Завдання на розрахунок

Розрахунок параметрів киснево-конвертерної плавки для наступних вихідних даних:

- хімічний склад чавуну;

- хімічний склад сталі, що виплавляється;

- температура чавуну, що заливається в конвертер – t_чав, ˚ С;

- температура сталі в кінці продувки в конвертері – t_ст, ˚ С;

- матеріал футеровки конвертера – смолодоломіт;

- ступінь опалювання вуглецю до СО₂ в ванні конвертера(або частка СО₂ в сумі Σ = СО + СО₂ у складі конвертерних газів) – α = 0, 10.

Таблиця 1 – вихідні данні для розрахунку

2. РОЗРАХУНОК МАТЕРІАЛЬНОГО БАЛАНСУ ПЕРІОДУ ПРОДУВКИ

2.1. Передчасне визначення витрати скрапу (М_скр, кг/100 кг метало шихти)

де Σ Δ H - загальна кількість тепла, що виділяється при повному окисленні домішок чавуну, кДж/100 кг чавуну;

С_пов – вміст вуглецю на повалці конвертера

Хімічне тепло чавуну

2.2. Визначення кількості домішок, внесених металевою частиною шихти

Маса чавуну, що заливається в конвертер, складає:

Однак на практиці чавун зважується разом з міксерним шлаком; кількість останнього “а” приймаєио 1, 1% від маси чавуну. Тоді дійсна кількість залитого в конвертер чавуну дорівнює:

Саме так дійсну кількість скрапу, що попадає в конвертер, треба визначити з урахуванням його забруднень “b” (в = 1%) та окалини “с”

(с = 1, 0% від маси скрапу):

Таблиця 2 - Кількість домішок внесених металевою шихтою

2.3. Визначення витрати шлакоутворюючих

(на 100кг металошихти)

2.3.1. Витрати плавікового шпату М_п.ш. складає 0, 15 - 0, 50 % від маси метало шихти (чим нижче S^в_ст, тим він вище).

2.3.2. Знос футерівки збільшується, якщо виплавляються сталі з більш низьким вмістом вуглецю С_пов і збільшується витрата чавуну на плавку М_чав

2.3.3. Потрібна кількість вапна визначається з рівняння

Де Σ SiO₂, Σ CaO – кількість кремнезему та оксиду кальцію, що вносять усіма шихтовими матеріалами (за винятком вапна) і футерівкою, кг;

B´ _к – основність кінцевого шлаку (%СаО)/(% SiO₂), приймаємо 3, 0;

F_вап – флюсуючи здатність вапна.

З цього місця розрахунку треба приймати до уваги склади неметалевих матеріалів, які витрачаються при виплавці сталі. Можна прийняти любе значення вмісту компонента в шихтовому матеріалі у межах вказаного в цій таблиці діапазону, при цьому сума всіх компонентів шихтового матеріалу повинна бути не більше 100%.

Флюсуючи здатність вапна дорівнює:

Величини Σ SiO₂, Σ CaO складають:

2.4 Визначення вмісту окислів заліза в шлаці

2.5. Визначення орієнтованого виходу приданого металу наприкінці продувки М´ _СТ

де Δ Fe _ВТР – втрати заліза з димовими газами, викидами, зі шлаком у вигляді окислів і корольків металу, %; приймаються в межах 2, 3 - 4, 5%

2.6. Визначення орієнтованої кількості шлаку

2.7. Уточнення складу металу під час повалки конвертера після продувки (перед розкисленням)

2.7.1. Вміст вуглецю прийнято на початку розрахунку (п.п. 2.1)

2.7.2. Вміст кремнію практично дорівнює нулю: Si_ПОВ = сліди ≈ 0

2.7.3. Вміст марганцю визначається за рівнянням, одержаним з урахуванням рівноважного розподілення марганцю між металом і шлаком з балансу марганцю до початку продувки і після неї.

Попередньо треба обчислити константу рівноваги марганцю K_Mn­­

(K_Mn знаходять, наприклад, за допомогою таблиці антилогарифмів)

2.7.4. Вміст фосфору також визначається з балансового рівняння розподілення фосфору між шлаком і металом.

Попередньо потрібно знайти коефіцієнт розподілення фосфору між шлаком і металом η _р. Це можна зробити, наприклад залежності від окисленості шлаку (FeO) і його основності і для нашого випадку дорівнює - η _р = 84, 789

2.7.5. Вміст сірки знаходять аналогічно з балансового рівняння розподілення сірки між шлаком і металом

де η _s коефіцієнт розподілення сірки між металом і шлаком дорівнює 8

Таблиця 3 - Склад металу перед розкисленням, %

2.8. Уточнення кількості і складу кінцевого шлаку

2.8.1. Визначення кількості шлакоутворюючих окислів (крім окислів заліза) з усіх джерел:

2.8.2. Кількість і склад кінцевого шлаку наступний:

Таблиця 4 - хімічний склад кінцевого шлаку, %

Слід порівняти розраховану основність кінцевого шлаку (дозволяється відхилення на ± 0, 25)

2.9. Уточнений вихід металу в кінці продувки

2.10. Визначення кількості дуття

де φ – втрати заліза випарюванням (у вигляді парів Fe₂O₃, кг, приймаємо 0, 3% від маси металошихти).

2.10.2. Кількість кисню, внесеного шихтовими матеріалами

2.10.3. Необхідно ввести в конвертер дуттєвого кисню масою

де к – ступінь засвоєння ванною дуттєвого кисню, складає 98%;

п – чистота дуттєвого кисню, приймаємо п = 99, 7%

Об’ємом:

2.11. Розрахунок кількості і складу виходячих з конвертера газів

2.11.1. Утворюється СО₂:

або

2.11.2. Утворюється СО:

або

2.11.3. Виділяється N₂ (з дуття):

або

2.11.4. Уходить О₂ з відхідними газами:

або

2.11.5. Кількість і склад конвертних газів

Таблиця 5 - Кількість і склад конвертних газів

2.12. Матеріальний баланс плавки (до розкислення)

3. РОЗРАХУНОК РОЗКИСЛЕННЯ СТАЛІ

Розкислення сталі виконується за найбільш поширеним варіантом – з присадкою усіх феросплавів к ківш під час випуску сталі з конвертера.

Розрахунок потрібної кількості розкислювачів (феромарганцю, феросиліцію, силікомарганцю) виконується на середньозаданий вміст Mn і Si в готовій сталі з урахуванням їх угару. В залежності від типу сталі, що виплавляється, (кипляча, спокійна) і вмісту вуглецю в металі перед розкисленням С_ПОВ.

3.1. Розрахунок необхідної кількості розкислювачів

3.1.1. Для одержання заданого вмісту марганцю в сталі необхідно ввести в неї феромарганець в кількості

3.1.2. Для доведення вмісту кремнія в сталі до заданого необхідно ввести в неї феросіліцій в кількості:

3.2. Вихід рідкої сталі після розкислення

3.3. Перевірка хімічного складу розкисленої (готової) сталі

Перевіряємо вміст в сталі вуглецю:

Марганцю:

Кремнію:

Фосфору:

Сірки:

Порівнюємо величини з заданими:

отриманні данні задовольняють умову.