Приход	кг	Расход	кг
Чугун жидкий	60,000	Металл	90,020
Лом	40,000	Шлак первичный скачанный	3,190
Известняк в завалку	4,000	Шлак доводки скачанный	3,875
Известь в завалку и доводку	4,097	Шлак конечный	8,902
Доломит сырой	1,000	Газы	8,577
Доломит обожженный	0,800	Железо в дым	0,420
Боксит	0,259	Железо в корольках	0,978
Материал пода	0,100
Материал свода	0,050
Конечный шлак	0,500
Кислород	5,162	Итого	115,963
Итого	115,968	Невязка	0,0038

20

3 РАСЧЕТ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ МАРКИ 15К

Исходные данные:

Химический состав металла перед раскислением приведен в табл. 3.1.

Таблица 3.1 – Химический состав металла перед раскислением, %

[C]

[Si]

[Mn]

[P]

[S]

0,12

0,00

0,14

0,013

0,019

Целевой химический состав стали марки 15К

приведен в табл. 3.2.

Таблица 3.2 – Химический состав готовой стали, %

Марка

[C]min

[C]max

[Si]min

[Si]max

[Mn]min

[Mn]max

[P]max

[S]max

[Al]mах

15К

0,12

0,18

0,17

0,37

0,50

0,80

0,035

0,035

0,020

Mме =

90,020

кг / 100 кг металлошихты

Расчет

Раскисление стали марки 15К

производим ферромарганцем марки FeMn05

ферросилицием марки FeSi45 и алюминием на среднее содержание основных элементов в стали.

Химический состав раскислителей приведен в таблице 3.3

Таблица 3.3 – Химический состав раскислителей, %

Тип

Марка

[C]

[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, %:

YC = 15

YMn = 20

YSi = 25

YAl = 50

Определяем расход ферромарганца марки FeMn05 :

([Mn]ср - [Mn])*M *100

(

0,65

- 0,14

) * 90,02 *

100

MFeMn =

ме

=

=

0,674 кг

[Mn]FeMn*(100 -YMn)

85,0 * ( 100 - 20

)