- •Раздел 1: Металлургия чёрных металлов
- •1. Предварительная подготовка железной руды
- •1.1. Характеристика железной руды
- •Тип рудного минерала
- •Физическое состояние железной руды
- •1.1.3. Характеристика металлургической ценности руды
- •1.1.4. Оценка наличия в руде вредных примесей
- •1.1.5. Характеристика пустой породы
- •1.2. Обоснование технологической схемы подготовки руды к доменной плавке
- •1.2.1. Дробление, измельчение, грохочение
- •1.2.2. Обогащение
- •2. Агломерационное производство.
- •2.1. Расчет расхода железорудного концентрата и известняка в агломерационной шихте.
- •2.2. Определение химического состава готового агломерата.
- •3. Доменное производство.
- •3.1. Расчет расхода агломерата на выплавку 1 т чугуна в доменной печи.
- •3.2. Определение состава передельного чугуна.
- •3.3. Расчет массы и состава шлака, образующегося в доменной печи при выплавке чугуна.
- •4. Сталеплавильное производство.
- •4.1. Изменение химического состава металла в процессе окислительного рафинирования в кислородном конвертере.
- •4.2. Материальный баланс конвертерной операции.
- •4.2.1. Определение расхода извести.
- •4.2.2. Определение состава и количества конвертерного шлака.
- •4.2.3. Расчет выхода полупродукта.
- •4.2.4. Определение расхода кислорода.
- •4.2.5. Определение количества и состава отходящих газов.
- •4.2.6. Составление материального баланса.
- •4.3. Расчет расхода раскислителей и легирующих.
- •5. Оценка расхода основных исходных материалов для выплавки 1 т жидкой стали и выхода попутных продуктов.
- •(Производство стали)
- •Первый передел (Производство чугуна)
- •Второй передел (Производство стали)
- •Третий передел (Производство проката)
4.2. Материальный баланс конвертерной операции.
Материальный баланс плавки в кислородном конвертере состоит из двух частей: приходной и расходной. Приходная часть материального баланса включает в себя расходы всех материалов, поступивших в конвертер, в том числе: жидкого чугуна; металлолома; извести; перешедшей в шлак футеровки; технического кислорода. В расходной части материального баланса приведены продукты плавки: полупродукт; конвертерный шлак; отходящие газы, а также потери металла с пылью и корольками.
4.2.1. Определение расхода извести.
Присадки извести в конвертер как в при загрузке шихтовых материалов, так и в процессе продувки ванны кислородом, производятся с целью наведения высокоосновного шлака, обеспечивающего удаление из металла вредных примесей: и . Основность шлака характеризует его способность к рафинированию стали. Оптимальной величиной основности в кислородно-конвертерном процессе является 3,0 – 3,5. Для определения расхода извести используем уравнение основности.
Пусть источниками в конвертерном шлаке являются: известь и футеровка сталеплавильного агрегата. Массу , поступающего в шлак, можно рассчитать следующим образом
,
где , - содержание оксида кальция в извести и футеровки, % ; , - расход извести и количество футеровки, перешедшей в шлак, кг/100 кг шихты.
Диоксид кремния поступает в шлак в результате окисления кремния, содержащегося в металлошихте, а также из извести, футеровки, загрязнений лома (другими источниками пренебрежем), то есть массу в шлаке определим как
,
где - количество окислившегося кремния, %; , , - содержание в извести, футеровке агрегата и загрязнениях металлолома, % масс.; - масса загрязнений (1 – 2 % массы металлолома); - масса металлошихты (=100 кг).
После подстановки данных выражений в уравнение основности и проведения соответствующих преобразований его следует решить относительно расхода извести ( ).
Состав извести может быть установлен из предположения, что она получена путем обжига известняка заданного состава. При этом происходило разложение карбонатов с выделением . Определяя состав извести, следует предусмотреть некоторое количество недопала (2–10 % остается в извести), высокую гигроскопичность свежеобожженной извести (содержание принять равным 0,5 – 1,5 %), а также что при обжиге известняка удаляется на 50 – 70 %. Количество огнеупорной футеровки, перешедшей в шлак за время продувки, составляет 0,2 – 0,3 кг/100 кг металлошихты. Состав огнеупорной футеровки конвертера: CaO – 53 %; MgO – 43 %; SiO2 – 2 %; Al2O3 – 2 %.
4.2.2. Определение состава и количества конвертерного шлака.
Для определения общего количества образующегося шлака и его состава следует составить следующую таблицу (Таблица 4).
На первом этапе составления таблицы в нее записываются массы всех компонентов, переходящих в шлак из указанных источников, за исключением оксидов железа. Суммирование этих величин дает массу шлака без оксидов железа. Содержание и определим по количеству железа в шлаке (, %), которое характеризует окислительную способность конвертерного шлака и зависит от его основности (), содержания углерода в полупродукте (, %) и температуры металла и шлака (, оС):
.
Примем, что 80 % железа, переходящего в шлак, окисляется до и 20 % - до . Тогда содержание оксидов железа (%) составит:
.
Общее количество шлака рассчитывают исходя из того, что масса шлака без оксидов железа соответствует величине , а общая масса шлака соответствует 100. Результаты расчетов позволяют определить состав конвертерного шлака, который следует представить в виде таблицы (Таблица 6).