Курсовая на тему Расчет мартеновской плавки
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-11-30Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Задание.
1) Расчет ведется на 100 кг металлической шихты.
2) Металлическая шихта состоит из 60% жидкого чугуна и 40% металлолома.
3) Температура заливаемого чугуна: 1320 °С, температура металла перед раскислением: 1600 °С. 4) Химический состав металлической шихты и готовой стали приведен в таблице №1.
5) Химический состав неметаллической части шихты (сыпучих), а также магнезитохромитового свода, загрязнения и окалины лома в таблице №2.
Таблица №2.
Раздел №1
Расчет материального баланса первого периода плавки (до расплавления).
1.1 Определение среднего состава металлошихты
Таблица №3
1.2 Определение состава металла по расплавлении
2. Содержание углерода.
/%С/расп = /%С/раск + /%DС/ = 0,18 + 0,8 = 0,98
3. Содержание кремния.
/%Si/распл = 0
4. Содержание марганца.
/%Mn/распл = 0,62 ´ 15 / 100 = 0,093%
5. Содержание фосфора.
/%Р/распл = 0,096 ´ 20 / 100 = 0,0192%
6. Содержание серы.
/%S/распл = 0,042 ´ 85 / 100 = 0,0357%
6. Следовательно, состав металла по расплавлению будет, %
1.3 Определение количества руды в завалку, таблица №4
1. Поступает кислорода из газовой фазы печи
2. Определяем расход руды в завалку.
1.4 Определения количества известняка в завалку
Таблица №5.
Таблица №6
1.5 Определение количества шлака, образующегося в период плавления (в 1 периоде)
Количество шлакообразующих окислов, поступивших в шлак в период плавления (SМплавок), таблица №7.
Таблица №7
1. Количество спущенного шлака будет
1.6 Материальный баланс 1 периода плавки
1. Количество окислов железа, поступивших в ванну с шихтой в первом периоде плавки, таблица №10
Таблица №10
2. Окислами железа шихты вносится железа (М1Fe)
М1Feвосст= М1Fe2O3 ´ 112 / 160+ M1FeO ´ 56 / 72=4,499 ´ 112 / 160 + 0,373 ´ 56 / 72 = 3,44 кг
3. При этом выделится кислорода (М1Овосст)
А) при восстановлении Fe2O3 : 4,499 – 3,149 = 1,35 кг
Б) при восстановлении FeO : 0,373 – 0,29 = 0,083 кг
М1Овосст = 1,35 + 0,083 = 1,43 кг
4. Количество кислорода, потерянного вследствие диссоциации Fe2O3 руды ( в среднем до Fe3O4) в период завалки и прогрева шихты.
5. Количество кислорода окислов железа шихты, участвующего в окислении примесей ванны (МактО1).
МактО1 = М1Овосст – МпотО1 = 1,43 – 0,117 = 1,315 кг
6. Количество кислорода, поступившего в первом периоде плавки из СО2 известняка (МизвО1).
7. На формирование шлака (спущенного и оставшегося в печи по расплавлении) расходуется окислов железа.
8. Для образования такого количества окислов железа окислится железа металлошихты (МшлFe1)
А) на образование Fe2O3 : 
Б) на образование FeO : 
9. При этом расходуется кислорода (МшлО1)
10. Поступает кислорода из дутья при продувке ванны (МвдО1)
11. Расход дутья (технического кислорода) в первом периоде плавки.
1,383 / 0,9 = 1,538 кг на 100 кг завалки или на 1 тонну = 15,377 кг
15,377 * 100 = 16,0177 кг или 16,0177 * 22,4 = 11,212 м3/т
96 32
12. Потери железа в шлаке в виде корольков металла (М1Fe(K))
13. Выход жидкого металла в первом периоде плавки (Ммраспл).
14. Количество газообразных окислов в первом периоде.
СО: от окисления С в СО = 2,842 кг
Из известняка : 
SСО = 2,842 + 0,612 = 3,454 кг
СО2 : от окисления С в СО2 = 0,667 кг
Из известняка: 
Из обожженного доломита: = 0,008044 кг
Из сырого доломита: = 0,0654 кг
Из магнезита: = 0,00187 кг
SСО2 = 0,667 + 0,962 + 0,008 + 0,0654 + 0,00187 = 1,704909 кг
Н2О: Из известняка: = 0,056 кг
Из руды: = 0,061 кг
Из обожженного доломита: = 0,008 кг
Из сырого доломита: = 0,002 кг
Из магнезита: = 0,00117 кг
Из боксита: = 0,0198 кг
SН2О = 0,056 +0,061 + 0,008 + 0,002 + 0,00117 + 0,0198 = 0,148639 кг
Невязка: 
Раздел №2
Расчет шихты и материального баланса второго периода плавки (от расплавления до раскисления).
2.1 Определение состава металла перед раскислением
2.2 Определение количества руды в доводку
1. Расходуется кислорода на окисление примесей ванны (углерода) во втором периоде плавки.
За период доводки плавки окисляется углерода 1) Расчет ведется на 100 кг металлической шихты.
2) Металлическая шихта состоит из 60% жидкого чугуна и 40% металлолома.
3) Температура заливаемого чугуна: 1320 °С, температура металла перед раскислением: 1600 °С. 4) Химический состав металлической шихты и готовой стали приведен в таблице №1.
Таблица №1
| Вариант №2 | Химический состав | ||||
| С | Si | Mn | S | P | |
| Не более | |||||
| Чугун | 3,8 | 0,9 | 0,7 | 0,05 | 0,14 |
| Скрап | 0,25 | 0,2 | 0,5 | 0,03 | 0,03 |
| Сталь | 0,15¸0,22 | 0,05¸0,17 | 0,4¸0,65 | 0,05 | 0,04 |
Таблица №2.
| Наименование материалов | Содержание компонентов, % | |||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | MnO | CaO | MgO | P2O5 | Sm | Fe2O3 | FeO | CO2 | H2O | Fe00 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| Руда железная | 10 | 2 | 1,3 | 0,9 | 0,4 | 0,7 | 15,3 | 79 | 4,5 | - | 1,2 | 58,8 |
| Агломерат мартеновский | 8 | 1,5 | 1 | 12 | 0,3 | 0,4 | 23,2 | 57 | 19,7 | - | 0,4 | 55,4 |
| Известняк | 2,1 | 1,2 | - | 52,5 | 0,7 | - | 56,5 | 1,1 | - | 41,2 | 1,2 | - |
| Известь | 2,45 | 1,5 | - | 88,5 | 0,8 | - | 93,3 | - | - | 6,2 | 0,5 | - |
| Боксит | 11 | 44 | - | 1,2 | - | 0,8 | 57 | 31 | - | - | 12 | - |
| Доломит обожженный | 4,2 | 2 | - | 53,3 | 36 | - | 95,5 | 2,5 | - | 1 | 1 | - |
| Доломит сырой | 1,8 | 1,3 | - | 30,3 | 19,2 | - | 52,6 | 1,4 | - | 44,5 | 1,5 | - |
| Магнезитовый порошек | 3 | 2 | - | 3,2 | 87,5 | - | 95,7 | 3 | - | 0,8 | 0,5 | - |
| Материал свода | 5 | 4 | - | 2 | 68 | - | 79 | 11 | - | - | - | - |
| Загрязнение лома | 75 | 25 | - | - | - | - | 100 | - | - | - | - | - |
| Окалина лома | - | - | - | - | - | - | - | 69 | 31 | - | - | - |
Расчет материального баланса первого периода плавки (до расплавления).
1.1 Определение среднего состава металлошихты
Таблица №3
| Источники | Содержание элементов, % | Примечание | ||||
| С | Si | Mn | Р | S | ||
| Вносит чугун (60 кг), % | 2,28 | 0,54 | 0,42 | 0,084 | 0,03 | |
| Вносит лом (40 кг), % | 0,1 | 0,08 | 0,2 | 0,012 | 0,012 | |
| итого | 2,38 | 0,62 | 0,62 | 0,096 | 0,042 | |
2. Содержание углерода.
/%С/расп = /%С/раск + /%DС/ = 0,18 + 0,8 = 0,98
3. Содержание кремния.
/%Si/распл = 0
4. Содержание марганца.
/%Mn/распл = 0,62 ´ 15 / 100 = 0,093%
5. Содержание фосфора.
/%Р/распл = 0,096 ´ 20 / 100 = 0,0192%
6. Содержание серы.
/%S/распл = 0,042 ´ 85 / 100 = 0,0357%
6. Следовательно, состав металла по расплавлению будет, %
| С | Si | Mn | P | S |
| 0.98 | 0 | 0.093 | 0.0192 | 0.0357 |
| Элемент –окисел | Удаляется примесей (элементов), кг | Расходуется кислорода, кг | Образуется окислов, кг |
| С ® СО | (2,38-0,98)´87/100=1,218 | 1,218´16/12=1,624 | 1,218+1,624=2,842 |
| С ® СО2 | (2,38-0,98)´13/100=0,182 | 0,182´32/12=0,4853 | 0,182+0,4853=0,6673 |
| Si ® SiO2 | 0,62-0=0,62 | 0,62´32/28=0,70857 | 0,62+0,70857=1,32857 |
| Mn ® MnO | 0,62-0,093=0,527 | 0,527´16/55=0,15331 | 0,527+0,15331=0,68031 |
| P ® P2O5 | 0,096-0,0192=0,0768 | 0,0768´80/62=0,0991 | 0,0768+0,0991=0,175897 |
| /S/ ® (S) | 0,042-0,0357=0,0063 | - | - |
| Итого: | М1прим = 2,6301 | МшихО1 = 3,070311 | - |
2. Определяем расход руды в завалку.
1.4 Определения количества известняка в завалку
Таблица №5.
| Наименование материала | Общий расход мат-ла на плавку % (кг/100кг) | Участвует в образовании шлака | |||||
| На всю плавку | В том числе | ||||||
| В 1 периоде | Во 2 периоде | ||||||
| % | кг | % | кг | % | кг | ||
| Магнезит обожженный | 0,65 | 80 | 0,52 | 45 | 0,234 | 55 | 0,286 |
| Доломит обожженный | 1,65 | 75 | 1,2375 | 65 | 0,80437 | 35 | 0,43312 |
| Доломит сырой | 1,4 | 15 | 0,21 | 70 | 0,147 | 30 | 0,063 |
| Материал свода | 0,165 | 100 | 0,165 | 55 | 0,09075 | 45 | 0,07425 |
| Боксит | 0,3 | 100 | 0,3 | 55 | 0,165 | 45 | 0,135 |
| Загрязнение лома | 1,4 | 100 | 0,56 | 100 | 0,56 | - | - |
| Окалина лома | 1,15 | 100 | 0,46 | 100 | 0,46 | - | - |
| Источники | Расход в 1 периоде | Вносится, кг | |
| SiO2 | CaO | ||
| Из металлошихты | - | 1,32857 | - |
| Руда железная 1 период | 5,113913 | 5,114´10/100=0,5114 | 5,114´0,9/100=0,001485 |
| Боксит 1 период | 0,165 | 0,165´11/100=0,01815 | 0,165´1,2/100=0,00198 |
| Магнезит 1 период | 0,234 | 0,234´3/100=0,00702 | 0,234´3,2/100=0,007488 |
| Доломит обожженный 1 период | 0,804375 | 0,804´4,2/100=0,0338 | 0,804´53,3/100=0,428732 |
| Доломит сырой 1 период | 0,147 | 0,147´1,8/100=0,002646 | 0,147´30,3/100=0,044541 |
| Материал свода 1 период | 0,09075 | 0,091´5/100=0,0045375 | 0,091´2/100=0,001815 |
| Загрязнение лома 1 период | 0,56 | 0,56´75/100=0,42 | - |
| Итого: | - | М1SiO=2,3261 | M1CaO=0,486041 |
1.5 Определение количества шлака, образующегося в период плавления (в 1 периоде)
Количество шлакообразующих окислов, поступивших в шлак в период плавления (SМплавок), таблица №7.
Таблица №7
| Источники | Расход в 1 периоде, кг | Вносится шлакообразующих окислов, кг |
| Из металлошихты | - | 1,328571+0,680309+0,175897=2,184777294 |
| Руда железная 1 период | 5,113913 | 5,113913´15,3/100=0,782428744 |
| Известняк 1 период | 4,671092 | 4,671092´56,5/100=2,63916679 |
| Боксит 1 период | 0,165 | 0,165´57/100=0,095205 |
| Магнезит обожженный 1 период | 0,234 | 0,234´95,7/100=0,223938 |
| Доломит обожженный 1 период | 0,804375 | 0,804375´95,5/100=0,768178125 |
| Доломит сырой 1 период | 0,147 | 0,147´52,6/100=0,077322 |
| Материал свода 1 период | 0,09075 | 0,09075´79/100=0,0716925 |
| Загрязнение лома 1 период | 0,56 | 0,56´100/100=0,56 |
| Итого: | - | SМплавок=7,40271 |
1. Количество спущенного шлака будет
1.6 Материальный баланс 1 периода плавки
1. Количество окислов железа, поступивших в ванну с шихтой в первом периоде плавки, таблица №10
Таблица №10
| Источники поступления | Расход в первом периоде | Поступило, кг | |
| Fe2O3 | FeO | ||
| Из руды первого периода | 5,113913 | 5,114´79/100=4,04 | 5,114´4,5/100=0,23 |
| Из известняка 1 периода | 4,671092 | 4,67´1,1/100=0,051 | 0 |
| Из боксита 1 периода | 0,165 | 0,165´31/100=0,051 | 0 |
| Из магнезита 1 периода | 0,234 | 0,234´3/100=0,007 | 0 |
| Из доломита обожженного 1 периода | 0,804375 | 0,804´2,5/100=0,02 | 0 |
| Из доломита сырого 1 периода | 0,147 | 0,147´1,4/100=0,002 | 0 |
| Из свода 1 периода | 0,09075 | 0,009´11/100=0,00998 | 0 |
| Из окалины лома 1 периода | 0,46 | 0,46´69/100=0,32 | 0,46´31/100=0,1426 |
| Итого: | - | М1Fe2O3=4,499 | M1FeO=0,373 |
М1Feвосст= М1Fe2O3 ´ 112 / 160+ M1FeO ´ 56 / 72=4,499 ´ 112 / 160 + 0,373 ´ 56 / 72 = 3,44 кг
3. При этом выделится кислорода (М1Овосст)
А) при восстановлении Fe2O3 : 4,499 – 3,149 = 1,35 кг
Б) при восстановлении FeO : 0,373 – 0,29 = 0,083 кг
М1Овосст = 1,35 + 0,083 = 1,43 кг
4. Количество кислорода, потерянного вследствие диссоциации Fe2O3 руды ( в среднем до Fe3O4) в период завалки и прогрева шихты.
5. Количество кислорода окислов железа шихты, участвующего в окислении примесей ванны (МактО1).
МактО1 = М1Овосст – МпотО1 = 1,43 – 0,117 = 1,315 кг
6. Количество кислорода, поступившего в первом периоде плавки из СО2 известняка (МизвО1).
7. На формирование шлака (спущенного и оставшегося в печи по расплавлении) расходуется окислов железа.
8. Для образования такого количества окислов железа окислится железа металлошихты (МшлFe1)
А) на образование Fe2O3 :
Б) на образование FeO :
9. При этом расходуется кислорода (МшлО1)
10. Поступает кислорода из дутья при продувке ванны (МвдО1)
11. Расход дутья (технического кислорода) в первом периоде плавки.
1,383 / 0,9 = 1,538 кг на 100 кг завалки или на 1 тонну = 15,377 кг
15,377 * 100 = 16,0177 кг или 16,0177 * 22,4 = 11,212 м3/т
96 32
12. Потери железа в шлаке в виде корольков металла (М1Fe(K))
13. Выход жидкого металла в первом периоде плавки (Ммраспл).
14. Количество газообразных окислов в первом периоде.
СО: от окисления С в СО = 2,842 кг
Из известняка :
SСО = 2,842 + 0,612 = 3,454 кг
СО2 : от окисления С в СО2 = 0,667 кг
Из известняка:
Из обожженного доломита: = 0,008044 кг
Из сырого доломита: = 0,0654 кг
Из магнезита: = 0,00187 кг
SСО2 = 0,667 + 0,962 + 0,008 + 0,0654 + 0,00187 = 1,704909 кг
Н2О: Из известняка: = 0,056 кг
Из руды: = 0,061 кг
Из обожженного доломита: = 0,008 кг
Из сырого доломита: = 0,002 кг
Из магнезита: = 0,00117 кг
Из боксита: = 0,0198 кг
SН2О = 0,056 +0,061 + 0,008 + 0,002 + 0,00117 + 0,0198 = 0,148639 кг
| Поступило | Получено | ||
| Материал | Кг | Материал | Кг |
| Металлошихта (лом + чугун) | 100 | Металл по расплавлении | 97,50845 |
| Руда железная 1 период | 5,113913 | Шлак спущенный (Мшлсп) | 5,306278 |
| Известняк 1 период | 4,671062 | Шлак по расплавлении | 4,2 |
| Боксит 1 период | 0,165 | Железо корольков спущенного шлака | 0,504096 |
| Доломит обожженный 1 период | 0,804375 | Железо корольков шлака по расплав | 0,1764 |
| Доломит сырой 1 период | 0,147 | СО 1 периода | 3,454338 |
| Магнезит 1 период | 0,234 | СО2 1 периода | 1,704909 |
| Материал свода 1 период | 0,09075 | Н2О 1 периода | 0,148639 |
| Кислород газовой фазы 1 период | 0,5244 | Потерянный кислород | 0,117477 |
| Кислород вдуваемый 1 период | 1,383929 | ||
| Итого: | 113,1345 | Итого: | 113,1206 |
Раздел №2
Расчет шихты и материального баланса второго периода плавки (от расплавления до раскисления).
2.1 Определение состава металла перед раскислением
| С | Si | Mn | P | S |
| 0.18 | 0 | 0.093 | 0.0192 | 0.0357 |
1. Расходуется кислорода на окисление примесей ванны (углерода) во втором периоде плавки.
СП = / % С /распл - / % С /раск = 0,98 – 0,18 = 0,8 кг
Потребуется кислорода для окисления примесей (углерода) ванны в период доводки
2. Поступает кислорода за период доводки плавки из газовой фазы печи
3. Расход руды в доводку.
2.3 Определение количества извести в доводку
1. Количество SiO2 и СаО, поступивших в шлак во втором периоде плавки из всех источников, кроме извести, таблица №11.
Таблица №11
| Источники | Вносится, кг | ||
| SiO2 | CaO | ||
| Руда железная 2 период | 0,9943 | 0,9943´10/100=0,09943 | 0,9943´0.9/100=0,008949 |
| Боксит 2 период | 0,135 | 0,135´11/100=0,01485 | 0,135´1.2/100=0,00162 |
| Магнезит 2 период | 0,286 | 0,286´3/100=0,00858 | 0,286´3.2/100=0,009152 |
| Доломит обожженный 2 период | 0,4331 | 0,4331´4,2/100=0,01819 | 0,4331´53.3/100=0,230856 |
| Доломит сырой 2 период | 0,063 | 0,063´1,8/100=0,002646 | 0,063´30.3/100=0,019089 |
| Материал свода 2 период | 0,0742 | 0,0742´5/100=0,003713 | 0,0742´2/100=0,001485 |
| Шлак 1 период – по расплавлен | 4,2 | 4,2´19/100=0,798 | 4,2´37.05/100=1.5561 |
| Итого: | - | SSiO22 = 0.945413 | SCaO2 = 1.827251 |
Враск = 2,7
СаО2 = Враск ´SSiO22 = 2,7´ 0,945413 = 2,552615 кг
3. Необходимо внести СаО известью.
СаО2 - SCaO2 = 2,552615 – 1,827251 = 0,725364 кг
4. Флюсующая способность извести (при данной основности шлака перед раскислением).
5. Во втором периоде плавки присаживается извести.
2.4 Определение количества шлака во втором периоде плавки (перед раскислением)
1. Во втором периоде плавки вносится шлакообразующих окислов, кроме окислов железа (Мдовок) таблица №12.
Таблица №12
| Источники | Вносится шлакообразующих окислов, кг | |
| Руда железная 2 период | 0,994332 | 0,994332´15,3/100=0,152132794 |
| Известь 2 период | 0,88583 | 0,88583´93,3/100=0,826482 |
| Боксит 2 период | 0,135 | 0,135´57/100=0,077895 |
| Магнезит 2 период | 0,286 | 0,286´95,7/100=0,273702 |
| Доломит обожженный 2 период | 0,433125 | 0,433125´95,5/100=0,413634375 |
| Доломит сырой 2 период | 0,063 | 0,063´52,6/100=0,033138 |
| Материал свода 2 период | 0,07425 | 0,07425´79/100=0,0586575 |
| Шлак по расплавлении | 4,2 | 4,2´(100-18,5)/100=3,423 |
| Итого | - | Мдовок =5,258641853 |
Враск=2.7
(%FeO)раск=10,8%
(%Fe2O3)раск=(%FeO)раск/3,5=10,8/3,5=3,1%
3. Количество шлака во втором периоде плавки (перед раскислением).
2.5 Материальный баланс второго периода плавки
1. Количество окислов железа, поступивших в ванну во втором периоде плавки из всех источников. Таблица №13.
| Источники, кг | Вносится окислов железа, кг | ||
| Fe2O3 | FeO | ||
| Из руды 2 периода | 0,9943 | 0,9943´79/100=0,78552226 | 0,9943´4,5/100=0,0447449 |
| Из боксита 2 периода | 0,135 | 0,135´31/100=0,04185 | - |
| Из магнезита 2 периода | 0,286 | 0,286´3/100=0,00858 | - |
| Из доломита обожженного 2 периода | 0,4331 | 0,4331´2,5/100=0,0108281 | - |
| Из сырого доломита 2 периода | 0,063 | 0,063´1,4/100=0,000882 | - |
| Из материала свода 2 периода | 0,0742 | 0,0742´11/100=0,0081675 | - |
| Из шлака по расплавлении | 4,2 | 4,2´3,85/100=0,1617 | 4,2´14,65/100=0,6153 |
| Итого: | - |  |  |
3. При этом выделяется кислорода (
4. На формирование шлака второго периода плавки расходуется окислов железа.
5. Для образования такого количества окислов железа окисляется железа металлошихты (
Для образования Fe2O3:
Для образования FeO:
6. При этом расходуется кислорода.
7. Поступает кислорода из дутья при продувке ванны.
8. Расход дутья (технического кислорода) во втором периоде плавки.
V0=0.9
9. Потери железа в шлаке второго периода в виде корольков.
10. Выход жидкого металла во втором периоде плавки (перед раскислением).
11. Количество газообразных окислов во 2 периоде плавки:
СО: от окисления С в СО
СО2 : от окисления С в СО2
Из известняка:
Из обожженного доломита: = 0,004331 кг
Из сырого доломита: = 0,028035 кг
Из магнезита: = 0,002288 кг
SСО2 = 0,324243 кг
Н2О: Из руды:
Из известняка:
Из боксита : = 0,0162 кг
Из обожженного доломита: = 0,004331 кг
Из сырого доломита: = 0,000945 кг
Из магнезита: = 0,00143 кг
S Н2О = 0,039267 кг
12. Таблица материального баланса второго периода плавки.
| Поступило | Получено | ||
| Материал | кг | Материал | кг |
| Металл по расплавлении | 97,51842 | Металл перед раскислением | 97,2802 |
| Шлак по расплавлении | 42, | Корольки железа 2 периода | 0,195411 |
| Руда 2 периода | 0,994332 | Шлак 2 периода | 6,106585 |
| Известь 2 периода | 0,88583 | СО 2 периода | 1,717333 |
| Обожженный доломит 2 периода | 0,433125 | СО2 2 периода | 0,32424 |
| Сырой доломит 2 периода | 0,063 | Н2О 2 периода | 0,039267 |
| Магнезит 2 периода | 0,286 | ||
| Боксит 2 периода | 0,135 | ||
| Материал свода 2 периода | 0,07425 | ||
| Кислород газовой фазы 2 периода | 0,333333 | ||
| Кислород вдуваемый 2 период | 0,569819 | ||
| Корольков железа в шлаке | 0,1764 | ||
| Итого: | 105,6695 | Итого: | 105,663 |
Раздел №3
Расчет материального баланса периода раскисления
3.1 1.Таблица №15.
| Тип стали | Вариант раскисления | Выдержка на раскисление | Содержание С в металле перед раскислен | Угар элементов, % | ||
| С | Мn | Si | ||||
| Полуспокой ная | Раскисление в печи FeSi и FeMn | 10-20 мин. | 0,16 | 32 | 30 | 65 |
| Раскислители | Содержание элементов, % | |||||
| С | Si | Mn | P | Fe | S | |
| Ферромарганец | 6.5 | 1.1 | 74.8 | 0.3 | 17.3 | 100 |
| Доменный ферросилиций | 1.2 | 13.5 | 2.5 | 0.1 | 82.7 | 100 |
| Богатый ферросилиций | 0.2 | 46.5 | 0.65 | 00.5 | 52.6 | 100 |
3.2.1 Расчет раскисления полуспокойной стали ферромарганцем и доменным ферросилицием в печи и богатым ферросилицием в ковше
1. Расчет раскисления металла в печи ферромарганцем и доменным ферросилицием
А) средне заданное содержание элементов в готовой стали
Б) Недостает элементов до средне заданного в готовой стали
/%Mn/ = 0,507 – 0,1 = 0,407%
/%Si/ = 0,1%
В) Расход раскислителей, присаживаемых в печь.
Г) Вносится элементов в металл раскислителями
Таблица №16
| Элемент | Вносится, кг | ||
| Ферромарганцем | Доменным ферросилицием | Итого | |
| С | (0,756´6,5/100)´(100-32)/100=0,0334 | (0,72´1,2/100)´(100-32)/100=0,0059 | 0.0393 |
| Mn | (0,756´74,8/100)´(100-30)/100=0,396 | (0,72´2,5/100)´(100-30)/100=0,0126 | 0.408 |
| Si | (0,756´1,1/100)´(100-65)/100=0,0029 | (0,72´13,5/100)´(100-65)/100=0,0341 | 0.0369 |
| P | 0,756´0,3/100=0,0022 | 0,72´0,1/100=0,00072 | 0.00299 |
| Fe | 0,756´17,3/100=0,1308 | 0,72´82,7/100=0,596 | 0.726 |
| Итого: | DМFeMn=0,5654 | DМд.FeSi=0.649 | SDM=1.214 |
Таблица №17
| элемент®окисел | Окисляется элементов, кг | Расходуется кислорода, кг | Образуется окислов, кг |
| С®СО | 0,0393´32/(100-32)=0,018 | 0,018´16/12=0,02466 | 0,0431 |
| Mn®MnO | 0,408´30/(100-30)=0,1751 | 0,1751´16/55=0,0509 | 0,226 |
| Si®SiO2 | 0,0369´65/(100-65)=0,068 | 0,068´32/28=0,0784 | 0,147 |
| Итого: | - | МШО=0,154 | - |
МШО´
0,154 - 0,0662 = 0,0878 кг О2 из газовой фазы
Ж) Восстанавливается FeO из шлака
З) Выход жидкого металла после предварительного раскисления в печи.
И) количество шлака в печи после раскисления М3шл .
К) Потери железа в шлаке после раскисления в печи (Fe3к)
Принимаем равным потерям в шлаке перед раскислением.
Л) Таблица материального баланса раскисления в печи.
Таблица №18
| Поступило | Получено | ||
| Материал | Кг | Материал | кг |
| Металл перед раскислением | 97,2802 | Сталь после раскисления в печи | 98,82 |
| Шлак перед раскислением | 6,106 | Шлак после раскисления в печи | 6,08 |
| Ферромарганец | 0,756 | СО 3 периода | 0,043 |
| Доменный ферросилиций | 0,72059 | Железо корольков в шлаке после раскисления | 0,195 |
| Железо корольков | 0,195 | ||
| Итого: | 105,059 | Итого: | 105,146 |
М) Таблица материального баланса плавки.
Таблица №19
| Поступило | |||
| Материал | Кг | Материал | кг |
| Чугун жидкий | 60 | Сталь после раскисления в печи | 98,82 |
| Лом железный | 40 | Шлак спущенный в 1 периоде | 5,326 |
| Руда железная 1 период | 5,17 | Шлак после раскисления в печи | 6,08 |
| Руда железная 2 период | 0,99 | СО 1 периода | 3,49 |
| Известняк 1 период | 4,68 | СО 2 периода | 1,72 |
| Известняк 2 период | 0,88 | СО 3 периода | 0,04 |
| Доломит обожженный 1 период | 0,8 | СО2 1 периода | 1,71 |
| Доломит обожженный 2 период | 0,43 | СО2 2 периода | 0,324 |
| Доломит сырой 1 период | 0,147 | Н2О 1 периода | 0,149 |
| Доломит сырой 2 период | 0,06 | Н2О 2 периода | 0,039 |
| Магнезит 1 период | 0,23 | FeK спущенного шлака 1 периода | 0,506 |
| Магнезит 2 период | 0,28 | FeK шлака после раскисления 3 периода | 0,195 |
| Материал свода 1 и 2 период | 0,165 | ||
| Боксит 1 период | 0,165 | Кислород потерянный в 1 периоде | 0,118 |
| Боксит 2 период | 0,135 | ||
| Кислород газовой фазы 1 период | 0,524 | ||
| Кислород газовой фазы 2 период | 0,333 | ||
| Кислород газовой фазы 3 период | 0,087 | ||
| Кислород вдуваемый 1 период | 1,4 | ||
| Кислород вдуваемый 1 период | 0,569 | ||
| Ферромарганец 3 период | 0,756 | ||
| Доменный ферросилиций 3 период | 0,72 | ||
| Итого: | 118,5614 | Итого: | 118,541 |
2. Расчет раскисления металла в ковше богатым ферросилицием.
2.1 вносится кремния в металл ферромарганцем и доменным ферросилицием при предварительном раскислении металла в печи.
2.2 недостает кремния до среднезаданного содержания его в готовой стали.
2.3 необходимо ввести в ковш богатого ферросилиция
2.4 вносится в сталь элементов богатым ферросилицием.
Таблица №20
2.5 выход жидкой стали в ковше после раскисления богатым ферросилицием
2.6 проверка содержания углерода в готовой стали после раскисления.
Раздел №4
Расчет теплового баланса плавки, отнесенного к 100 кг металлической завалки
4.1 Приход тепла
4.1.1 Физическое тепло чугуна
4.1.2 Тепло шлакообразования
А) считаем, что все SiO2 и P2O5 в шлаке связаны реакциями:
SiO2 + 2CaO = (CaO) ´ SiO2 + 2300 кДж/кг SiO2
P2O5 + 4CaO = (CaO)4 ´ P2O5 +4860 кДж/кг Р2О5
Б) поступает SiO2 и P2O5 в шлак из всех материалов (в 1, 2, 3 периодах плавки).
Таблица №21
В) выделится тепла при протекании реакций шлакообразования.
Q2 = S SiO2 ´ 2300 + S P2O5 ´ 4860 = 2.74 ´ 2300 + 0.221 ´ 4860 = 7390.219 кДж
4.1.3 Тепло окисления элементов шихты
Таблица №22
4.1.4 Тепло реакций образования окислов железа шлака
1) Для образования необходимого количества окислов железа шлака.
А) на образование Fe2O3
Б) на образование FeO
2) Выделится тепла при окислении железа.
А) по реакции: 2Fe + 1.5O2 = Fe2O3 + 7330
Б) по реакции: Fe + 0.5O2 = FeO +4775
В) Всего выделяется тепла при образовании окислов железа шлака.
4.1.5 Всего поступает тепла
SQ = Q1 + Q2 + Q3 +Q4 = 74262 + 7390.22 + 55802 + 11902.78 = 149357.7 кДж
4.2 Расход тепла
4.2.1 физическое тепло стали
4.2.2 физическое тепло шлака
4.2.3 физическое тепло шлака в печи после раскисления
4.2.4 всего уносится тепла шлаком
4.2.5 Тепло, уносимое отходящими газами
1) тепло, уносимое СО и СО2 в первом периоде плавки.
2) тепло, уносимое СО и СО2 во втором периоде плавки.
3) всего уносится тепла отходящими газами.
4.2.6 Тепло диссоциации СаСО3 известняка
CaCO3 = CaO + CO2 – 4025 кДж / кг СО2
4.2.7 Тепло диссоциации окислов железа, поступивших с шихтой в 1 и 2 периодах плавки
1) При диссоциации Fe2O3 по реакции:
2) При диссоциации FeO по реакции:
3) Всего поглощается тепла при диссоциации окислов железа шихты.
4.2.8 Тепло диссоциации СО2 известняка, участвующей в окислении примесей металлошихты
Тепло диссоциации СО2 известняка, по реакции:
4.2.9 Таблица теплового баланса плавки
Недостаток тепла на процесс:
Литература
1. Бигеев А.И. Расчеты мартеновских плавок, издательство «Металлургия», 1966.
2.4 вносится в сталь элементов богатым ферросилицием.
Таблица №20
 |
 |
 |
 |
Итого:  |
2.6 проверка содержания углерода в готовой стали после раскисления.
Раздел №4
Расчет теплового баланса плавки, отнесенного к 100 кг металлической завалки
4.1 Приход тепла
4.1.1 Физическое тепло чугуна
4.1.2 Тепло шлакообразования
А) считаем, что все SiO2 и P2O5 в шлаке связаны реакциями:
SiO2 + 2CaO = (CaO) ´ SiO2 + 2300 кДж/кг SiO2
P2O5 + 4CaO = (CaO)4 ´ P2O5 +4860 кДж/кг Р2О5
Б) поступает SiO2 и P2O5 в шлак из всех материалов (в 1, 2, 3 периодах плавки).
Таблица №21
| Источники | Расход на плавку | Вносится, кг | |
| SiO2 | P2O5 | ||
| Из металлической шихты | - | 1,328 | 0,176 |
| Из руды 1 и 2 периодов | 6,168 | 6,168´10/100=0,617 | 6,168´0,7/100=0,043 |
| Из бокситов 1 и 2 периодов | 0,3 | 0,3´11/100=0,033 | 0,3´0,8/100=0,0024 |
| Из известняка 1 периода | 4,68 | 4,68´2,1/100=0,098 | |
| Из извести 2 периода | 0,88 | 0,88´2,45/100=0,021 | |
| Из магнезита 1 и 2 периода | 0,52 | 0,52´3/100=0,0156 | |
| Из обожженного доломита 1 и 2 периода | 1,24 | 1,24´4,2/100=0,052 | |
| Из сырого доломита 1 и 2 периода | 0,21 | 0,21´1,8/100=0,0038 | |
| Из свода 1 и 2 периода | 0,16 | 0,16´5/100=0,008 | |
| Из загрязнения лома 1 периода | 0,56 | 0,56´75/100=0,42 | |
| Из раскислителей 3 периода | - | 0,147 | |
| Итого: | - | S SiO2 = 2,74 | S P2O5 = 0,221 |
Q2 = S SiO2 ´ 2300 + S P2O5 ´ 4860 = 2.74 ´ 2300 + 0.221 ´ 4860 = 7390.219 кДж
4.1.3 Тепло окисления элементов шихты
Таблица №22
| Элемент окисел | Выгорает элементов, кг | Тепловой эффект реакции окисления | Вносится тепла | |||||
| 1 период | 2 период | 3 период | итого | кДж | ккал | кДж | ккал | |
| С®СО | 1,2354 | 0,736 | 0,0185 | 1,9899 | 11100 | 2650 | 22087,89 | 5273,235 |
| С®СO2 | 0,1846 | 0,064 | - | 0,2486 | 34800 | 8290 | 8651,28 | 2060,894 |
| Si®SiO2 | 1,62 | - | 0,0686 | 0,688 | 27000 | 6430 | 18593 | 4428,053 |
| Mn®MnO | 0,527 | - | 0,175 | 0,702 | 7050 | 1680 | 4949 | 1179,5 |
| Р®Р2О5 | 0,0768 | - | - | 0,0768 | 19800 | 4720 | 1520,64 | 362,496 |
| Итого: Q3 | - | - | - | - | 55802 | 13304 | ||
1) Для образования необходимого количества окислов железа шлака.
А) на образование Fe2O3
Б) на образование FeO
2) Выделится тепла при окислении железа.
А) по реакции: 2Fe + 1.5O2 = Fe2O3 + 7330
Б) по реакции: Fe + 0.5O2 = FeO +4775
В) Всего выделяется тепла при образовании окислов железа шлака.
4.1.5 Всего поступает тепла
SQ = Q1 + Q2 + Q3 +Q4 = 74262 + 7390.22 + 55802 + 11902.78 = 149357.7 кДж
4.2 Расход тепла
4.2.1 физическое тепло стали
4.2.2 физическое тепло шлака
4.2.3 физическое тепло шлака в печи после раскисления
4.2.4 всего уносится тепла шлаком
4.2.5 Тепло, уносимое отходящими газами
1) тепло, уносимое СО и СО2 в первом периоде плавки.
2) тепло, уносимое СО и СО2 во втором периоде плавки.
3) всего уносится тепла отходящими газами.
4.2.6 Тепло диссоциации СаСО3 известняка
CaCO3 = CaO + CO2 – 4025 кДж / кг СО2
4.2.7 Тепло диссоциации окислов железа, поступивших с шихтой в 1 и 2 периодах плавки
1) При диссоциации Fe2O3 по реакции:
2) При диссоциации FeO по реакции:
3) Всего поглощается тепла при диссоциации окислов железа шихты.
4.2.8 Тепло диссоциации СО2 известняка, участвующей в окислении примесей металлошихты
Тепло диссоциации СО2 известняка, по реакции:
4.2.9 Таблица теплового баланса плавки
| Приход тепла | Расход тепла | |||||
| Статьи прихода | кДж | % | Статьи расхода | кДж | % | |
| Физическое тепло чугуна 1 | 74262 | 49,76 | Физическое тепло стали 1 | 139720 | 62,95 | |
| Тепло шлакообразования 2 | 7390,2 | 4,95 | Физическое тепло шлака 2 | 23766,7 | 10,7 | |
| Тепло окисления примесей шихты 3 | 55802 | 37,32 | Тепло уносимое отходящими газами 3 | 12194 | 5,49 | |
| Тепло окисления железа шлака 4 | 11902,7 | 7,97 | Тепло диссоциации СаСО3 4 | 7762,89 | 3,56 | |
| Тепло диссоциации окислов железа шихты 5 | 32343,8 | 14,5 | ||||
| Тепло диссоциации СО2 6 | 6219,96 | 2,8 | ||||
| Итого: | 149357,7 | 100 | Итого: | 222007 | 100 | |
Литература
1. Бигеев А.И. Расчеты мартеновских плавок, издательство «Металлургия», 1966.
