Расчет расхода твердой шлаковой смеси (ТШС)

При обработке стали синтетическим шлаком степень обессеривания L_S должна составлять от 25 до 35, но если в ковше нет шлака, то она составляет 3-4

 

 

L_S я взяла равным 35

Задача внепечной десульфурации — снизить содержание серы до как можно меньшего значения. В принципе по ГОСТу сера подходит, но я снижу ее содержание до 0,02.. То есть [S]_конеч должна быть равной 0,02.

Рассчитаем q — отношение массы шлака к массе металла в ковше.

q = 0,02 Þ для десульфурации требуется 0.02*950,93 = 19.0186кгшлака. Но в этот шлак входит шлак от раскисления, стоимость которого не учитывают. Следовательно, расход только ТШС составит 19,0186 – 5,097 = 13,9216кг/т.

Анализ

В принципе, для процесса десульфурации путем наведения твердой шлаковой смесью шлака характерен показатель степени обессеривания от 25 до 35. Я взяла значение — 35. Показатель отношения массы шлака к массе металла составил 2%, он соответствует распространенному значению в цехе (3-5% СШ от массы стали).

Стоимость десульфурации выражена в себестоимости как стоимость израсходованной ТШС в разделе добавочные материалы

Дегазация. Расчет давления в вакууматоре.

Обработка металла вакуумом влияет на содержание в стали водорода и азота. Содержание водорода в металле определяется при прочих равных условиях давлением водорода в газовой фазе . При снижении давления над распла­вом равновесие реакции 2[Н] Û Н_2ГАЗ сдвигается вправо. Водород в жидкой стали отличается большой подвижностью, коэффициент диффузии его достаточно велик (D_H = 1,2 — 1,5·10 ^-3 см/с), и в результате вакуумирования значительная часть содержащегося в ме­талле водорода быстро удаляется из металла.

Процесс очищения металла от водорода и азота под вакуумом ус­коряется одновременно протекающим процессом выделения пузырь­ков окиси углерода. Эти пузырьки интенсивно перемешивают металл и сами являются маленькими «вакуумными камерами», так как в пу­зырьке, состоящем только из СО, парциальные давления водорода и азота равны нулю (  и ). Таким образом, при обработке металла вакуумом в нем уменьшается содержание растворенных кислорода, водорода, азота и содержание оксидных неметаллических включений; в результате выделения большого количества газовых пузырьков металл перемешивается, становится однородным, происходит «гомогенизация» расплава.

Соотношение между количеством водорода (азота), растворенного в металле, и давлением водорода в газовой фазе определяется выражением

           

При помещении металла в вакуумную камеру давление водорода (азота) в газовой фазе уменьшается, и он начинает удаляться из металла. Вакуум является очень эффективным средством уменьшения содержания газа в металле.

Азот интенсивно переходит в металл при кислородно-конвертерной плавке в зоне контакта кислородной струи с металлом при продувке ванны кислородом. На растворимость азота влияет состав металла. Примеси, образующие прочные нитриды (хром, марганец, ванадий, титан, алюминий, церий и другие редкоземельные металлы), повышают растворимость азота в стали; примеси, не образующие нитридов (углерод, фосфор) или образующие непрочные нитриды (кремний), но сами вступающие с железом в химическое взаимодействие, заметно снижают растворимость азота.

Размеры частиц азота, растворенного в металле, гораздо больше размеров частиц водорода, скорость диффузии в металле у них меньше. Даже в вакуумных печах удаление азота происходит весьма медленно.

Для успешного удаления азота и водорода из стали до приемлемой величины в вакууматоре требуется создать определенное давление. Рассчитаем, какое давление должно быть в ваккуматоре, чтобы получить данную концентрацию азота и водорода.

Где Т – температура выпуска стали (1923К)

Принимаю, что нужное содержание азота и водорода соответственно равны:

Вывод: сталь необходимо вакуумировать с разрежением 100,36Па.

Анализ

Сталь 35Г является высококачественной. Поэтому обязательно нужно ровести операцию удаления газов. Основное внимание стоит обратить на водород. Вследствие этого возрастает хрупкость металла, снижается его пластичность. Значит, посредством вакуумирования следует снизить содержание водорода до минимума. Для того, чтобы достигнуть концентрации водорода 0,0002% в стали, парциальное давление водорода должно составлять 100,36 Па. Если давление в вакууматоре будет меньше или равно этому значению, водород начнет активно выходить из металла. В себестоимости стали расходы на дегазацию путем вакуумирования учтены в разделе «5. Вакуумирование», и она составила около 4,12% от полной себестоимости.