2.Методика расчета доменной шихты

2.1.Подготовка исходных данных для расчета

Доменная шихта состоит из трех основных частей: железорудный материал (ЖРМ), состоящий обычно из агломерата и окатышей, флюс и твердое топливо. В составе шихты могут также использоваться различные добавки, прежде всего, отходы металлургического производства.

Тип и химический состав железорудных материалов, флюсов и топлива, используемых в расчете, определяются заданием на выполнение работы (Приложение 1). Следует иметь ввиду, что в задании указано только содержание агломерата (%) в шихте. Количество окатышей определяется как 100 – А (%). Перед началом выполнения расчетного анализа исходные данные должны быть уточнены и приведены к виду, удобному для выполнения расчетов.

а) Химический состав компонентов шихты

Железорудный материал, флюс, топливо и т.д. могут состоять как из одного, так и из нескольких видов сырья. В случае использования нескольких железорудных материалов, нескольких флюсов и топлива для удобства ведения расчета вначале находят их средний (средневзвешенный) состав, сводя шихту к трем основным компонентам. Например, железорудный материал содержит 30 % агломерата с содержанием железа 50 % и 70 % окатышей с содержанием железа 60 %. Среднее (средневзвешенное) содержание железа в смеси составляет: 50·0,3 + 60·0,7 = 57 %. Таким же образом находится средневзвешенное содержание других элементов и оксидов.

В случае отсутствия в исходных данных о содержании Fe₂O₃ в железорудном материале, его находят следующим образом:

Fe₂O₃ = (Fe_общ - FeO· 56 / 72 – FeS₂· 56 / 120) · 160 / 112 (2.1)

Цифры в уравнении (2.1) означают молекулярную массу железа и его соответствующих соединений. В случае отсутствия данных о содержании FeS₂ в материале содержание Fe₂O₃ определяют по формуле:

Fe₂O₃ = (Fe_общ - FeO· 56 / 72) · 160 / 112 (2.2)

Справочные данные по химическому составу железорудных материалов, флюсов и кокса приведены в приложении 2.

Для получения наиболее точного результата расчета сумма всех составляющих (оксидов) каждого компонента шихты должна быть равна 100 %. В справочных данных в связи с наличием неучтенных оксидов (например ТiO₂, V₂O₅, Cr₂O₃, ZnO и др.) сумма приведенных оксидов может быть меньше 100 %. В связи с этим в таблице химического состава материалов отдельным столбцом целесообразно выделить неучтенные оксиды (ХO), содержание которых определяется следующим образом:

ХO = 100 - ∑Y,

где ∑Y – сумма всех оксидов, указанных в таблице химического состава материала, %.

Если сумма всех оксидов в химическом анализе материала превышает 100 %, химический анализ содержит ошибку. Ошибка должна быть найдена и исправлена.

В справочных данных по химическому составу кокса дается его технический состав и химический анализ золы. Например, технический состав кузнецкого кокса: зола (А) – 11,05 %; летучие (V) – 0,80 %; сера (S) – 0,42 %; углерод (C) – 87,73 %. Химический состав золы: SiO₂ – 54,10 %; Al₂O₃ – 26,02 %; CaO – 5,00 %; MgO – 2,30 %; FeO –12,58 %.

Химический состав шихтовых материалов представляют в виде таблицы (табл.2.1).

Таблица 2.1-Химический состав материалов

Материал	Содержание, %
	Fe	Mn	P	S	Fe2O3	FeO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	Cн	ПмПП
Агломерат	55,5	0,20	0,07	0,012	63,06	14,60	9,20	0,60	6,40	5,50	-	-
Окатыши	62,3	0,15	0,02	0,1	85,7	2,95	4,12	1,15	3,52	2,07	-	-
Смесь (50% агл., 50% ок) (Р)	58,9	0,18	0,045	0,056	74,38	8,78	6,66	0,88	4,96	3,78	-	-
Известняк (Ф)	0,38*)	-	-	0,052	0,55	-	0,79	0,12	54,00	0,78	-	43,63
Зола кокса (А)	9,78**)	-	-	-	-	12,58	54,10	26,02	5,00	2,30	-	-

^*) Пересчет выполнен по формуле:

^**) Пересчет выполнен по формуле:

Технический состав кокса: А =11,05; V = 0,80; S = 0,42; С = 87,73.

б) Параметры доменной плавки

Количество кремния, углерода и серы, переходящих в чугун, на стадии расчета состава доменной шихты не может быть определено и принимается в соответствии с заданной маркой чугуна (Приложение 3). Содержание железа, марганца и фосфора в чугуне определяется их поступлением с шихтовыми материалами и степенью перехода в чугун. Распределение некоторых элементов между жидкими продуктами плавки приведено в табл. 2.2.

В настоящей работе содержание кремния в чугуне заданной марки и основность доменного шлака определяются заданием на выполнение работы.

Таблица 2.2 – Потери элементов от улетучивания и распределение их между чугуном и шлаком, %

Химический элемент	Fe	Mn	S	P	V	Cr
Передельный чугун
Улетучивается, %	-	-	0-5	-	-	-
Переходит в чугун,%	99,2 -99,9	50-70	95-100	100	70-80	90-98
Переходит в шлак,%	0,1 -0,8	30-50		0	20-30	2-10
Литейный чугун
Улетучивается, %	-	-	10-15	-	-	-
Переходит в чугун,%	99,0 -99,9	65-80	85-90	100	70-80	90-98
Переходит в шлак,%	0,1-1,0	20-35		0	20-30	2-10