Дипломная (вкр): Проект реконструкции электросталеплавильного цеха

Хром

Угар хрома составит 10%:

перейдёт хрома в шлак 0,33 ∙ 0,1 = 0,033 кг;

останется хрома в металле 0,33 - 0,033 = 0,297 кг.

Фосфор

угар фосфора составит 60%:

перейдет фосфора в шлак 0,044 · 0,6 = 0,0264 кг;

останется фосфора в металле 0,044 - 0,0264 = 0,0176 кг.

Сера

можно принять, что сера содержащаяся в металле не выгорает.

Железо

угар железа составит 2%:

перейдет в шлак и улетучивается в зоне дуг 7,82·0,02=1,9564кг;

останется в ванне 97,82 - 1,9564 = 95,863 кг.

Количество кислорода, необходимого для окисления примесей металла в период плавления, представлено в таблице 3.17.

На основании материального баланса принимаем, что из 2 кг окислившегося железа 85% окисляется до Fe2O3 и улетучивается в зоне электрических дуг. Оставшиеся 12% окисляется до FeO, 3% до Fe2O3, которые переходят в шлак.

Таблица 3.17 - Количество кислорода, необходимого для окисления примесей, кг

Расчет кислорода производим для области концентраций [C] ≥ 0,1%;

[O%] = 0,006+(3.5)

По формуле (3.5)

[O%] = 0,006+0,0149%.

Содержание кислорода в металле 0,0149 % :

[O] мет = 0,0149 · 4,5 = 0,067 FeO;

т.е. приближенно 96 · 0,067 : 100 = 0,0643 кг FeO, для чего потребуется:

кислорода 0,0643 · 16 : 72 = 0,0143 кг;

железа 0,0643 - 0,0143 = 0,05 кг.

Общая потребность в кислороде 1,277 + 0,0143 = 1,291 кг.

Количество железа к моменту расплавления составит

[Fe ] = 97,82 - 1,9564 - 0,05 = 95,81 кг.

Состав металла в первой пробе по расплавлении показан в таблице 3.18

Таблица 3.18 - Состав металла в первой пробе по расплавлении

Шлак периода плавления

Поступает в шлак из металла, кг:

0,224 ∙ 60 : 28 = 0,48;0,245 · 71: 55 = 0,316;O3 0,033 ∙ 152 : 104 = 0,048;O5 0,0264 ∙ 142 : 62 = 0,06;,9564 ∙ 0,12 ∙ 72 : 56 = 0,30;O31,9564 ∙ 0,03 ∙ 160 : 112 = 0,083.

Поступает в шлак с известью (количество извести 4 кг), кг:

CaО4 · 92 : 100 = 3,68;

MgO4 · 3,3 : 100 = 0,132;· 2,5 : 100 = 0,10;O34 · 1,0 : 100 = 0,04;O34 · 0,6 : 100 = 0,024;O54 · 0,1 : 100 = 0,004.

Расход электродов примем 3 кг на 1т садки или 0,3 кг на 100 кг:

в период плавления расходуется 60% или 0,18 кг на 100 кг садки; в окислительный период расходуется 40% или 0,12 кг на 100 кг садки.

Состав шлака периода плавления представлен в таблице 3.19

Таблица 3.19 - Состав и количество шлака периода плавления

.5.6 Окислительный период плавки

Углерод

Для хорошей дегазации металла окисляют около 0,3% С; удаляется углерод до содержания его 0,12% С. Вес металла к концу окислительного периода составит 94 кг. К концу окислительного периода в металле должно быть углерода приблизительно

[С] =96 · 0,12 : 100 = 0,115 кг; выгорит 0,336 - 0,115 = 0,221 кг.

Марганец

К концу периода останется в металле приблизительно 0,20% Mn, или

[Mn] =96 · 0,20 : 100 = 0,192 кг; окислится 0,245 - 0,192 = 0,053 кг.

Кремний

При продувке кислородом окисляется весь кремний т.е. окисляется

,096 кг.

Хром

угар хрома составит 10%:

перейдёт хрома в шлак 0,297 ∙ 0,1 = 0,0297 кг;

останется хрома в металле 0,297-0,0297 = 0,267 кг.

Фосфор

Считаем, что к концу окислительного периода в металле останется 0,005 % Р:

[Р] = 96 · 0,005 : 100 = 0,0048 кг;

окислится 0,0176 - 0,0048 = 0,0128 кг.

Сера

При основности шлака выше 2 и непрерывном обновлении состава шлака можно рассчитывать, что из металла будет удалено 0,0010 кг серы. Останется в металле 0,044 - 0,0010 = 0,034 кг.

Железо

Угар железа составит 1%. Перейдет в шлак и улетучивается в зоне электрических дуг:96,61 · 0,01 = 0,9661 кг;

останется в ванне 96,61 - 0,9661 = 95,64 кг.

Потребность в газообразном кислороде

Расчет количества кислорода необходимого для окисления примесей металла в период доводки, приведен в таблице 3.20.

Таблица 3.20 - Количество кислорода, необходимого для окисления примесей в период доводки

На основании материального баланса принимаем, что из 0,9661 кг окислившегося железа 85% Fe окисляется до Fe2O3 и улетучивается в зоне электрических дуг. Оставшиеся 12% окисляется до FeO, 3% до Fe2O3, которые переходят в шлак.

Количество закиси железа в жидкой стали

По формуле Феттерса и Чипмана в металле, содержащем 0,12% С, должно находится в растворе:

[%FeO] = (0,0124 + 0,05 · 0,12) : 0,35 = 0,052% (0,0115% О)

Принимается содержание кислорода в металле равным 0,0177% или 0,08% FeO.

Металл в конце периода плавления содержал 0,066% FeO. Необходимо повысить содержание закиси железа на

,080 - 0,066 = 0,014 %;

или 96 ∙ 0,014 : 100 = 0,0134 кг FeO,

на что потребуется:

кислорода 0,0134 · 16 : 72 = 0,0029 кг;

железа 0,0134 - 0,0029 = 0,0105 кг.

Вес шлака окислительного периода

Подлежит удалению из металла 0,005% Р. Для удаления фосфора при

нарастающей температуре металла требуется основность шлака 2 - 2,5 и обновление его. Учитывая это обстоятельство, принимаем среднее содержание Р2О5 во вновь наведенном шлаке 0,5%. Вес вновь наводимого шлака:

(0,005 : 0,5) · (142:62) ·100 = 2,29 кг

Принимаем, что шлак окислительного периода удален на 70%. Остается шлака в печи 5,283 · 0,3 = 1,584 кг;

Общий вес шлака окислительного периода 2,29 + 1,584 =3,874 кг.

Потребность в извести

Чтобы определить количество присаживаемой извести, принимаем:

основность CaO/SiO2 = 2,

сумму CaO + MgO + MnO = 65%

Закись марганца вносится:

шлаком периода плавления 0,316 · 0,3 = 0,0948 кг,

окисляющимся марганцем из металла 0,053 · 71 : 55 = 0,068 кг,

всего вносится 0,0948 + 0,068 = 0,1628 кг MnO

Оксид магния вносится:

шлаком периода плавления 0,132 · 0,3 = 0,0396 кг;

если обозначить известь через «х», то известь внесет х 0,033 кг MgO.

всего вносится MgO 0,0396 + 0,033х кг

Оксид кальция вносится:

шлаком периода плавления 3,68 · 0,3 = 1,104 кг,

известью 0,92∙х.

всего вносится оксида кальция 1,104 + 0,92х

MnO + MgO + CaO = 3,86 · 0,65 = 2,509 кг

или 0,1628 + 0,0396 + 0,033х + 1,104 + 0,92х = 2,509 кг

потребуется извести: х = 1,26 кг.

Кремнезем вносится:

шлаком периода плавления 0,58 · 0,3 = 0,174 кг;

окисляется кремния из металла 0,096 · 60 : 28 = 0,205 кг;

известью 1,26 · 0,025 = 0,315 кг;

всего вносится 0,694 кг SiO2.

требуется кремния для получения основности :

[Si] = (1,104 + 0,92 · 1,26) : 2 = 1,1316 кг

Оксид хрома вносится:

шлаком периода плавления 0,048 · 0,3 = 0,0144 кг;

окисляется хрома из металла 0,0297 · 152 : 104 = 0,043 кг;

всего вносится 0,0144 + 0,043 = 0,0574 кг Cr2O3.

Поступление в шлак железа

,3 · 0,3 = 0,09 кг FeO,

из шлака периода плавления 0,123 · 0,3 = 0,0369 кг Fe2O3;

вносится известью 1,26 · 0,006 = 0,0075 кг Fe2O3;

итого вносится FeO 0,09 кг и Fe2O3 0,0444 кг.

Для окисленности шлака требуется:

железа 0,09 · 56 : 72 = 0,07 кг;

,0444 · 112 : 160 = 0,031 кг;

кислорода 0,09 - 0,07 = 0,2 кг;

,0444 - 0,031 = 0,0134 кг.

Данные о весовом количестве и химическом составе шлака приведены в таблице 3.21.

Таблица 3.21 - Вес (кг) и состав шлака окислительного периода

Выход и состав металла к концу окислительного периода приведен в таблице 3.22.

Таблица 3.22 - Выход и состав металла к концу окислительного периода

.5.7 Количество газов периода плавления и окисления

При окислении углерода металла образуется окись углерода в количестве

[СО] = (0,084 + 0,221) · 28/12 = 0,711 кг.

В течение плавления и окисления расходуется графитированных электродов на 100 кг шихты 0,18 + 0,12 = 0,3 кг

или [С] = 0,3 · 0,99 = 0,29 кг

Сгорает углерода кокса, данного в завалку для вспенивания шлака

[Скокс] = 0,4 · 0,8 = 0,32 кг

На основании анализа опытных плавок считаем, что углерод окисляется следующим образом: 70% до СО и 30% до СО2.

С образованием оксида углерода сгорает (0,29 + 0,32) · 0,7 = 0,427 кг С;

и образуется 0,427 · 28/12 = 0,996 кг СО;

на что потребуется 0,996 - 0,427 = 0,569 кг кислорода.

С образованием углекислого газа сгорает (0,29+0,32) · 0,3 = 0,183 кг С;

и образуется 0,183 · 44/12 = 0,671 кг СО2;

на что требуется 0,671 - 0,183 = 0,488 кг кислорода.

Для периодов плавления и окисления требуется кислорода

[О2] = 1,291 + 2,106 + 0,0029 + 0,2 + 0,0134 = 3,6133 кг.

Всего требуется кислорода 3,6133 + 0,569 + 0,488 = 4,6703 кг.

Принимается, что 50% кислорода поступит с воздухом (в основном в период плавления).

Потребуется газообразного кислорода 4,6703 · 0,5 = 2,335 кг.

Считая использование кислорода равным 85%, находим, что в плавление и окислительный период необходимо подать газообразного кислорода: 2,335 : 0,85 = 2,74 кг, или технического кислорода (98% О2);

[О2 ] = 2,74 : 0,98 = 2,80 кг; или 2,8 · 22,4/32 = 1,96 м3.

С кислородом вносится азота около 2%, т.е. 2,8 - 2,74 = 0,06 кг.

Для окислительных процессов используется кислорода воздуха: