Предварительный расчет состава чугуна и основности шлака
В соответствии с проведенной оценкой материалов принимаем выплавку передельного чугуна марки П1 следующего химического состава, согласно таблице 4.
Таблица 4 - Состав чугуна
|
| Содержание, % | |||||
| Si | Mn | P | S | C | Fe | |
| По ГОСТ 805-80 | 0,5-0,9 | <0,5 | <0,1 | <0,01 | - | - |
| Принято для расчета | 0,6 | 0,306 | 0,086 | 0,01 | 4,1 | 94,9 |
Содержание железа определяется по разности:
100 – (0,6 + 0,306 + 0,086 + 0,01 + 4,1) = 94,9%.
Основность шлака, выраженная отношением CaO/SiO2, находится обычно в пределах 1,2…1,35.
В настоящем примере при S=0,51% (см. таблица 3 – состав кокса) принята основность шлака Взад = CaO/SiO2=1,1.
Определение расхода материалов
Для расчета используются характеристики, предлагаемые проф. А.Н. Раммом.
Общий вид уравнений материального баланса для определения расхода материалов:
1. по выходу чугуна
Pc∙ℓpс+M∙ℓм+И∙ℓи+A∙ℓа=1000.
2. по основности шлака
Рс∙ROрс+М∙RОм+И∙RОи+А∙ROа=0.
где Рс, М, И, А – соответственно расход рудной смеси, металлодобавок, известняка и золы кокса, кг/т чугуна;
ℓ – выход чугуна на 1 кг соответствующем материала, кг/кг;
RO – избыток или извести в соответствующем материале при заданной основности шлака, %.
По составу материалов и принятым для расчета данным вычисляем характеристики (ℓ и RO) для соответствующих материалов путем последовательного заполнения строк таблицы 5.
Таблица 5 - Характеристики материалов
|
|
|
| Характеристики | Обозначения и расчетная формула | Материал | |||
| Железорудная смесь (Рс) | Металлодобавки (М) | Известняк (И) | Зола кокса (А) | ||
| Выход чугуна, кг/кг | ℓi = Fe∙ ηFe /[Fe] | 0,57 | 0,884 | 0,004 | 0,092 |
| Расходуется SiO2 на восстановление Si, % | SiO2`=ℓi ∙[Si]*60/28 | 0,73 | 1,14 | 0,005 | 0,118 |
| Содержится SiO2 в материале, % | SiO | 11,53 | 1,72 | 1,70 | 49,10 |
| Переходит SiO2 в шлак,% | SiO2= SiO2- SiO2 | 10,8 | 0,58 | 1,695 | 48,98 |
| Требуется CaO, % | CaOтр= SiO2∙bзад | 11,88 | 0,64 | 1,86 | 53,88 |
| Содержится CaO в материале, % | CaO | 6,17 | - | 54,30 | 6,90 |
| Избыток (недостаток) CaO в материале, % | CaO= CaO-CaOтр | -5,71 | -0,64 | 52,44 | -46,98 |
[Fe], [Si] – содержание Fe и Si в чугуне, %;
ηFe = 0,999 – коэффициент перехода железа в чугун.
По рассчитанным характеристикам и известным расходам материалов (металлодобавки и зола кокса) составляются уравнения материального баланса:
0,57∙Рс +0,884∙20+0,004∙И +0,092∙52,59 =1000;
–5,7∙Рс – 0,64∙20 + 52,44∙И - 46,98∙52,59 =0.
Решение системы уравнений дает Рс =1713,24 кг, И=233,9 кг.
Тогда в рудной смеси содержится:
железной руды 1713,24∙0,25=428,31 кг,
агломерата 1713,24∙0,50=856,62 кг,
окатышей 1713,24∙0,25=428,31 кг.
Определение состава чугуна и шлака
Для расчета состава чугуна и шлака и проверки выполнения принятых условий составляется поверочная таблица расчета шихты (табл.6).
|
|
|
В таблице коксу обычно отводятся две строки: собственно коксу и его золе (при этом составляющие кокса учитываются только один раз: сера – в коксе, минеральные составляющие – в золе кокса).
По расходу и составу материалов определяется количество составляющих, вносимых отдельными материалами, а суммированием по графам вычисляется общее количество составляющих (строка «Всего вносится»). Общие количества отдельных элементов и составляющих, поступающих с шихтой, распределяются между чугуном и шлаком.
Железо. Вносится 947кг,
переходит в чугун 947∙0,999=946,05 кг;
в шлак 947-946,05=0,95 кг в виде 0,95∙72/56=1,22 кг FeO.
Марганец. Вносится 5,16 кг, при коэффициенте перехода в чугун, равном 0,6 , перейдет в чугун 5,16∙0,6=3,1 кг,
в шлак 5,16- 3,1=2,06 кг в виде 2,06∙71/55=2,66кг MnO.
Фосфор. Полностью (0,9 кг) переходит в чугун.
Сера. Вносится 2,95 кг. Переход в чугун принимается по принятому составу чугуна (см. табл.4): 0,01∙1000/100=0,1 кг.
При выплавке передельных чугунов переходит в газ до 10% вносимой серы.
Переходит в шлак 2,95-(0,1+2,95∙10/100)=2,645 кг.
Углерод. Переход в чугун принимается согласно принятому (4,1% - см. табл.4) - 41кг,
Кремний. Переходит в чугун 6,0 кг (принято 0,6% - см. табл.4).
|
|
|
Кремнезем. Вносится 227,68 кг SiO2. На восстановление 6,0 кг кремния расходуется 6,0∙60/28=12,86 кг, переходит в шлак 227,68-12,86=214,82 кг.
Известь, глинозем и магнезия полностью, соответственно 236,36; 59,21 и 34,66 кг переходят в шлак.
Количество составляющих чугуна:
947+5,16+0,10+0,94+41,0+6,0=1000,0 кг.
Таблица 6 - Поверочная таблица расчета шихты
| Материал | Расход | Содержание, % | |||||||||||
| Fe | Mn | S | P | C | Si | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | MnO | FeO | ||
| Кокс сухой | 457,31 | - | - | 2,33 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Рудная смесь | 1713,24 | 927,72 | 5,14 | 0,62 | 0,79 | - | - | 197,54 | 44,54 | 105,71 | 33,24 | - | - |
| Металлодобавки | 20 | 16,8 | 0,024 | - | - | - | - | 0,34 | - | - | - | - | - |
| Известняк | 233,91 | 0,936 | - | - | 0,070 | - | - | 3,98 | 0,47 | 127,02 | 0,94 | - | - |
| Зола кокса | 52,59 | 4,58 | - | - | 0,080 | - | - | 25,8 | 14,2 | 3,63 | 0,48 | - | - |
| Всего вносится | - | 947 | 5,16 | 2,95 | 0,94 | - | - | 227,68 | 59,21 | 236,36 | 34,66 | - | - |
| Переходит в газ | - | - | - | 0,3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Переходит в чугун | 1000 | 947 | 3,09 | 0,30 | 0,94 | 41 | 6 | - | - | - | - | - | - |
| Переходит в шлак | 550,17 | - | - | 2,455 | - | - | - | 214,82 | 59,21 | 236,36 | 34,66 | 2,67 | 1,22 |
Уточненный химический состав чугуна представлен в таблице 7.
Таблица 7 - Химический состав чугуна
|
|
|
| По ГОСТ 805-80 | Содержание, % | |||||
| Si | Mn | P | S | C | Fe | |
| 0,6 | 0,306 | 0,086 | 0,01 | 4,1 | 94,9 | |
Количество составляющих (выход) шлака:
Ш = (FeO)+(MnO)+0,5∙(S)+(SiO2)+(Al2O3)+(CaO)+(MgO) =
=1,22+2,67+0,5∙2,455+214,82+59,21+236,36+34,66= 550,17 кг/т
Основность шлака:
Взад=CaO/SiO2 =1,1,
расчётная Врасч=236,66/214,82=1,10
Расчет материального баланса доменной плавки
Исходные данные
Материальный баланс доменной плавки составляют для проверки правильности расчета шихты, определения количества дутья и т. д. Расчет материального баланса основан на законе сохранения массы веществ. Зная химический состав шихтовых материалов, их массу, массу и состав чугуна, состав шлака и газа, можно составить приходные и расходные статьи баланса.
Для примерного расчета материального баланса условно примем следующие данные (таблица 8):
Таблица 8 - Исходные данные для расчета материального баланса
| Наименование | Значение | ||
| Относительный расход шихтовых материалов, кг/т чугуна (принят по расчету шихты): | |||
| кокс (сухой) | 457,31 | ||
| Рудная смесь | 1713,24 | ||
| Металлодобавки | 20 | ||
| Известняк | 233,91 | ||
| Влажность дутья, г/м3 | 25 | ||
| Количество шлака, кг/т (принимается согласно расчету шихты) | 550,17 | ||
| Вынос колошниковой пыли, кг/т | 60 | ||
| Состав колошникового газа: 13,0% СО2; 28,0% СО; 0,40% СН4; 2,0% Н2; 56,6% N2.
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||