4.2.5. Определение количества и состава отходящих газов

Отходящие газы формируются за счет компонентов дутья, металлошихты и шлакообразующих материалов, в процессе окислительного рафинирования, не усвоившихся металлической ванной и не перешедших в шлак:

.

При окислении углерода, содержащегося в чугуне и металлоломе, образуются CO и CO₂ в следующих количествах:

,

.

Массы СО₂ и паров воды, выделившихся при растворении извести, можно рассчитать следующим образом:

,

,

где и - содержание углекислого газа и воды в извести, %.

Примем, что азот, поступающий в конвертер с техническим кислородом, полностью не усваивается ванной, а кислород усваивается в пределах, установленных коэффициентом использования кислорода. Тогда

и

.

Объем каждого из компонентов отходящих газов определяют по соотношению:

,

где - масса - го компонента отходящих газов, кг/100 кг шихты; - масса 1 киломоля - го компонента, кг/моль.

V_CO=6,82/28*22,4=5,46л

V_CO2=(1,89+0,183)/44*22,4=1,06л

V_H2O=0,021/18*22,4=0,03л

V_N2=0,035/28*22,4=0,03л

V_O2=0,694/32*22,4=0,49 л

Суммирование значений позволяет определить количество отходящих газов (м³). По результатам расчета можно также определить состав конвертерного газа, % об.:

ƩV=5,46+1,06+0,03+0,03+0,49=7,07 л

{x}СО	{x}СО2	{x}H2O	{x}N2	{x}O2
0,772	0,15	0,004	0,004	0,07

4.2.6. Составление материального баланса

Результаты расчетов, выполненных в пунктах 4.2.1. – 4.2.5. настоящего пособия, следует свести в таблицу (Таблица 7) для составления материального баланса.

4.3. Расчет расхода раскислителей и легирующих

Механические, технологические и потребительские свойства стали во многом определяются ее химическим составом. Сопоставление химического состава полученного в результате конвертерной операции полупродукта и заданной марки стали по ГОСТ указывает на необходимость увеличения концентрации отдельных составляющих, что на практике обеспечивается проведением операции легирования. Одновременно с легированием жидкого металла осуществляют его раскисление с целью снижения содержания кислорода в расплаве. Обе указанные операции, как правило, совмещают по времени с выпуском плавки из сталеплавильного агрегата в ковш.

Таблица 7. Материальный баланс конвертерной плавки

Приход			Расход
Статья	кг/100 кг	%	Статья	кг/100 кг	%
Чугун	75	68,55	Полупродукт	93,266	85,32
Металлолом	25	22,85	Шлак	4,62	4,23
Известь	2,61	2,39	Конвертерный газ	9,643	8,82
Футеровка	0,3	0,27	Потери металла - с пылью - с корольками	1,5 0,28	1,37 0,26
Технический кислород	6,246	5,71
Загрязнения лома	0,25	0,23
Итого	109,406	100	Итого	109,309	100

Для раскисления и легирования жидкого металла марганцем, кремнием используют присадки ферросплавов – ферромарганеца, ферросилиция. Расчет расхода присаживаемых в ковш материалов ведется на 100 кг металлошихты.

Количество вводимых в расплав раскислителей и легирующих материалов рассчитывается по уравнению:

,

где , , - содержание легирующего элемента соответственно в готовой стали (среднемарочное), в полупродукте и составе присадки, %; - коэффициент усвоения легирующего элемента, доли ед.; - масса полупродукта, кг/100 кг шихты.

Величина зависит от химического сродства элементов к кислороду, способа ввода присадок в сталь. При раскислении и легировании ферромарганцем, ферросилицием и феррохромом в ковше величину можно выбрать в диапазонах, соответственно: 0,80 – 0,85; 0,70 – 0,75; 0,85 – 0,90. При науглероживании стали в ковше коксиком коэффициент усвоения углерода следует принять равным 0,5 – 0,7.

Полученные результаты позволяют рассчитать массу готовой стали (кг/100 кг шихты):

,

где - количество присадок; - содержание в присадке компонентов, полностью не усваивающихся металлом, то есть переходящих в газовую фазу или в шлак, %.

Содержание таких компонентов в ферросплавах пренебрежимо мало. При определении величины для кокса следует суммировать содержания в нем летучих, а также всех оксидов (количеством усваивающихся расплавом серы из и железа из пренебрегаем).