Розрахунок кількості та складу шлаку - Промисловість, виробництво
5. Розрахунок кількості та складу шлаку
Шлак утворюється в результаті окислення домішок металевої шихти та розчинення неметалічних матеріалів. Необхідно визначити кількість і склад шлаку, що утворюється.
Попередньо встановимо кількість та склад неметалічних матеріалів (таблиця 7).
Приймаємо: витрати плавикового шпату – 0,2 кг; твердого окислювача (окатишів) – 0,6 кг; міксерного шлаку - 0,5% до маси чавуну (за пунктом 4) або 80 · 0,5/100 = 0,4 кг. Приймаємо витрату робочого шару футерування конвертера на кожну плавку 0,5 кг/100 кг металошихти, що дозволяє мати стійкість футерування 850...900 плавок. Зазвичай робочий шар футеровки виконують зі смолодоміту (МgО=35…50%; СаO=45…65%), смоломагнезитодоломита (MgO=50…75%; СаО=15…45%), периклазографита (МgО не менше 72% і вуглецю 6 …20% чи МgО щонайменше 84% і вуглецю 6… 14%). Як матеріал футеровки виберемо смоломагнезітодоломіт.
Таблиця 7 - Кількість та склад неметалічних матеріалів, що використовуються в конвертерній плавці
*) В.п.п. - Втрати при прожарюванні вапна складаються в основному з
СО2, що утворюється під час розкладання необпаленого вапняку.
**) Головним компонентом плавикового шпату є CaF2.
***) Вміст вуглецю у вогнетривкому матеріалі.
Витрата вапна визначатимемо розрахунком за балансом оксидів СаО і SiO2. Кількість та склад неметалічних матеріалів, необхідних для подальших розрахунків, зведені у таблиці 8.
Таблиця 8 – Кількість та склад неметалічних матеріалів, що використовуються для конвертерної плавки
Для розрахунку витрати вапна, а надалі для визначення кількості та складу шлаку, зручно скласти таблицю 9. Спочатку заповнимо всі перші колонкитаблиці 9, включаючи колонку «Разом».
Витрата вапна визначимо за формулою:
,
де Gіз - витрата вапна, кг / 100 кг металошихти;
(SiO2) – надходження у шлак SiO2 із усіх джерел, крім вапна, кг;
(ΣCaO) – те саме, СаО, кг;
Основність шлаку зазвичай змінюється не більше 2,5…4,0 (найчастіше 3,0…3,5). Для більш глибокого видалення сірки і фосфору прагнуть мати максимальну основність, але не призводить до погіршення рідинної шлаку.
Приймаємо В = 3,5.
Тепер можна заповнити стовпчик «Вноситься вапном» у таблиці 9.
Для заповнення двох колонок таблиці 9, що залишилися, необхідно визначити рівень концентрації оксидів заліза в шлаку. Вміст оксидів заліза в шлаку немає прямого зв'язку з їх кількістю в шихтових матеріалах, а залежить, у першому наближенні, від вмісту вуглецю в металі та питомої витрати дуття знизу (таблиця 10).
У процесі продування оксиди заліза надходять у шлак при окисленні заліза металевого розплаву киснем дуття та при розчиненні неметалічних матеріалів. Частина оксидів заліза бере участь у процесах окисного рафінування. Зміст оксидів заліза в шлаку в кінці продування залежить від співвідношення процесів їх утворення та витрачання. У свою чергу, ці процеси залежать від конкретних параметрів плавки.
Для спрощення розрахунків умовно вважатимемо, що це оксиди заліза, які у конвертерну ванну з неметалевими матеріалами, повністю розкладаються на залізо, що у рідкий метал, і кисень, що у окисленні домішок. У той самий час оксиди заліза шлаку утворюються з допомогою окислення заліза металевого розплаву киснем дуття.
За даними таблиці 10 приймаємо FeO=20% та Fe2O3=7%. Записуємо ці значення в останнюколонку таблиці 9. На решту оксидів шлаку у кількості 7,314 кг припадає 100 – (20+7)= 73%. Звідси визначаємо загальну кількість шлаку: 7,314·100/73 = 10,019 кг і заповнюємо всі колонки і рядки таблиці 9.
При виплавці IF сталі кінцевий шлак конвертерної плавки повинен містити не більше 7% SiO2, що дозволить зменшити до прийнятного рівня відновлення з нього кремнію при подальшому мікролегуванні металу титаном. Для одержання зазначеного вмісту SiO2 у шлаку плавку сталі в конвертері слід вести з видаленням проміжного шлаку після введення приблизно 1/3 від розрахункової кількості кисневого дуття.