Расчет состава доменной шихты

Количество (расход на 1 тонну чугуна) каждого из компонентов шихты (железорудный материал – агломерат или смесь агломерата и окатышей (Р), флюс –известняк (Ф) и кокс (К)) находят решением системы балансовых уравнений:

1. Уравнение баланса по железу:

0,01· η_Fe · (Р·Fe_р + 0,01·К·А· Fe_з.к. + Ф· Fe_ф) = 10·Fe_ч, (2.3)

где Р, К, Ф – удельный расход ЖРМ, кокса и флюса соответственно, кг/ т чугуна;

А – содержание золы в коксе, %;

Fe_р, Fe_з.к., Fe_ф, Fe_ч - содержание железа в ЖРМ, золе кокса, флюсе и чугуне соответственно, %;

η_Fe – доля железа шихты, переходящего в чугун, д. ед.

В состав чугуна наряду с железом входят кремний, углерод, сера, марганец, фосфор и другие примеси. Доля примесей, вносимых в чугун флюсом (известняком) и коксом незначительна. Доли ванадия и титана, переходящие в чугун, могут быть значимы только при плавке титаномагнетитов. В связи с этим содержание железа в чугуне с достаточной точностью можно определить по формуле:

Fe_ч = 100 – [Si] -[C] -[S] – [Mn] – [P], (2.4)

где [Si], [C], [S], [Mn], [P] – содержание кремния, углерода, серы, марганца и фосфора в чугуне соответственно, %.

Учитывая известное по химическому анализу соотношение содержания марганца, фосфора и железа в ЖРМ имеем:

Fe_ч = η_Fe∙ Fe_р∙ (100 – [Si] -[C] -[S]) / (η_Fe∙ Fe_р + η_Mn∙ Mn_р + η_P∙P_р), (2.5)

Mn_р, P_р – содержание марганца и фосфора в ЖРМ, %;

η_Mn, η_P – степень перехода марганца и фосфора в чугун, д.ед.

2. Уравнение баланса основности шихты и доменного шлака:

0,01·(Р· CaO_р + 0,01·К·А · CaO_з.к + Ф· CaO_ф)/{0,01·(Р· SiO_2р + 0,01·К·А · SiO_з.к +
+ Ф· SiO_2ф) – 21,4· [Si] } = В_ш, (2.6)

где В_ш – основность (CaO/ SiO₂) доменного шлака (задана в приложении 1).

3. Уравнение теплового баланса плавки.

Вследствие сложности доменного процесса в настоящее время строго теоретически тепловой баланс доменной плавки составить невозможно. В связи с этим в технологических расчетах удельным расходом кокса или задаются исходя из практических показателей печей, работающих в аналогичных по составу шихты и параметрам плавки условиях, или определяют его по приведенным в сравнении с эталонным образцом показателям. Удельный расход кокса по отношению к эталонной плавке ориентировочно может быть определен по уравнению:

К = 434 + 5,21· (57,5 - Feр) + 52,1· ([Si] – 0,66) + 5,64 (А – 11,1) + 1,3 (S_к – 0,48), (2.7)

где – А и S_к – содержание золы и серы в коксе, % (по техническому анализу).

Таким образом, расчет состава шихты выполняется в следующей последовательности:

1. Рассчитать содержание железа в чугуне (уравнение 2.5);

2. Рассчитать (или принять по заданию) расход кокса на тонну чугуна;

3. Решить систему уравнений баланса по железу и основности и определить расходы ЖРМ и флюса.

4. Результаты расчета занести в табл. 2.3.

Таблица 2.3 – Расход ЖРМ, флюса и кокса, кг/т чугуна