Практична робота № 7. Тема : «Розрахунок матеріального балансу сталі марки 70КК

Тема: «Розрахунок матеріального балансу сталі марки 70КК

в мартенівській печі».

Розрахунок шихти та матеріального балансу плавки сталі 70КК. Склад початкових даних в межах ДОСТу та затверджених технічних умовах комбінату «АрселорМіттал Кривий Ріг». Початкові данні: чавуну – 54 %, брухту – 46 %.

 

Таблиця 2.1.1. Хімічний склад металевої частини шихти та сталі до розкислення та готової сталі %.

 

Матеріали	С	Sі	Мп	S	Р
Чавун 54 %	4,0	0,90	0,60	0,040	0,090
Брухт 46 %	0,20	0,28	0,45	0,040	0,030
Сталь перед розкислен - ням	0,67		0,40	0,020	0,020
Готова сталь	0,67 – 0,75	0,27 – 0,37	0,40 – 0,70	0,025	0,025

 

 

Таблиця 2.1.2. Хімічний склад неметалевих матеріалів.

 

Матеріали	SіО3	СаО	Аl2O3	MgO	Fe 2O3	Cr2O3	CO2	H2O	ппп
СаСО3	2,0	52,0	1,00	1,10	1,20	----	41,6	1,0	-----
Боксит	10,0	4,0	54,0	----	25,0	----	----	7,0	----
Магнезит	1,7	5,4	0,9	89,6	2,4	----	----	----	----
Магнезито- хроміт	4,5	1,5	4,0	66,5	12,7	10,50	0,30	----	----
Доломіт обпалений	3,00	53,00	2,6	36,00	2,00	----	3,40	----	----

Розрахунок шихти плавки на ведемо на 100 кг. Визначаємо середній склад металевої шихти.

 

Таблиця 2.1.3. Середній склад металевої шихти.

 

Матеріали	С	Sі	Мп	Р	S
Чавун вносить	2,16	0,486	0,324	0,049	0,022
Скрап вносить	0,092	0,129	0,21	0,014	0,018
Середній склад	2,252	0,615	0,534	0,063	0,040
Сталь до розкислення	0,67		0,40	0,020	0,020

 

Визначаємо скільки вилучається домішок з ванни на 100 кг шихти на весь період плавки, кг.

 

С 2,252 – 0,67 ∙ 0,95 = 1,616

Sі 0,615

Мп 0,534 – 0,40 ∙ 0,95 = 0,154

Р 0,063 – 0,020 ∙ 0,95 = 0,044

S 0,040 – 0,020 ∙ 0,95 = 0,021

Fe (в дим) 0,600

∑ 3,050

 

Вихід сталі приймаємо 0,95. Витрата заліза на випаровування при продувці О₂ приймаємо 0,6 %. При цьому 15 % сірки вигорає до SO₂ тобто окислюється.

 

0,040 ∙ 15

----------------- = 0,006 кг

 

Витрата кисню на окислення домішок складає, кг:

 

С – СО₂ 1,616 ∙ 32: 12 = 4,309

Sі – SіО₂ 0,615 ∙ 32: 28 = 0,703

Мп – МпО 0,154 ∙ 16: 28 = 0,045

Р – Р ₂О₅ 0,044 ∙ 80: 62 = 0,057

S – SO₂ 0,006 ∙ 32: 32 = 0,006

Fe – Fe ₂О₃ (в дим) 0,600 ∙ 48: 112 = 0,257

__________________________________________

∑ 5,377

 

Припускаємо, що виділений з ванни СО окислюється в робочому просторі до СО2

 

Утворюється маса окислів, кг:

 

СО₂ 1,616 ∙ 44: 12 = 5,925

SіО₂ 0,615 ∙ 60: 28 = 1,318

МпО 0,154 ∙ 71: 55 = 0,199

Р ₂О₅ 0,044 ∙ 142: 62 = 0,101

SO₂ 0,006 ∙ 64: 32 = 0,012

Fe ₂O₃ 0,600 ∙ 160: 112 = 0,857

 

В шлак переходить сірки, кг

S – SO₂ = 0,021 – 0,006 = 0,015

 

Звільняється О₂, кг:

0,015: 2 = 0,0075

Витрата кисню складає, кг:

5,377 – 0,0075 = 5,369

Визначаємо витрату вапняку.

Витрата вапняку визначається по балансу СаО і SіО₂ в шлаку для отримання В=2,6. Витрата бокситу становить 0,4 кг (звичайно складає 0, 2 – 0,4 кг).

Витрата футеровки складає: доломіта 0,8 – 1,2 %, магнезита 0,3 – 0,5 %, магне – зитохроміта 0,07 – 2,0 %;

 

Приймаємо витрату доломіта 1,1 кг, магнезита 0,3 кг, магнезитохроміта 0,1 кг на 100 кг металошихти.

 

Витрата вапняку позначається через х.

 

Кількість СаО в шлаці надходить із матеріалів і футеровки:

 

Доломіт 1,1: 100 ∙ 53 = 0,583

Магнезитохроміт 0,1: 100 ∙ 1,5 = 0,002

Магнезит 0,3 ∙ 5,3: 100 = 0,016

Боксит 0,4 ∙ 4: 100 = 0,016

СаСО₃ х ∙ 52: 100 = 0,52х

______________________________________

0,617 + 0,52х

 

 

Кількість SіО₂ в шлаку вноситься матеріалами, кг

Металева шихта 1,318

Боксит 0,4 ∙ 10: 100 = 0,040

Доломіт 1,1 ∙ 3: 100 = 0,033

Магнезит 0,3 ∙ 1,7: 100 = 0,005

Магнезитохроміт 0,1 ∙ 45: 100 = 0,005

СаСО₃ х ∙ 2: 100 = 0,02х

_________________________________________

1,401 + 0,02х

 

 

Замість СаО і SіО₂ підставляємо їх значення і визначаємо витрату СаСО₃

 

0,617 + 0,52х

_____________ = 2,6

1,401 + 0,02х

 

0,617 + 0,52х = 2,6 (1,401 + 0,02х)

0,468х = 3,026

х = 6,466

 

Металева шихта, СаСО₃, боксит і футеровка вносять в шлак, кг:

 

 

Таблиця 2.1.4.Склад шлаку, кг.

 

Окисли	матеріали
	Металева шихта	СаСО3	Боксит	Доломіт	Магнезит	Магнезито- хроміт	∑
SіО2	1,318	0,129	0,04	0,033	0,005	0,005	1,530
СаО	----	3,362	0,016	0,583	0,016	0,002	3,979
МgО	----	0,071	----	0,396	0,269	0,067	0,803
Аl 2O3	----	0,065	0,216	0,029	0,003	0,004	0,317
S	0,015	----	----	----	----	----	0,015
МпО	0,199	----	----	----	----	----	0,199
Р 2О5	0,101	----	----	----	----	----	0,101
Fe 2O3	----	0,076	0,100	0,022	0,007	0,013	0,218
Сr 2O3	----	----	----	----	----	0,011	0,011
∑	1,633	3,703	0,372	1,063	0,300	0,102	7,173

 

Крім цього, вапно утримує:

6,466 ∙ 41,6: 100 = 2,689 кг СО₂

6,466 ∙ 1: 100 = 0,071 кг Н ₂О

 

Обпалений доломіт утримує:

1,1 ∙ 3,4: 100 = 0,037 кг СО₂

 

Магнезитохроміт утримує:

0,1 ∙ 0,3: 100 = 0,0003 кг – не берем до уваги.

 

Боксит утримує:

0,4 ∙7: 100 = 0,028 кг Н ₂О

 

Маса шлака без окислів заліза складає, кг:

7,173 – 0,218 = 6,955

 

Відновлення % FeO до % Fe ₂O₃ в кінцевому шлаку на практиці вуглець знаходиться в межах 3 – 4.

 

Приймаємо у вмісті окислів заліза в шлаку 10 % FeO та 3 % Fe ₂O₃, тоді маса окислів шлаку без FeO та Fe ₂O₃ складає 87 %.

 

Маса шлака дорівнює, кг:

6,955: 87 ∙ 100 = 7,994

 

Таблиця 2.1.5. Хімічний склад кінцевого шлаку, %.

 

SіО2	СаО	МgO	Al2O3	S	MnO	P 2O5	Cr2O3	FeO	Fe2O3	∑
19,14	49,77	10,05	3,96	0,19	2,49	1,260	0,14	10,0	3,00

 

Фактична основність складає:

 

% СаО 49,77

_________ = ____________ = 2,6

% SіО₂ 19,14

 

Маса окислів заліза в шлаку складає:

7,994 – 6,955 = 1,039 кг, в тому числі

 

Fe = 7,994: 100 ∙ 10 = 0, 799 кг

Fe2О3 = 1,039 – 0,799 = 0,240 кг.

 

Приймаємо, що 90 % вносимого СаСО3 бокситом, футеровкою Fe2O3 відновленого до Fe, а 10 % до FeO.

 

Відновлене Fe2O3 до Fe дає, кг

 

а) 0,218 ∙ 0,9 ∙ 48: 160 = 0,059

б) 0,218 ∙ 0,9 – 0,059 = 0,137

 

Відновлення Fe2O3 до FeO дає, кг

а) 0,218 ∙ 0,1∙ 16: 160 = 0,002

б) 0,218 ∙ 0,1 – 0,002 = 0,0198

 

Ця кількість FeO поступає в шлак. В результаті окислення Fe утворюється, кг:

 

FeO 0,799 – 0,0198= 0,779

Fe2O3 0,240

________________________________

1,019

 

Окислення Fe, кг:

0,779 ∙ 56: 72 + 0,240 ∙ 112: 160 = 0,606 + 0,168 = 0,774

 

Вихід сталі дорівнює, кг:

100 + 0,137 – 3,050 – 0,774 – 0,5 = 95,813

де – 0,5 витрати заліза в корольки.

 

Потрібно кисню на окислення заліза, кг:

1,019 – 0,774 = 0,245

 

Всього потрібно О₂ на окислення домішок та заліза, кг:

5,369 + 0,245 – (0,059 – 0,002) = 5,553

 

Ця кількість О₂ надходить з газової фази та кисневих фурм.

Скільки утворилося газів, кг:

 

СО₂ 5,925 + 2,689 + 0,037 = 8,651

Н2О 0,071 + 0,028 = 0,099

SO₂ 0,012

______________________________

∑ 8,762

 

МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС ПЛАВКИ

Надійшло: Отримано:

_________________________________________________________________

Чавун -54,00 кг Сталі - 95,813 кг

Скрап - 46,00 кг Корольків - 0,500 кг

СаСО₃ - 6,466 кг Шлаку - 7,994 кг

Боксит - 0,400 кг Газів - 8,762 кг

Доломіт – 1,100 кг Fe2O₃ (в дим) – 0,857

Магнезит - 0,300 кг Кисень - 5,553

Магнезитохром – 0,1

∑ 113,926 ∑ 113,919

 

 

113,926 – 113,919

Невязка: _________________ ∙ 100 = 0,002 %

113,926

 

 

РОЗРАХУНОК РОЗКИСЛЕННЯ СТАЛІ.

 

Таблиця 2.1.6. Хімічний склад розкислювачів.

 

Матеріали	С	Sі	Мп	Р	Fe
феросіліцій	0,20	46,5	0,65	0,05	52,6
Сілікомарганець	1,10	18,5	65,6	0,20	14,6

 

Розрахунок необхідної кількості розкислювачів.

а) Середньозаданий вміст елементів в готовій сталі:

 

0,27 + 0,37

(% Sі) ср = ----------------- = 0,32 %

 

 

(% Мп) ср = 0,40 + 0,70 = 0,55 %

___________

б) Недостає до середньозаданого в готовій сталі:

 

(% Sі) = (% Sі) ср – (% Sі) = 0,32 %

(% Мп) = (% Мп) ср – (% Мп) = 0,55 – 0,40 =0,15 %

 

в) Необхідно ввести розкислювачів.

 

Необхідну кількість розкислювачів визначаємо по формулі:

 

 

(% Т) ∙ М мет 100

М ср = ______________ ∙ ________;

В 100 – а

 

(% Т) недостатнього елемента до середньозаданого складу в готовій сталі;

 

М мет – кількість рідкого металу в кінці плавки, кг.

 

а – угар розкислювачів, %.

В – кількість елемента в розкислювачах,%.

 

 

Приймаємо угар елементів: С - 14 %,

Sі – 15 %,

Мп – 16 %.

 

 

Витрата SіМп:

0,15 ∙ 95,263 100

М SіМп = ___________ ∙ __________ = 0,261 кг

65,6 100 – 16

 

 

Витрата FeSі:

0,32 ∙ 95,263 100 = 0,775 кг

МFеSі = ____________ ∙ __________

46,5 100 – 15

 

 

Вихід рідкої сталі після розкислення.

 

Таблиця 2.1.7. Вноситься в метал розкислювачів, кг.

 

 

Елементи	Вноситься сілікомарганцем	Вноситься феросіліцієм	М ел.
С	0,060 ∙ 1,10 100 – 14 _________ ∙ _______ 100 100 = 0,003	0,183 ∙ 0,20 100 – 14 _________ ∙ _______ 100 100 = 0,0013	0,0043
Sі	0,060 ∙ 18,5 100 – 15 _________ ∙ _______ 100 100 = 0,041	0,183 ∙ 46,5 100 – 15 _________ ∙ _______ 100 100 =0,306	0,347
Мп	0,060 ∙ 65,6 100 – 16 _________ ∙ _______ 100 100 = 0,144	0,183 ∙ 0,65 100 – 16 _________ ∙ ________ 100 100 =0,004	0,148
Р	0,060 ∙ 0,20 _________ 100 = 0,0005	0,183 ∙ 0,05 ___________ 100 = 0,0004	0,0009
Fe	0,060 ∙ 14,6 __________ 100 = 0,038	0,183 ∙ 52,6 __________ 100 = 0,408	0,446
∑	0,227	0,720	0,946

 

Приймаємо, що Р розкислювачів повністю переходить в метал.

Вихід рідкої сталі в ковші, кг:

 

М ст = 95,813 + 0,946 = 96,759

 

Перевіряємо хімічний склад готової сталі. Склад елементів визначаємо по формулі:

 

(% Е) = М ел + М ел. розк

_________________ ∙ 100;

М ст

 

0,67 + 0,0043

(% С) ст = _____________ ∙ 100 = 0,70 %

96,759

 

0,347

___________

(% Sі) ст = 96,759 ∙ 100 = 0,36 %

 

 

0,40 + 0,148

(% Мп) ст = ____________ ∙ 100 = 0,57 %

96,759

 

 

0,020 + 0,0009

(% Р) ст = ______________ ∙ 100 = 0,022 %

96,759

 

0,020

(% S) ст = _________ ∙ 100 = 0,021 %

 

96,759

 

Завдання для практичної роботи № 7

Номер варіанту	Відсоток чавуну %	Відсоток металевого брухту %
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.

 

Висновок.