Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет материального баланса плавки

Расчет материального и теплового баланса на марку стали Д – 8 в условиях

Исходные данные:

1. Марка стали – Д-8

2. Расход полупродукта – 100%

3. Температура полупродукта – 1383 ˚С

4. Температура стали перед выпуском – 1665 ˚С

5. Основность шлака – 2,4

Таблица 1 - Химический состав полупродукта

Элемент	Содержание элементов, %
С	Si	Mn	P	S
Полупродукт	3,2	-	0.03	0.024	0.021
Cталь до раскисления	0,43	-	0,08	0,015	0,023

Таблица 2 - Состав шлакообразующих

Наименование материалов	Содержание составляющих шлака, %	Расход
SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	Fe₂O₃	Cr₂O₃	H₂O	CO₂	MnO	FeO
Известь					-	-			-	-	Х
Футеровка							-	-	-	-	0,3
Агломерат Mn						-	-	-		-	0,379
ОКД					-	-	-	-	-	-	0,633
ФОМИ			-	-	-	-	-	-			0,670
Доломит	-			-	-	-	-		-	-	0,252

Расписать как считала расход присадки

В расчетах рекомендуется принять:

1. Химический состав металла после продувки перед раскислением:

· Содержание С – нижнее значение заданной марки стали, т.к. С дополнительно поступает с некоторыми ферросплавами;

· Содержание Mn – 25% от исходной концентрации в полупродукте

· Содержание P = 0,024 и S = 0,021

2. Расход футеровки – 0,3 от массы садки

3. Технический кислород содержит 99,5 O₂ и 0,5 % N₂

4. Потеря металла: с корольками – 0,5 кг.; с выбросами – 1,0 кг.

Химический состав стали приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Химический состав стали марки Д - 8

Содержание элементов, %
С	Si	Mn	Cr	P,S	Cr, Ni, Cu	V
Не более
0,48	0,17	0,75	0,30	0,030	0,030	0.03
0,49	0,29	0,80	0,30

Расчет материального баланса плавки

Таблица 4 - Средний состав шихты

	Содержание элементов, %
C	Si	Mn	P	S

Средний состав	3,2	-	0,03	0,024	0,021
Сталь перед раскислением	0,43	-	0,08	0,015	0,023

Таблица 5 - Количество удаляемых примесей

Элемент	Масса, кг
С	3,2 – 0,43 * 0,9 = 2,813
Mn	0,08 – 0,03 * 0,9 = 0,053
P	0,024 – 0,015 * 0,9 = 0,011
S	0,023– 0,021 * 0,9 = 0,0041
Fe (в дым)	1,500
Угар примесей	4,3806

Примем, что при продувке ванны кислородом 10% серы выгорает до SO₂, т.е окисляется 0,00041 кг серы. В шлак переходит 0,0041-0,00041=0,00873кг серы.

Расход кислорода на окисление примесей при окислении 10% углерода до СО₂ (0,1 * 2,813 = 0,281 кг) и 90% углерода до СО (0,9 * 2,813 = 2,532 кг) представлен в таблице

Таблица 6 - Расход кислорода на окисление примесей

Реакция	Расход кислорода, кг	Масса оксида, кг
C→CO₂	0.281*32:12=0,749	0,281 + 0,749 = 1,03
C→CO	2,532 * 16 / 12 = 3,376	2,532 + 3,376 = 5,908
Mn → MnO	0,053 * 16 / 55 =0,015	0,042 + 0,012 = 0,068
P → P₂O₅	0,0105 * 80 / 62 =0,014	0,011 + 0,014 = 0,025
S → SO₂	0,0041 * 32 / 32 = 0,0041	0,0003 + 0,0003 = 0,0082
Fe → Fe₂O₃ (в дым)	1,500 * 48 / 112 = 0,643	1,500 + 0,643 = 2,143
	∑ = 4,8011	∑ = 9,1817

Расход кислорода составит: 4,8011 кг.

Расход извести определяем по балансу СаО и SiO₂ в шлаке для получения основности 2,4.

Из футеровки: 0,3 * 0,02 = 0,006
Из агломерата Mn: 0,379 * 0,03 = 0,015
Из ОКД: 0,633 * 0,05 = 0,032
Из ФОМИ: 0,670 * 0,03 = 0,201
Из доломита: 0,252 * 0,30 = 0,076
Из извести: 0,86у

0,330 + 0,86у

Количество SiO₂ в конечном шлаке, кг, поступившего:

Из футеровки: 0,3 * 0,05 = 0,015
Из агломерата Mn: 0,379 * 0,19 = 0,072
Из ОКД: 0,633 * 0,7 = 0,443
Из ФОМИ: 0,670 * 0,05 = 0,034
Из извести: 0,02у

0,564 + 0,02у

Вместо СаО и SiO₂ подставим их значения и определим расход извести

В = = 2,4

(0,564 + 0,02у) * 2,4 = 0,330 + 0,86у
1,3536 + 0,048у = 0,330 + 0,86у

1,3536-0.330=0.86у-0,048у

1,0236=0,812
у = 1,261 кг

Таблица 7 - Предварительный состав шлака

Источники	Масса, кг
SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	Cr₂O₃	MnO	S	FeO	P₂O₅	Fe₂O₃
Металлошихта	-	-	-	-	-	0,068	0,0082	-	0,0245	-
Футеровка	0,015	0,006	0,210	0,009	0,039	-	-	-	-	0,024
Агломерат Mn	0,072	0,015	-	0,0076	-	0,277	-	-	-	0,0076
ОКД	0,443	0,032	0,032	0,127	-	-	-	-	-	-
ФОМИ	0,034	0,201	-	-	-	0,369	-	0,067	-	-
Доломит	-	0,076	0,055	-	-	-	-	-	-	-
Известь	0,025	1,084	0,025	0,025	-	-	-	-	-	-
Итого	0,589	1,414	0,322	0,1686	0,039	0,714	0,0082	0,067	0,0245	0,0316

Допускаем, что содержание оксидов железа в шлаке будет: 13% FeO и 4% Fe2O3. Тогда масса оксидов шлака без FeO и Fe2O3 составит 83%, а масса шлака без оксидов железа будет 3,2793

Отсюда масса шлака

3,2793:0,83=3,9510кг

Масса оксидов железа в шлаке 3,9510-3,2793=0,672кг, в том числе 3,9510*13/100=0,514 кг FeO и 3,9510*4/100=0,158 кг Fe₂O₃.

С учетом оксидов железа в таблице 8 представлен окончательный состав шлака.

Таблица 8 - Окончательный состав шлака

	SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	Cr₂O₃	MnO	S	P₂O₅	Fe₂O₃	FeO	Σ
кг	0,589	1,414	0,322	0,1686	0.039	0,714	0.0082	0.0254	0,158	0,514	3,9510
%	14.91	35,79	8,15	4,27	0.99	18,07	0.10	0.62	4.00	13,00

Окисляется железа:

До FeO 0,514 – 0,067 = 0,447 кг

До Fe₂O₃ 0,158 – 0,0316 = 0,1264 кг

Поступит железа из металла в шлак:

0,447 * (56/72) + 0,1264 * (112/160) = 0,348 + 0,088 = 0,436 кг

Выход стали равен:

100 – 4,3806 – 0,500 – 1,000 – 0,436 = 93,6834 кг

Где 4,3806 – угар примесей шихты, кг; 0,5 – количество железа запутавшегося в шлаке в виде корольков, кг; 1,0 – потери железа с выбросами, кг; 0,436 – угар железа на образование оксидов железа в шлаке, кг.

Потребуется кислорода на окисление железа:

(0,447 – 0,348) + (0,1264 – 0,088) = 0,099 + 0,0384 = 0,1374 кг

Всего потребуется кислорода на окисление примесей:

4,8011 + 0,1374 = 4,9385 кг

Потребуется технического кислорода при 95% усвоении:

= 3,6572 м³

На 1 тонну садки расход технического кислорода составит 36,572 м³/т.

Количество азота:

3,6572 * 0,005 = 0,018 м³ или 0,023 кг

Количество неусвоенного кислорода:

(3,6572 – 0,018) * 0,05 = 0,182 м³ или 0,260 кг

Масса технического кислорода равна:

4,9385 + 0,023 + 0,260 = 5,2215 кг

Количество и состав образующихся газов представлен в таблице 9

Таблица 9 - Количество и состав образующихся газов

Составляющие	Содержание
Кг	м³	%
*СО₂	0,076 + 0,121 + 1,030 = 1,227	0,625	16,47
СО	5,908	4,726	79,29
**Н₂О	0,025	0,031	0,34
О₂	0,260	0,182	3,49
N₂	0,023	0,018	0,31
SO₂	0,0082	0,0029	0,10
Итого	7,4512	5,5849

*Сумма СО₂, поступившего из извести, доломита, от горения углерода.
**Влага, поступившая из извести

На основании полученных в расчётах данных составляем материальный баланс плавки до раскисления

Таблица 10 - Материальный баланс плавки до раскисления

Поступило, кг	Получено, кг
Полупродукта		Стали	93,6834
Извести	1,261	Шлака	3,9510
Футеровки	0,300	Корольков	0,500
Агломерат Mn	0,379	Выбросов	1,000
ОКД	0,633	Газов	7,4512
ФОМИ	0,670	Fe₂O₃ (в дым)	2,143
Доломита	0,252
Технического кислорода	5,2215
∑	108,7165	∑	108,7286
Невязка = 0,01 %

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: