|
Источник | CaO | SiO2 | MnO | MgO | P2O5 | Al2O3 | Feобщ | FeO | Fe2O3 |
Окисление примесей (Si, Mn,P) металлошихты | |||||||||
Добавки извести | |||||||||
Расход огнеупоров | |||||||||
Миксерный шлак | |||||||||
Загрязнения металлолома | |||||||||
Масса шлака без FeO | |||||||||
Общая масса шлака | |||||||||
Состав шлака, % |
На первом этапе составления таблицы в нее вписываются все указанные компоненты без окислившегося железа. Содержание общего железа определяется по уравнению (5), из которого 80% составляет FeO и 20% Fe2O3.
Тогда содержание оксидов железа составит:
(FeO)=(Fe)общ×1,28×0,8 и (Fe2O3)=(Fe)общ×1,43×0,2
где 1,28 и 1,43 - стехиометрические коэффициенты пересчета содержания железа в шлаке в соответствующие оксиды
Общее количество шлака рассчитывают исходя из того, что количество шлака без оксидов железа отвечает (100-х)%, где х - сумма содержаний (FeO) и (Fe2O3) в шлаке.
3.2. Определение выхода жидкой стали.
В ходе продувки расплава в конвертере кислородом масса жидкого металла уменьшается в результате:
- окисление примесей чугуна и металлолома (углерода, кремния, марганца, и фосфора)
- окисления железа и перехода его в шлак
- потери железа с пылью в виде Fe3O4
- потери железа в шлак в виде металлических корольков
- загрязнения металлолома
(19)
В свою очередь
(20)
(21)
Потери металла с пылью принимают равными 1,5-2,0% от металлической части шихты, в виде корольков 6-10% от массы шлака, в виде загрязнений металлолома - 1-2% от его массы.
Выход жидкой стали
(22)
Рассчитав массу шлака, его конечный состав и выход жидкой стали следует уточнить конечный состав стали (содержание марганца, фосфора и серы).
Содержание марганца следует определить по уравнению (4) и (6) с учетом уточненных данных.
Содержание фосфора следует уточнить по уравнениям (7)-(9) с учетом количества шлака и его состава (Feобщ, CaO) и выхода жидкой стали.
Содержание серы следует уточнить по уравнениям (10)-(11) с учетом количества шлака и выхода жидкой стали.
3.3. Определение расхода кислорода.
В конвертерном процессе основным источником кислорода для рафинирования расплава является технически чистый кислород (99,5%), вдуваемый через фурму в металлическую ванну. Часть кислорода поступает из окалины металлолома.
Кислород расходуется на окисление примесей шихты, окисление железа, переходящего в шлак, а также на образование пыли.
Расход газообразного кислорода можно рассчитать из балансового уравнения:
(23)
Количество кислорода, необходимое для окисления примесей, составляет:
(24)
где - доля углерода, окисляющегося до СО2 (эта величина составляет обычно 0,10-0,15).
Количество кислорода, необходимое для образования оксидов железа в шлаке, составляет:
(25)
где 0,238 - стехиометрический коэффициент пересчета массы окислившегося железа на требуемую для этого массу кислорода в предположении, что в составе оксидов железа 80% FeO и 20% Fe2O3.
Количество кислорода, необходимое для образования пыли, состоящей из Fe3O4, составляет:
(26)
Количество кислорода, поступившего в конвертер с окалиной металлолома (в ее составе 30% FeO и 70% Fe2O3) составляет:
(27)
где 0,27 - стехиометрический коэффициент пересчета окалины на кислород.
Принимаем, что на поверхности металлического лома содержится 1 % окалины.
По уравнению (22)-(26) можно рассчитать общую массу газообразного кислорода, необходимое для проведения конвертерного процесса. При этом следует учитывать его содержание в техническом кислороде и коэффициент его использования (0,96-0,98).
(28)
где {%O2} - доля кислорода в техническом кислороде, %
К - коэффициент использования кислорода
Объем технического кислорода м3, требуемого на проведение конвертерного процесса, составляет:
(29)
где - число киломолей в техническом кислороде
22,4 - объем одного киломоля, м3
3.4. Определение количества отходящих газов.
Источником отходящих газов являются продукты окисления углерода, недопал при разложении извести и неусвоенный кислород:
(30)
При этом:
(31)
(32)
где %СО2 и %Н2О - их содержание в извести
(33)
(34)
где к - коэффициент использования кислорода
Объем отходящих газов определяют по соотношению:
(35)
где Gi - масса i-го компонента отходящего газа
Mi - его молекулярный вес
По результатам расчета определяют состав отходящих газов:
(36)
Результаты расчетов материального баланса сводят в таблицу, табл.3.
Таблица 3.