4. Обработка стали в печи-ковше
После окислительного периода из печи металл выпускают в ковш. В печи остается 5% металла и около 95% шлака, в ковше наводят новый рафинировочный шлак из известковоглиноземистый шлак с основностью не менее 2-х.
Таблица 4.1 – Содержание и состав металла в ковше
В килограммах
Элемент |
Металл окислительного периода |
Осталось в ДСП |
Содержится в металле |
Содержится в металле, % |
C |
119,052 |
5,953 |
113,099 |
0,988 |
О |
1,196 |
0,060 |
1,136 |
0,010 |
Si |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
Mn |
6,175 |
0,309 |
5,866 |
0,051 |
P |
2,130 |
0,107 |
2,024 |
0,018 |
S |
4,440 |
0,222 |
4,218 |
0,037 |
Cr |
12,773 |
0,639 |
12,135 |
0,106 |
Ni |
10,643 |
0,532 |
10,111 |
0,088 |
Ti |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
W |
4,440 |
0,222 |
4,218 |
0,037 |
Mo |
2,220 |
0,111 |
2,109 |
0,018 |
V |
1,560 |
0,078 |
1,482 |
0,013 |
Cu |
19,800 |
0,990 |
18,810 |
0,164 |
Al |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
Fe |
11861,806 |
593,090 |
11268,716 |
98,469 |
Всего |
12046,235 |
602,312 |
11443,923 |
100,000 |
Шлакообразование
а) Расчет компонентов, вносимых футеровкой печи – ковша
Выбираем футеровку печи – ковша, изготовленную из магнезитохромитового кирпича. Расход магнезитохромитовой футеровки на
ремонт для печи
– ковша емкостью 12,0 тонн – 30 кг/т. Срок
службы футеровки печи – ковша принимаем
45 плавок. Расход футеровки на одну плавку
составит
Тогда разрушающаяся магнезитохромитовая футеровка внесет в шлак, кг:
СаО
–
;
SiO2
–
;
MgO –
;
Cr2O3
–
;
Al2O3
–
;
Fe2O3
–
;
в пересчете на FeO – 0,196;
б) Расчет компонентов вносимых известью в шлак.
Для проведения десульфурации необходима основность шлака В=3,5…4,0.
Принимая В=4,0, получим
,
где m(CaO)п. шл., m(SiO2)п. шл – содержание (CaO) и (SiO2) в первом шлаке, кг;
m(CaO)изв., m(SiO2)изв – содержание (CaO) и (SiO2) в извести, кг.
Откуда следует, что масса извести ,кг,
Следовательно масса извести по формуле равна:
В пересчете на FeO
.
Кроме того, выделится в атмосферу за счет потерь от прокаливания:
кг
(CO2).
в) Расчет компонентов, вносимых плавиковым шпатом.
Плавиковый шпат вносим для получения жидкоподвижного шлака в соотношении с известью 4:1 – 7,1кг.
В пересчете на FeO
Кроме того, выделится в атмосферу за счет потерь от прокаливания:
кг
(CO2).
г) Легирование
Чтобы провести предварительное легирование, вводим в ковш на средний предел ферросилиций, феррохром.
Для расчета количества вводимых легирующих необходимо примерно спрогнозировать массу металла в конце плавки. Для этого примерно расчитаем необходимую массу легирующих:
,
где mi – масса легирующего компонента, кг;
mме – масса металла, кг;
[iГОСТ], [iме] – содержание элемента в металле среднее марочное и имеющееся соответственно,%.
Прогнозируем массу металла в ковше, кг:
Принимаем
Для более точного расчета массы легирующих используем формулу
,
где mлегi – масса легирующего компонента, вносящего элемент i, кг;
i – содержение элемента i в легирующем компоненте, %.
Кремний: для
раскисления стали кремнием необходимо
внести ФС65
или
кремния.
ФС65 внесет в металл, кг:
,
,
,
,
;
Хром: определяем расход среднеуглеродистого феррохрома ФХ100
Принимаем, что все элементы усваиваются полностью.
Феррохром вносит в металл, кг:
,
,
,
,
,
Марганец. Определяем расход высокоуглеродистого ферромарганца ФМн-88:
кг.
ФМн-88 вносит в металл, кг:
С –
;
Si
–
;
P
–
;
S
–
;
Mn
–
;
Fe
–
;
Таблица 5. –Количество и состав металла в ковше перед десульфурацией
В килограммах
Элемент |
Металл в ковше |
Легирование |
Содержится в металле |
Содержится в металле, % |
C |
113,099 |
2,400 |
115,499 |
0,981 |
О |
1,136 |
0,000 |
1,136 |
0,010 |
Si |
0,000 |
31,67 |
31,67 |
0,269 |
Mn |
5,866 |
29,082 |
34,948 |
0,297 |
P |
2,024 |
0,130 |
2,153 |
0,018 |
S |
4,218 |
0,163 |
4,381 |
0,037 |
Cr |
12,135 |
159,442 |
171,577 |
1,458 |
Ni |
10,111 |
0,000 |
10,111 |
0,086 |
Ti |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
W |
4,218 |
0,000 |
4,218 |
0,036 |
Mo |
2,109 |
0,000 |
2,109 |
0,018 |
V |
1,482 |
0,000 |
1,482 |
0,013 |
Cu |
18,810 |
0,000 |
18,810 |
0,160 |
Al |
1,648 |
0,960 |
1,648 |
0,014 |
Fe |
11268,716 |
85,375 |
11354,090 |
96,474 |
Всего |
11443,923 |
325,119 |
11769,043 |
100,000 |
Таблица 5. – количество и состав шлака перед десульфурацией
В килограммах
Источник поступления |
SiO2 |
CaO |
MnO |
FeO |
Cr2O3 |
Al2O3 |
Шлак в ковше |
8,508 |
10,657 |
3,002 |
0,195 |
0,380 |
2,236 |
Известь |
0,340 |
24,904 |
0,000 |
0,077 |
0,000 |
0,226 |
Плавиковый шпат |
0,256 |
0,036 |
0,000 |
0,048 |
0,000 |
0,014 |
Футеровка ковша |
0,520 |
0,160 |
0,000 |
0,196 |
0,800 |
0,320 |
Всего |
9,624 |
35,756 |
3,002 |
0,516 |
1,180 |
2,797 |
Всего, % |
13,573 |
50,428 |
4,234 |
0,727 |
1,664 |
3,945 |
Окончание таблицы 5.
Источник поступления |
MgO |
TiO2 |
P2O5 |
S |
CaF2 |
|
Шлак в ковше |
1,277 |
0,177 |
0,603 |
0,046 |
0,000 |
29,581 |
Известь |
0,566 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
26,342 |
Плавиковый шпат |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
6,674 |
7,075 |
Футеровка ковша |
5,280 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
7,908 |
Всего |
7,123 |
0,177 |
0,603 |
0,046 |
6,674 |
70,906 |
Всего, % |
10,046 |
0,249 |
0,850 |
0,065 |
9,412 |
100,00 |
б) Десульфурация
Реакция удаления серы в печи-ковше имеет вид:
(13)
Конечное содержание серы в металле определяется выражением
,
(14)
где
–кратность
шлака, %;
,
LS – коэффициент распределения серы между шлаком и металлом.
Коэффициент распределения серы находится по эмпирическому выражению:
,
(15)
где aO – активность кислорода в расплаве;
fS – коэффициент активности серы.
По параметрам взаимодействия первого порядка определим fS, fO при Т=1873 К:
(16)
(17)
(18)
Тогда
,
,
Определяем количество удалившейся серы по пропорции
,
где х – искомая величина, кг;
11769,043 - х – масса металла с учетом окисления серы, кг;
4,381-х – масса серы в металле с учетом окисления, кг;
0,01 – содержание серы в металле, %.
х=3,205 кг
Таблица 4.5 – Количество и состав шлака в ковше
В килограммах
Источник поступления |
SiO2 |
CaO |
MnO |
FeO |
Cr2O3 |
Al2O3 |
Шлак в ковше |
9,624 |
35,756 |
3,002 |
0,516 |
1,180 |
2,797 |
Десульфурация |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
Всего |
9,624 |
35,756 |
3,002 |
0,516 |
1,180 |
2,797 |
Всего, % |
12,986 |
48,247 |
4,051 |
0,700 |
1,592 |
3,774 |
Источник поступления |
MgO |
TiO2 |
P2O5 |
S |
CaF2 |
|
Шлак в ковше |
7,123 |
0,177 |
0,603 |
0,046 |
6,674 |
70,906 |
Десульфурация |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
3,205 |
0,000 |
3,205 |
Всего |
7,123 |
0,177 |
0,603 |
3,251 |
6,674 |
74,111 |
Всего, % |
9,611 |
0,238 |
0,813 |
4,387 |
9,005 |
100,00 |
Таблица 4.7–Количество и состав металла в ковше
В килограммах
Элемент |
Металл в ковше |
Десульфурация |
Содержится в металле |
Содержится в металле, % |
C |
115,499 |
0,000 |
115,499 |
0,981 |
О |
1,136 |
0,000 |
1,136 |
0,010 |
Si |
31,67 |
0,000 |
31,67 |
0,269 |
Mn |
34,948 |
0,000 |
34,948 |
0,297 |
P |
2,153 |
0,000 |
2,153 |
0,018 |
S |
4,381 |
-3,205 |
1,176 |
0,010 |
Cr |
171,577 |
0,000 |
171,577 |
1,458 |
Ni |
10,111 |
0,000 |
10,111 |
0,086 |
Ti |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
W |
4,218 |
0,000 |
4,218 |
0,036 |
Mo |
2,109 |
0,000 |
2,109 |
0,018 |
V |
1,482 |
0,000 |
1,482 |
0,013 |
Cu |
18,810 |
0,000 |
18,810 |
0,160 |
Al |
1,648 |
0,000 |
1,648 |
0,014 |
Fe |
11354,090 |
0,000 |
11354,090 |
96,500 |
Всего |
11769,043 |
-3,205 |
11765,838 |
100,000 |
Суммарный материальный баланс в печи-ковше
Израсходовано, кг |
Получено, кг |
а) Металл –11443,923 б) Шлак – 29,581 в) Футеровка ковша – 8,0 г) Шлакообразующие – 35,4 - известь – 28,3 - плавиковый шпат – 7,1 д) легирующие – 325,12 - ФС-65 – 41,19 - ФХ 100 – 245,0 - ФМн 88 – 32,1
|
а) Металла –11765,838 б) Шлака – 74,111 в) Газы – 1,995 СО2 – 1,995
|
Всего – 11840,304 |
Всего – 11840,122 |
Невязка
–11840,304–11840,122=0,182
кг или
%
Полученная невязка находится в допустимых пределах.