Влияние водорода на свойства стали
Состав чугуна, скрапа, металла по расплавлении и перед раскислением приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Расчет на 100 кг металлической шихты для стали 17Г1С,
массовая доля, %
Материал
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
Чугун (65%)
|
4,100
|
0,78
|
0,310
|
0,063
|
0,014
|
|
Скрап (35%)
|
0,300
|
0,50
|
1,380
|
0,035
|
0,040
|
|
Средний состав шихты
|
2,770
|
0,683
|
0,685
|
0,053
|
0,023
|
|
Металл по расплавлению
|
0,970
|
Следы
|
0,240
|
0,019
|
0,023
|
|
Металл на выпуске
|
0,040
|
Следы
|
0,120
|
0,011
|
0,021
|
|
|
Рассчитаем первый период плавки.
Средний состав шихты приведен в таблице 3.
Таблица 3 - Определение среднего состава шихты, кг.
Материал
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
Чугун
|
2,665
|
0,507
|
0,202
|
0,041
|
0,009
|
|
Скрап
|
0,105
|
0,176
|
0,483
|
0,012
|
0,014
|
|
Итого
|
2,770
|
0,683
|
0,685
|
0,053
|
0,023
|
|
|
Расход кислорода и количество получающихся окислов рассчитаны в таблице 4.
Таблица 4 - Расход кислорода и количество окислов, кг.
Окисление
|
Угар примесей
|
Расход кислорода
|
Масса окисла
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
С > СО
|
1,800
|
2,400
|
4,200
|
|
Si > SiO2
|
0,683
|
0,781
|
1,464
|
|
Mn > MnO
|
0,445
|
0,129
|
0,575
|
|
P > P2O5
|
0,034
|
0,049
|
0,083
|
|
Fe в дым > Fe2O3
|
0,500
|
0,190
|
0,690
|
|
Итого
|
3,462
|
3,408
|
6,528
|
|
|
Износ футеровки представлен в таблице 5.
Таблица 5 - Износ футеровки, кг.
Материал
|
1 период
|
2 период
|
За плавку
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Магнезитохромит
|
0,2
|
0,1
|
0,3
|
|
Доломит
|
1,2
|
0,3
|
1,5
|
|
|
Примем загрязненность скрапа 1,5%.
Загрязнения типа глины SiO2 = 50%; Al2O3 = 28%; H2O = 22%.
Загрязнениями вносится:
- SiO2 ………………… 35 · 0,015 · 0,50 = 0,262 кг;
- Al2O3 ………………. 35 · 0,015 · 0,28 = 0,147 кг;
- Н2О ………………. 3 · 0,015 · 0,22 = 0,115 кг.
Итого: У = 0,524 кг.
Принято, что окисленность скрапа (в виде Fe2O3) составляет 1% его массы, т.е. 0,35 кг. Согласно проведенным исследованиям на ОАО «Уральская Сталь», вместе с чугуном из миксера попадает небольшое количество шлака (1,5% массовой доли чугуна) 1,5 кг/100 кг, при этом состав шлака:
45,0% CaO; 6,0% Al2O3; 7,5% MgO;
40,0% SiO2; 1,5% S.
Миксерный шлак внесет:
- CaO ………………….. 0,45 · 1,5 = 0,675 кг;
- SiO2 …………………. 0,40 · 1,5 = 0,6 кг;
- Al2O3 ………………… 0,06 · 1,5 = 0,1125 кг;
- MgO ………………… 0,075 · 1,5 = 0,1125 кг;
- S ……………………. 0,015 · 1,5 = 0,0225 кг.
Известняка вводим 1,5 кг.
Поступит SiO2 из материалов:
- металлошихты ………1,464 кг;
- магнезитохромита …. 0,012 кг;
- загрязнений скрапа … 0,262 кг;
- миксерного шлака …. 0,6 кг;
- доломит …………….. 0,024 кг;
- известняка …………. 0,002 · х кг.
У 2,362 + х У 0,02 кг
Поступил Al2O3 из материалов:
- магнезитохромита … 0,008 кг;
- загрязнений скрапа … 0,147 кг;
- миксерного шлака …. 0,090 кг;
- доломит …………….. 0,024 кг;
- известняк. ………….. 0,003 · х кг.
Поступление MnO из материалов:
- металлошихты …….. 0,574 кг;
- известняк. ………….. 0,0015 · х кг;
У 0,574 + 0,0015 · х кг
Поступление MgO из материалов:
- магнезитохромита …. 0,132 кг;
- миксерного шлака …. 0,116 кг;
- доломит …………….. 0,432 кг;
- известняк …………… 0,02 · х кг
У 0,677 + 0,02 · х кг
Поступление СаО из материалов:
- магнезитохромита …. 0,004 кг;
- миксерный шлак …… 0,675 кг;
- доломит …………….. 0,660 кг;
- известняк ……………. 0,53 · х кг
У 1,339 + 0,53 · х кг
Поступление Р2О5 из материалов:
- металлошихты ………. 0,083 кг;
- известняка …………… 0,0007 · х кг
У 0,083 + 0,0007 · х кг
Поступление S из материалов:
- металлошихты ………. 0,001 кг;
- миксерного шлака …… 0,0215 кг;
- известняка ……………. 0,001 · х кг
У 0,0225 + 0,001 · х кг
Содержание FeO и Fe2O3 с учетом экспериментальных данных принято равным соответственно 20% и 7%
Количество шлака по расплавлению
Lш = 0,262 · Lш + 5,327 + 0,5747 · х (7)
Второе уравнение составляем по основности шлака 1 периода, которую примем 1,8, тогда:
(1,339 + 0,53 · х)/(2,362 + 0,02 · х) = 2,0
х = 6,908
Масса шлака составит:
Lш = 5,327 + 0,5747 · 6,908/0,738 = 12,6 кг.
Рассчитаем количество и состав шлака периода расплавления:
SiO2 ………………… 2,362 + 0,02 · 6,908 = 2,50 кг;
Al2O3 ……………….. 0,269 + 0,003 · 6,908 = 0,29 кг;
MnO ………………… 0,574 = 0,574 кг;
CaO …………………. 1,339 + 0,53 · 6,908 = 5,000 кг;
MgO ………………… 0,677 + 0,02 · 6,908 = 0,815 кг;
P2O5 ………………… 0,083 + 0,0007 · 6,908 = 0,088 кг;
S ……………………. 0,0225 + 0,0001 · 6,908 = 0,023 кг;
FeO ………………… 0,2 · 12,6 = 2,52 кг;
Fe2O3 ……………….. 0,07 · 12,6 = 0,79 кг.
У Lш = 12,6
Баланс железа 1 периода плавки приведен в таблице 6.
Количество окислившегося железа
0,357 + 1,886 = 2,243 кг.
Расход кислорода на окисление железа до Fe2O3
0,357 · 48/112 = 0,153 кг.
Расход кислорода на окисление железа до FeO
1,886 · 16/56 = 0,539 кг.
Таблица 6 - Баланс железа 1 периода плавки
Источник
|
Из Fe2O3, кг.
|
Из FeO, кг.
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Доломит
|
0,0025
|
-
|
|
Магнезитохромит
|
0,0140
|
-
|
|
Известняк
|
0,01
|
-
|
|
Окалина скрапа
|
0,017
|
0,080
|
|
Итого
|
0,1965
|
0,080
|
|
Содержится в шлаке
|
0,553
|
1,966
|
|
Переходит в сталь
|
0,357
|
1,886
|
|
|
Расход кислорода на окисление железа до FeO
1,886 · 16/56 = 0,539 кг.
Так как в первый период выделяется много СО, то окислительная способность печи будет небольшой, ее можно принять 5 кг/м2 · ч.
Примем площадь пода одной ванны 54 м2, тогда продолжительность процесса будет 2,9 часа.
Количество кислорода, поступившего из атмосферы:
5 · 54 · 2,9 · 100/250000 = 0,31 кг/100 кг.
Необходимое количество чистого кислорода:
3,408 + 0,153 + 0,539 - 0,31 - 0,0735 = 3,716 кг.
Коэффициент усвоения подаваемого в ванну кислорода 90%
Расход технического кислорода:
3,716 · 22,4/0,95 · 0,9 · 32 = 3,04 м2/100 кг.
На 1 тонну металлошихты потребуется 3,04 м3/т технического кислорода.
Расход чистого кислорода
3,716 · 22,4/32 = 2,601 м3
Расход чистого кислорода с учетом коэффициента усвоения:
2,601/0,9 = 2,89 м3
4,34 · 0,1 = 0,304 м3 (0,434 кг)
Количество неусвоенного азота:
4,34 · 0,05 = 0,152 м3 (0,217 кг)
Количество технического кислорода, поступающего в ванну:
3,716 + 0,217 + 0,304 = 2,966 м3 (4,237 кг)
Корольков в шлаке будет 10% от массы шлака
12,6 · 0,05 = 1,26 кг.
Выход металла после 1 периода плавки:
Мж.ст = Мм.ш. - (Мм.ш./100)[(? [С] + ?[Mn] + ?[Р]) - Мж.шл-Мк-Мб.д.q (8)
где Мж.ст - масса жидкой стали, кг;
Мм.ш - масса металлошихты, кг;
? [ ] - угар примесей, кг;
Мж.шл - масса шлака, кг;
Мк - масса корольков, кг;
Мб.д. - масса бурого дыма, кг.
Мж.ст. = 100 - (1,8 + 0,683 + 0,445 + 0,034) - 2,243 - 0,524 - 0,35 - 1,26 - 1,5 =
= 91,16 кг.
Выделится СО2 из материалов:
- известняка ………………. 2,867;
- доломита ………………… 0,030.
У 2,897
Выделится Н2О из материалов:
- загрязнений скрапа …….. 0,115;
- известняка ………………. 0,060;
- доломита ………………… 0,026
У 0,201
Материальный баланс 1 периода плавки представлен в таблице 7.
Таблица 7 - Материальный баланс 1 периода
Поступило
|
Получено
|
|
Источники
|
Масса, кг
|
Источники
|
Масса, кг.
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Металлошихты
|
100,00
|
Металла
|
91,16
|
|
Известняка
|
6,908
|
Шлака
|
12,60
|
|
Магнезитохромит
|
0,20
|
Корольки
|
0,350
|
|
Доломит
|
1,20
|
СО
|
4,2
|
|
Кислород из атмосферы
|
0,31
|
СО2
|
2,897
|
|
Технический кислород
|
4,237
|
Н2О
|
0,201
|
|
|
|
Неусвоенного кислорода
|
0,434
|
|
|
|
N2
|
0,217
|
|
|
|
Fe2O3 в бурый дым
|
0,69
|
|
Итого
|
112,155
|
Итого
|
112,746
|
|
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
|
|