РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА

Шлак образуется в результате окисления примесей металлической шихты и растворения неметаллических материалов. Определим количество и состав образующегося шлака.

Предварительно установим количество и состав неметаллических материалов (см. табл. 7) [4].

Таблица 7 - Количество и состав неметаллических материалов, используемых в классической технологии конвертерной плавки

Материал Расход на плавку, % Содержится в материале, %
CaO SiO2 Fe2O3 FeO П.п.п. Проч. Итого
Известь 4,0-11,0 80-92 1-5 - - 5-10*1 5-15
Плавиковый шпат 0,1-0,4 0-5 3-20 - - - 75-95*2
Твердый окислитель 0,0-1,5 1-14 4-12 58-90 1-18 - 5-10
Футеровка конвертера 0,2-1,0 15-65 1-5 1-2 - 2-20*3 40-80
Миксерный шлак 0,2-2,0 25-35 30-40 0-1,5 5-7 - 10-25

*1 – потери при прокаливании (П.п.п.) извести состоят в основном из СО2, образующегося при разложении недообожженного известняка.

*2 – основным компонентом плавикового шпата является CaF2.

*3 – содержание углерода в огнеупорном материале.

В табл. 7 приведены значения величин, обычно наблюдаемые РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА в производственной практике. Для расчета необходимо выбрать конкретные значения с использованием заданных величин так, чтобы содержание компонентов в материале в сумме составляло 100 %.

Известно: расход плавикового шпата – 0,2 кг (по заданию); твердого окислителя (окатышей) – 0,5 кг (по заданию); миксерного шлака – 0,5% к массе чугуна (см. п.5) или 77,3 ∙ 0,5 / 100 = 0,4 кг.

В шлакообразовании принимает участие футеровка кислородного конвертера. Рабочий слой футеровки обычно выполняют из смолодоломита (MgO = 35-50%; CaO = 45-65%), смоломагнезитодоломита (MgO = 50-75%; CaO = 15-45%), периклазографита (MgO не менее 72% и углерода 6-20% или MgO не менее 84% и углерода 6-14%). В качестве материала футеровки выберем смоломагнезитодоломит. В зависимости от качества огнеупорных материалов износ рабочего слоя футеровки за плавку составляет 0,3-0,7 кг/100кг металлошихты. Принимаем расход рабочего слоя РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА футеровки 0,5 кг/100кг металлошихты, что позволяет иметь стойкость футеровки 850-900 плавок.

Содержание Fe2O3 в окатышах определим по заданным значениям Fe и FeO:

Расход извести будем определять расчетом по балансу оксидов CaO и SiO2.

Количество и состав неметаллических материалов, необходимых для проведения дальнейших расчетов, приведены в табл. 8.

Таблица 8 - Количество и состав неметаллических материалов, используемых в расчете конвертерной плавки

Материал Расход на плавку, % Содержится в материале, %
CaO SiO2 Fe2O3 FeO П.п.п. Проч. Итого
Известь Находится расчетом 85,0 1,0 - - 5,0 9,0
Плавиковый шпат 0,2 5,0 15,0 - - - 80,0
Твердый окислитель 0,5 2,0 4,0 88,65 2,5 - 2,8
Футеровка конвертера 0,5 30,0 3,0 2,0 - -
Миксерный шлак 0,4 35,0 40,0 1,0 6,0 - 18,0

Для расчета расхода извести, количества и состава шлака, удобно составить табл. 9. Сначала заполним все первые колонки РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА табл. 9, включая колонку «Итого».

Расход извести определим по формуле

где Gиз – расход извести, кг/100кг металлошихты;

В – основность шлака по отношению CaO/SiO2;

(SiO2)об – поступление в шлак SiO2 из всех источников, кроме извести, кг;



(СаО)об – то же СаО за минусом СаО идущей на ошлакование серы

металлошихты, кг;

(СаО)из – содержание СаО в извести, %;

(SiO2)из – то же SiO2, %.

Основность шлака (В) в конвертерной плавке обычно изменяется в пределах 2,5-4,0 (чаще всего 3,0-3,5). Для более глубокого удаления серы и фосфора стремятся иметь максимальную основность, но не приводящую к ухудшению жидкоподвижности шлака.

Принимаем В = 3,5.

Тогда

Теперь можно заполнить колонку «Вносится известью» в РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА табл. 9.


Таблица 9 - Расчет количества и состава шлака Состав шлака, % 42,9 12,3 12,8 68,0 24,0 8,0 32,0 100,0
Вносится, кг всего 5,397 1,542 1,613 8,552 3,018 1,006 4,024 12,576 *1 – количество СаО, затрачиваемое на ошлакование S металлошихты, кг. *2 – в статью «Прочие» входят MnO, P2O5 и CaS, образующиеся при переходе марганца, фосфора и серы металлошихты в шлак.
известью 6,02 × 85× × 0,01 = = 5,113 6,02 × 1× × 0,01 = = 0,060 6,02 × 9× × 0,01 = = 0,541 5,715 - - - 5,715
итого 0,283 1,482 1,072 2,837 0,037 0,457 0,494 3,331
плавиковым шпатом 0,2 × 5 × × 0,01 = = 0,010 0,2 × 15 × × 0,01 = = 0,030 0,2 × 80 × × 0,01 = = 0,160 0,200 - - - 0,200
миксерным шлаком 0,4 × 35 × × 0,01 = = 0,140 0,4 × 40 × × 0,01 = = 0,160 0,4 × 18 × × 0,01 = = 0,072 0,372 0,4 × 6 × × 0,01 = = 0,024 0,4 × 1 × × 0,01 = = 0,004 0,028 0,400
Футеровкой конвертера 0,5 × 30 × × 0,01 = = 0,150 0,5 × 3 × × 0,01 = = 0,015 0,5 × 65 × × 0,01 = = 0,325 0,490 - 0,5 × 2 × × 0,01 = = 0,010 0,010 0,500
окатышами 0,5 × 2 × × 0,01 = = 0,010 0,5 × 4 × × 0,01 = = 0,020 0,5 × 2,8 × × 0,01 = = 0,014 0,044 0,5 × 2,5 × × 0,01 = = 0,013 0,5 × 88,65× × 0,01 = = 0,443 0,456 0,500
металлической шихтой - 0,015 × 56 / / 32 = = - 0,027*1 1,257 0,284 + 0,182 + + 0,034 = = 0,500*2 1,731 - - - 1,731
Компоненты шлака CaO SiO2 Прочие Итого FeO Fe2O3 Итого Всего

Для заполнения оставшихся двух колонок табл. 9 необходимо определить уровень концентрации оксидов железа в шлаке. Содержание оксидов железа в шлаке не имеет прямой связи с их количеством в шихтовых материалах, а зависит, в первом приближении, от содержания углерода в металле РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА (табл. 10).

Таблица 10 - Содержание оксидов железа в шлаке при верхней продувке*

Оксид железа Содержание оксидов железа при содержании углерода в металле в конце продувки, %
менее 0,10 0,10-0,25 более 0,25
FeO 20-30 15-20 10-15
Fe2O3 6-12 4-6 3-5

* - содержание оксидов железа при донной продувке в 2-2,5 раза ниже.

В процессе продувки оксиды железа поступают в шлак при окислении железа металлического расплава кислородом дутья и при растворении неметаллических материалов. Часть оксидов железа участвует в процессах окислительного рафинирования. Содержание оксидов железа в шлаке в конце продувки зависит от соотношения процессов их образования и расходования. В свою очередь эти процессы зависят от конкретных параметров плавки.

Для упрощения расчетов условно будем считать, что все оксиды РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА железа, поступающие в конвертерную ванну с неметаллическими материалами, полностью разлагаются на железо, переходящее в жидкий металл, и кислород, участвующий в окислении примесей. В тоже время оксиды железа шлака образуются за счет окисления железа металлического расплава кислородом дутья.

По данным табл. 10 принимаем FeO = 24% и Fe2O3 = 8%. Записываем эти значения в последнюю колонку табл. 9. На все остальные оксиды шлака в количестве 8,552 кг приходится 100 – (24 + 8) = 68%. Отсюда определяем общее количество шлака: 8,552 × 100 / 68 = 12,576 кг и заполняем все оставшиеся колонки и строки табл. 9.


documentagqkcar.html
documentagqkjkz.html
documentagqkqvh.html
documentagqkyfp.html
documentagqlfpx.html
Документ РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА