1.2 Шихтовка по углероду

Содержание углерода в металлической завалке определяется по формуле:

С_ш = С_г.с. + С_пл + С_о.п. - С_в.п. (1)

где С_ш – содержание углерода в металлической шихте, %;

С_г.с – содержание углерода в готовой стали (0,15) %;

С_пл – количество углерода, окисленного в период плавления, % (в зависимости от количества и типа окислителя, легковесности шихты и других факторов С_пл колеблется в пределах от 0 до 0,2% по абсолютной величине);

С_о.п – количество углерода, окисленного в окислительный период (в целях хорошей дегазации на практике принимается С_о.п от 0,2 до 0,5% по абсолютной величине);

С_в.п. – количество углерода, вносимого в металл в восстановительном периоде за счет присадок углеродистых ферросплавов и науглероживания через шлак при раскислении последнего коксом, %.

В нашем случае принимаем:

С_г.с = 0,15 %; С_пл = 0,1%; С_о.п = 0,3%

Рассчитаем С_в.п..

В литейном производстве плавку чаще всего ведут под белым шлаком. При этом науглероживание металла колеблется в пределах 0,01 0,03% .

Принимаем науглероживание равным 0,01%.

С_в.п..

Всего в шихте надо иметь углерода:

С_ш = 0,15 + 0,1 + 0,3 – 0,01= 0,54%

Или в весовом выражении:

1.3 Расчёт весового состава шихты

Количество ВСП в среднем по плавкам принимаем равным 40 % (или 40 кг на 100 кг шихты).

Рассчитаем количество остальных компонентов.

Обозначим:

х – количество чугуна, кг.

у – количество стального лома, кг.

Составим уравнение по углероду:

С_ш=С_лома+С_чуг+С_ВСП.

х+у+40=100.

Подставив в уравнение наши значения, получим:

0,54=(60-х)∙0,3/100+(х∙4,0)/100+0,15∙40/100;

Решая уравнение, получим:

х=9,57кг;

у=100-9,57-40=50,43кг.

Т.е. шихта будет иметь следующий весовой состав:

1 Лом углеродистый 50,43кг

2 Возврат собственного производства 40,00кг

4 Чугун марки ПЛ-2 9,57кг

Σ = 100кг

Рассчитаем количество химических элементов, вносимых в шихту её компонентами по формуле, и полученные данные сведем в таблицу 3.

кг

Таблица 3 – Расчет количества химических элементов, вносимых в шихту её компонентами

Материал	Вес кг	C	Mn	Si	P	S	Cr	Fe
Лом углероди-стый	50,43
В.С.П.	40
Чугун	9,57						-
Итого, кг	100	0,541	0,474	0,347	0,034	0,0306	0,11	98,414
Итого, %	100	0,541	0,474	0,347	0,034	0,0306	0,11	98,414

1.4 Период плавления

Рассчитаем состав и количество шлака периода плавления.

По данным [3, С.17] в завалку дается до 1,5% извести и до 2% железной руды для наведения шлака. При этом создаются хорошие условия для дефосфорации металла непосредственно в период расплавления.

Принимаем расход извести 2% и расход железной руды 2%.

В период плавления в шлак переходит:

- 0,1 кг магнезитового кирпича футеровки;

- 0,4 кг магнезитового порошка;

т.е. всего 0,5 кг магнезита, который внесет в шлак:

Окиси магния - 0,9025*0,5 = 0,45 кг.

Окиси кальция - 0,035* 0,5 = 0,0175 кг.

Кремнезема - 0,0345*0,5 = 0,017 кг.

Магнезитохромитового свода в период плавления в шлак переходит 0,1 кг, что вносит в шлак:

Окиси магния - 0,66*0,1 = 0,066 кг.

Кремнезема - 0,065*0,1 = 0,0065 кг.

Глинозема - 0,04* 0,1 = 0,004 кг.

Fe₂O₃ - 0,115* 0,1 = 0,0115 кг.

Сr₂O₃ - 0,1* 0,1 = 0,01 кг.

Известь внесет в шлак:

окиси кальция - 2*92/100 = 1,84 кг.

окиси магния - 2*3,3/100 = 0,066 кг.

кремнезема - 2*2,5/100 = 0,05 кг.

Остальные компоненты извести не учитываем из-за их малой величины.

Железная руда внесет в шлак

Fe₂O₃ - 2*90/100 = 1,8 кг.

Al₂O₃ - 2*2,5/100 = 0,05 кг.

SiO₂ - 2*6,25/100 = 0,125 кг.

Принимаем, что за время расплавления металла окисляется:

- кремния - 60%

- марганца - 50%

- хрома - 10%

- фосфора - 30%

- углерода - 0,1%

Рассчитываем процессы, идущие в металле в период плавления, и сведем в таблицу 4.

Таблица 4 – Процессы идущие в период расплавления шихты

Окисление компонентов в период плавления	Количество компонентов, окисленных в период плавления, кг.	Количество оксидов, перешедших в шлак в период плавления, кг.	Потребность в FeO, в период плавления для окисления компонентов, кг.
[C] + (FeO) = {CO} + [Fe]		-
[Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe]
[Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2[Fe]
2[Cr] + 3(FeO) = (Cr2O3) + 3[Fe]
2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) = (4CaO*P2O5) + 5[Fe]

∑=2,062

Таким образом, получаем, что в шлак переходит:

MnO = 0,3 кг.

SiO₂ = 0,017 + 0,0065 + 0,05 + 0,125 + 0,446 = 0,645 кг.

Cr₂O₃ = 0,01 + 0,016 = 0,026 кг.

P₂O₅ = 0,023 кг.

MgO = 0,45 + 0,066 + 0,066 = 0,582 кг.

CaO = 0,0175 + 1,84 = 1,857 кг.

Al₂O₃ = 0,004 + 0,05 = 0,054 кг.

Fe₂O₃ = 0,0115 + 1,8 = 1,8115кг.

Fe₂O₃ пересчитаем на FeO по реакции:

Fe₂O₃ + Fe = 3FeO

Потребность в FeO, в период плавления для окисления компонентов 2,062 кг закиси железа. Видно, что в нашем случае данная потребность обеспечивается.

Следовательно, в шлаке остается:

2,446 - 2,062= 0,384 кг FeO.

Полученные данные сведём в таблицу 5.

Таблица 5 – Состав и количество шлака периода плавления

Элементы	CaO	SiO2	MnO	FeO	MgO	Al2O3	P2O5	Cr2O3
Содержание, кг	1,857	0,645	0,3	0,384	0,582	0,054	0,023	0,026	3,487
Содержание, %	53,25	18,50	8,60	11,01	16,69	1,55	0,66	0,745	100

Используя данные таблицы 3 и 4, рассчитываем состав металла в конце плавления и сводим его в таблицу 6.

C = 0,541 – 0,1 = 0,441 кг.

Mn = 0,474 – 0,237 = 0,237 кг.

Si = 0,347 – 0,2082= 0,1388 кг.

P = 0,034 – 0,01 = 0,024кг.

S = 0,0306 кг.

Сr = 0,11 – 0,011 = 0,099 кг.

Fe = 98,414 кг.

Полученные данные сведем в таблицу 6.

Таблица 6 – Состав и количество металла конца периода плавления

Элементы	C	Mn	Si	P	S	Cr	Fe
Содержание, кг	0,441	0,237	0,1388	0,024	0,0306	0,099	98,414	99,39
Содержание, %	0,44	0,24	0,14	0,03	0,03	0,1	99,02	100