Расчет шихты для плавки стали в основной мартеновской печи

Расчет ведется на 100 кг металлической шихты.

В основу расчета положено уравнение

(1)

где - общее содержание в шихте углерода и всех окисляющих примесей, пересчитанных на углерод по количеству потребляемого кислорода, в % от металлической части шихты;

К – окислительный коэффициент печи, т.е. количество углерода, окисляемое печными газами за периоды завалки и плавления, в % от металлической части шихты;

- концентрация углерода в металле по расплавлению шихты, %;

m – коэффициент окислительного действия руды, т.е. количество углерода, окисляемое одним % (процентом) руды, расходуемой в шихту. Численное значение этого коэффициента может меняться в пределах 0,12-0,15, в зависимости от содержания железа в руде;

R – расход руды в шихту, в % от металлической части шихты.

1). Определение общего содержания в шихте углерода и количества окисляющихся примесей чугуна и скрапа, пересчитанных на углерод, производится по формуле:

(2)

где - процентное содержание углерода, кремния фосфора марганца в чугуне;

- процентное содержание углерода, кремния, марганца в скрапе;

- количество чугуна и количество скрапа в шихте, %;

0,86; 0,7; 0,2 – коэффициенты пересчета Si, P, Mg на углерод, при нахождении этих коэффициентов принят следующий угар элементов за период завалки и плавления (на основании практических данных): Si=100 %; P=80 %; Mn=80 %.

Углерод в чугуне обычно не анализируют.

В расчете шихты содержание углерода принимается равным эвтектическому. Содержание его ниже эвтектического не может быть из-за большого количества кокса в доменной печи. Содержание его больше эвтектического может быть, углерод обычно выделяется в виде графитовой спели. Спель – частицы графита в расплавленном чугуне, представляющие собой нерастворившиеся кристаллы. Спель обусловливает наличие грубых графитовых включений в чугунных отливках.

Концентрация углерода в железоуглеродистой эвтектике равна 4,3%. Кремний снижает эвтектическое содержание углерода, при этом содержание углерода в эвтектике становится равным:

. (3)

Фосфор снижает эвтектическое содержание углерода на 0,21 % Р_ч, а марганец увеличивает содержание углерода на 0,05 % Mn_ч.

Таким образом, углерод в чугуне может быть определен по формуле:

. (4)

2). Окислительный коэффициент K определяется опытным путем для группы хорошо проведенных плавок, решая основное уравнение для расчета шихты относительно К.

При удлинении периодов завалки и плавления относительно оптимального, окислительный коэффициент печи увеличивается на количество углерода, выгорающее в период чистого кипения за это же время (0,2-0,5 % в час).

Повышение содержания углерода по расплавлении на 0,2 % против среднего значения (для которого опытным путем найден К) уменьшает окислительный коэффициент на 0,1 %. Окислительный коэффициент для разных печей может быть в пределах 0,9-1,4 %.

При расчете шихты в заводских условиях не задаются каким-то окислительным коэффициентом печи, его определяют для каждой печи в соответствующих условиях ее работы.

3). Концентрация углерода по расплавлении шихты (углерод расплава)С_p должна быть выше содержания углерода в стали перед раскислением на 0,5-0,8 %, которые необходимы для проведения кипения ванны.

. (5)

Концентрация углерода в стали перед раскислением берется обычно равной среднемарочной за вычетом углерода, вводимого ферросплавами (+ 0,05 Mn).

4). Расход известняка в завалку подсчитают по формуле

, (6)

где - расход известняка в % к металлической части шихты;

n – коэффициент, учитывающий процентное содержание CaO в известняке и желаемую основность шлака после расплавления; при содержании в известняке 50 % CaO он колеблется в пределах 8-10;

(Si+P)_ших – содержание кремния и фосфора в шихте, %;

m – количество известняка, идущее на ошлаковывание кремнезема (SiO₂), вносимого со скрапом (пригоревшая формовочная земля, приставший песок и т.д.); для металлургических заводов m = 2 %; для машиностроительных заводов m = 3 %;

- расход известняка на ошлаковывание SiO₂ руды в зависимости от ее загрязненности 0,25 R при SiO₂ = 5% и 0,5 R при SiO₂ = 10%. Если процесс без руды, то = 0.