Определение и анализ технико-экономических показателей кислородно-конвертерной плавки с комбинир (стр. 4 из 7)

Основность шлака (СаО/Si02) B=3,5

Содержание, %	CaO	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CO₂	H₂O
Известь	88	5	2	3	2	0

Расход футеровки, kg/1000kg M4=5

Интенсивность продувки Ar, м3/т j=0,2

Методика расчета

Материальный баланс кислородно-конвертерной плавки записывается в следующем виде:

М1+М2+М3+М4+М5+М6=М7+М8+М9+М10, где

М1 — расход жидкого чугуна;

М2 — расход металлического лома;

М3 — расход извести;

М4 — количество футеровки, пришедшей в шлак;

М5 — расход шлакообразующих материалов;

М6 — расход технического кислорода;

М7 — количество получаемой жидкой стали;

М8 — количество образующегося шлака;

М9 — количество выделяющихся газов;

М10 — потери металла.

Задачей составления баланса конвертерной плавки является определение расхода шихтовых материалов: чугуна, лома, извести и технического кислорода. Для решения поставленных задач необходимо решить некоторые частные балансы. К ним относятся:

· баланс кислорода

· баланс шлака

· баланс металла

· баланс газа

Определение расхода извести

Известь вводится в шихту с целью получения шлака необходимой основности

В=CaO / SiO2

Источниками оксида кальция являются:

- материал футеровки конвертера

- известь

Источниками оксида кремния являются:

- окисляющийся кремний чугуна и лома

- кремнезем загрязнений металлолома

- кремнезем материала футеровки конвертера

- кремнезем, содержащийся в извести

Принимаю, что мусор состоит из 75%SiO₂ и 25%CaO

Футеровка – 65%CaO и 35%MgO

Определение количества шлака

Очень важен, поскольку значение будет использоваться в дальнейших расчетах.

Источниками шлака в процессе продувки ванны кислородом являются:

- окисление шлакообразующих компонентов шихты

- известь, вводимая в конвертер

- загрязнение металлического лома

- материал футеровки конвертера

- оксиды железа

(оксид)₂ — содержание этого оксида в ломе

(оксид)₃ — содержание этого оксида в извести

(оксид)₄ — содержание этого оксида в футеровке

Содержание оксидов железа в шлаке:

(FeO)верх = 1.25 + 4В + 0.3/[C] + 0.000001*Т²

Т = 1539 - 80[C] + ∆T

T = 1539 - 80*0.1 + 80 = 1611°C

(FeO)верх = 1.25 + 4*3.5 + 0.3/0.1 + 0.000001*1611² = 20,845%

В процессах с комбинированной продувкой, благодаря меньшей вспененности и выбросам (лучшему перемешиванию), количество металла в шлаке меньше на 25%:

(FeO)шл =20,845*0,75=15,634%

(Fe₂O₃)шл = 5*0,75=3,75%

Определение расхода газообразного кислорода на окисление элементов шихты

Для кислородно-конвертерного процесса основным источником кислорода для рафинирования расплава является технически чистый кислород, вдуваемый через фурму в конвертерную ванну, часть кислорода поступает из окалины металлического лома. Кислород расходуется на окисление элементов шихты, окисление железа, переходящего в шлак, и небольшая доля кислорода теряется с плавильной пылью. Баланс кислорода записывается следующим образом:

О1+О2=О3+О4+О5, где

О1 — количество газообразного кислорода, поступающего на продувку

О2 — количество кислорода, поступающего из окалины и скрапа

О3 — количество кислорода, необходимое на окисление углерода, кремния, марганца, фосфора

О4 — количество кислорода, необходимое на образование оксидов железа, переходящего в шлак

О5 — количество кислорода, поступающего в виде плавильной пыли

Количество кислорода, теряемое в виде плавильной пыли равно 0

О2 = b М2/10⁴ (16/72 (FeO)₂ + 48/160 (Fe₂O₃)₂) = b·M2/10⁴(0,222·(FeO)₂ + 0,3·(Fe₂O₃)₂), где

b — количество окалины в ломе,% = 1

(FeO)₂,(Fe₂O₃)₂— содержание оксидов железа в окалине,%.

Содержание в окалине лома (Fe2O3)= 70%

О3 = (М1+М2)/100 (1-h) D[С] 16/12 + (М1+М2)/100 hD[С] 32/12 + (М1+М2)/100 D[Si] 32/28 + (М1+М2)/100 D[Mn] 16/55 + (М1+М2)/100 D[P] 80/62 , где

D[Эл] — количество элемента, окислившегося за продувку, %

h — доля углерода, окислившегося до СО₂

О4 = М8/100 · [0,222 · (FeO)₈ + 0,3 (Fe₂O₃)₈]

О₁=О₃+О₄-О₂

М6=100*О₁/{О₂}*К , где

К — коэффициент усвоения кислорода дутья ванной

{О₂} — содержание кислорода в технически чистом кислороде.

Доля углерода, окисляющаяся до CO₂ , h	0,1
Содержание О₂ в дутье, {О₂}, %	99,5
Коэффициент усвоения кислорода, k	0,98

Из баланса кислорода следует:

Определение выхода годной стали

Принимаю, что

- количество корольков в шлаке

М10 = 10кг/т

-потери металла с выносами и выбросами. Они составляют 0,5%

Определение количества газов

М₉ = Г₁+Г₃+Г₆

Г₁ – окисление углерода шихты;

Г₃ – разложение СО₂ извести;

Г₆ – азот и не усвоенный кислород технического кислорода.

=99,5

=0,5

Г₁=2,33*D[C]*1000/100*(1-

)+3.67*D[C]*1000\100*

кг/т

Г₃ =

Г₆ =

48.17/100*(1-0,98)*99,5+48, 17/100*0,5 = 1,199кг/т

М₉ = 84.836+1,215+1,199 =87,25кг/т

Итоговая таблица

Материальный баланс
Приход			Расход
кг/т шихты	% от прихода	кг/т шихты	% от расхода
Чугун (М1)	780,00	64,8	Сталь (М7)	931.12	79,3
Лом (М2)	220,00	21,6	Шлак (М8)	85.526	12,3
Известь (М3)	60.75	7,2	Газы (М9)	87.25	7,6
Футеровка в шлак (М4)	5	0,4	Потери (М10)	10,00	0,9
Кислород (М6)	48.17	5,9
Итого:	1113.92	100%	Итого:	1113.89	100%
Невязка	0,003%

Анализ

Неувязка составила 0.03г/т (0,003%) – это в пределах нормы. Выход годной стали составляет 93,1%, что является достаточно высоким показателем. Также при комбинированной продувке меньше содержание оксидов железа в шлаке (вследствие лучшего перемешивания расплава). Кроме того, при комбинированной продувке меньше выносы и выбросы с пылью. А чтобы поддержать нужную основность шлака, потребуется подать больше извести, что также уменьшает выход годного. Естественно, что больший выход стали улучшает экономические показатели, также как и увеличение удельного веса металлолома.

3.2 Тепловой баланс плавки.

Теоретическое введение. Повышение доли лома в шихте

С целью экономии чугуна и снижения стоимости металлошихы в кислородных конвертерах стремятся перерабатывать максимально возможное количество лома. В настоящее время при переделе в конвертерах обычного чугуна расход лома составляет около 25%.

Максимально возможная доля лома в шихте конвертера зависит, главным образом, от состава чугуна (химическое тепло) и температуры чугуна (физическое тепло).